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浅谈压力容器焊接与质量控制关键思路

发表时间：2020/10/21 来源：《基层建设》2020年第19期作者：吴娟

[导读] 摘要：压力容器是指用来保存物体，承担一定大气压力的密封容器。

        广东省特种设备检测研究院珠海检测院广东珠海 519000
        摘要：压力容器是指用来保存物体，承担一定大气压力的密封容器。常见的压力容器有氧气瓶、高温灭菌器、液氮罐等。本文研究的主要是一般用于工业的压力容器类特种设备，主要从压力容器的焊接方法与质量控制思路方式入手，探讨压力容器设备的质量控制关键思路。
        关键词：压力容器；焊接；质量控制；思路
        压力容器按照操作压力、介质危害程度、容器功能、结构特性、材料和对容器安全性能的综合影响程度等，将压力容器分为三类：一类压力容器一般用于储藏较为安全的介质，内部压力较低。二类压力容器指储藏有一定危害介质的，内部压力较高的容器。三类压力容易指内部具有高压、超高压，储藏极其危险介质的容器。
        一、常见压力容器类特种设备介绍
        本文研究的主要是压力容器类特种设备，具体介绍如下：
        （一）储气罐
        储气罐是一种高度密封，一般设有出气阀门的储藏气体的设备，储气罐根据用途不同可用于储藏和运输天然气、煤气、甲烷等工业用及民用气体。按照材质来看，由于金属的密封性较好，气体分子通过性差，所以储气罐一般都是金属制品，有碳素钢、合金、不锈钢等多种材质。
        （二）反应釜
        反应釜是一种用于分散、混合、搅拌、反应各种材料的大型工业设备，反应釜一般由锅盖、筒身、夹套、搅拌器、轴封传动装置及支承等组成。各种原材料在反应釜内部的高压密封环境中，被内部的搅拌设备不断切割压碎，从而发生工艺所需要的各类反应。反应釜一般为金属制品，内部多设有保护涂层，需具备耐酸碱、耐腐蚀、耐氧化的功能。
        （三）氧气瓶
        氧气瓶是一种能够储存氧气的密封高压容器。氧气瓶和供氧设备连接后可以远远不断的为使用者供应氧气。氧气瓶经常用于医学治疗、急诊抢救以及工业焊接、切割等，也在极限环境探索，如登山、潜水等运动中发挥重要作用。
        需要注意的是，氧气除了能满足人类生命活动的需要之外，还是一种极度助燃的气体。氧气瓶保管或使用不当时有非常大的安全风险，可能造成爆炸、燃烧，会给使用者带来非常严重的生命威胁。因此，氧气瓶的焊接工艺和质量控制非常重要。
        （四）液氮罐
        液氮罐是一种储存液氮的容器。医院经常利用液氮超低温、几乎不参与各种生化反应的性质来储存各种生物质，如实验室检查标本、待移植器官、医用生物质、特殊医疗设备等。液氮罐一般采用高真空多层绝热设计，配合外保护套，可避免在运输过程中损害内部储存样品的生物活性。我院使用的是小型提手式便携液氮罐，不仅灵活可靠，占用空间小，还方面携带、运输和转移，在我院外科手术、器官移植手术中的生物样品保存方面起到了至关重要的作用。
        液氮也是一种比较危险的物质，液氮罐必须保证处于真空绝热状态，否则极易冻伤使用者接触液氮罐的皮肤。液氮罐内部长期处于超低温的状态，对内部金属内胆的损耗很大，所以液氮罐的一般保质期都很短，必须定期检查管理，及时淘汰过保质期的液氮罐，避免液氮罐内胆损伤导致液氮蒸发。另外，由于液氮罐内部压力和温度极低，如果因意外使内部温度持续升高，液氮罐内压力会骤然增大，有开裂和爆炸的危险。
        二、压力容器的焊接关键技巧
        目前，我国主要金属制压力容器焊接标准的依据是国家质量监督检验总局特种设备安全监察局发布的能源行业标准：《压力容器焊接规程 NB/T 47015-2011》。

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标准中对压力容器的焊接地点、方法、材料、验收等方面做出了详尽的要求。笔者结合实际工作经验和国家相关标准，从中精炼出如下关键技巧：
        （一）应当预先做好焊接前的准备工作
        在进行焊接之前，应当依据压力容易的材质、工艺要求等需求确定适合的焊接材料、场地和焊接方法。目前我国工艺上常用金属焊接（如焊条、焊丝）、气体焊接、电极焊接等方式。焊接工艺应当适合规定之标准。焊接场地应当专门配置，并设有专用保护措施。在焊接前需仔细检查焊缝，确定没有裂缝、气孔的情况下才能焊接。焊接一般应当在室内进行，在室外进行焊接时，必须在相对湿度较低、风速低于10 m/s（气焊则为2 m/s）、天气晴朗、非寒冷条件下进行。
        （二）焊接方法应当配合压力容器材质和工艺需求
        焊接时的焊接材料和工艺选择应当符合《规定》之相关要求及工艺需求，对于钢材类型的压力容器，首要原则是选择相同类型的钢材作为焊接材料。如不能选择相同类型的钢材，则需要考虑不同强度材料之间的抗应力、拉力强度变化，一般来说，焊接材料的强度应当高于原材料，以保证焊接后压力容器整体的抗裂性能和力学性能。焊接需一次成型，避免修整，更不能重复操作。
        （三）需要做好安全防护工作
        除一般的工程安全防护之外，焊接操作必须有专业的防护设备，焊接人员也必须为专业的焊工，具备相关资质方可进行焊接操作。焊接人员进行操作时，需穿专门的防护工作服，绝缘鞋，佩戴防护面罩及口罩。焊接场地应当通风，避免有害气体和粉尘堆积。从工厂角度而言，在能够使用机械自动化焊接的场合要尽量避免人工焊接。
        三、压力容器的质量控制思路
        我国压力容器的质量控制遵循《规程》规定的管理办法，对焊接完成的压力容器类特种设备制定完善的处理步骤：第一，仔细检查压力容器外壳有无凹陷，真空排气口是否完好，确定安全可靠后纳入储藏中心低温保存。减少运输量，从而减少在填充过程中造成的污染和潜在风险。第二，将全部压力容器类特种设备统一进行标注和归档，进行分类备案，以便追踪焊接流程。第三，使用高压蒸汽对压力容器进行全面清洗，检查清洗后的压力容器类特种设备，达到可使用标准后才能准备流入市场供工业使用。
        我国还实施压力容器管理人员资格认证体系，压力容器的管理和操作人员需持证上岗，其中工业压力设备除了操作人员要取得相关部门相关证书外，设备管理人员还要持质监部门颁发的压力设备维护管理作业证。使用单位应当对压力容器进行抽检和年检，确认质量合格后方可使用。另外，应当积极对压力容器各种元件（如安全阀、压力计等）进行日常维护，发现损害后立刻更换或申报废弃，保证在用的压力容器始终安全可靠。
        结束语
        现代工业和焊接技术的进步使得压力容器的焊接工艺有了显著的提高，更多高质量低漏率的压力容器都实现了全面的发展，但压力容器的焊接工艺优化和质量控制改革进程中还有很多尚需解决的问题，如质量控制全面数据化，焊接资源配置最优化，经济效益相关的研究，都是未来压力容器焊接与质量控制的研究新思路。
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