压力容器制造过程中的变形控制措施

发表时间:2021/5/31   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:赵亚军 赵晓杰
[导读] 摘要:科学技术的不断发展促使压力容器设计及制造技术得不断的创新,在人们的生产生活活动中也越来越多的应用到了压力容器。
        山东蓝天锅炉有限公司  山东省临沂市  276027
        摘要:科学技术的不断发展促使压力容器设计及制造技术得不断的创新,在人们的生产生活活动中也越来越多的应用到了压力容器。本文主要对压力容器的相关概念以及压力容器变形进行控制提出了几点处理对策,以期完善压力容器变形控制问题,提高压力容器制造工艺。
        关键词:压力容器;制造;变形控制
        引言
        压力容器应用范围较广,在石油、化工、天然气领域都有所应用。从当前制造质量的角度分析,压力容器必须提高检验时的质量,并在制造过程中采取现代化方法,注重检验过程,只有这样才可以避免其在制造或应用中出现风险问题。
        1.压力容器的基本特点
        压力容器当前在多个领域中都有所应用,其特点主要体现在内外压、密封性、压力数值等方面,具体如下:一是压力容器受压力数值影响较大,且需在高温、特殊介质等恶劣环境下不断工作;二是压力容器密封性能尤为重要,需要突出其基本特征,以此更好地防止内部气体泄漏;三是确保压力容器的使用时长,对每个环节加强重视程度,检验中严格把关,提高其使用寿命;四是对压力容器生产中的质量隐患要加强重视,严格控制产品部件质量问题[1]。
        2.压力容器制造工艺特点
        2.1保证安全性
        在化工行业中,压力容器发挥着重要的作用。在制造环节,要依据容器制造标准规范化生产。针对压力容器的设计,要考虑到安全方面存在的影响因素,避免安全事故的发生。此外,许多压力容器的使用环境较为恶劣,存在腐蚀性与高温的影响,因此容器的设计制造要考虑外部环境存在的不利影响。此外,工作生产中压力容器内部充满大量的介质,许多介质具有可燃性、可爆性,存在危险性,因此要求压力容器的制造要保证安全、可靠性。当前国内压力容器的制造工艺不断提升,制造的材料也变得多样化,在依据相关标准的同时,要考虑安全性,还要保证经济性。
        2.2制造工艺较为复杂
        压力容器的制造涉及到多个环节,工艺较为复杂。制造中要考虑材料质量的控制,机加工工艺的合理选择,热处理方法的选择,还涉及后期的无损检测、压力试验、表面防腐等。制造中涉及到多个工种,需要对流程加以科学、严格的控制,确保不同工序的有效衔接,保证压力容器制造的效率与质量。
        3.压力容器制造变形控制注意事项
        3.1压力容器制造划线开孔过程检验措施
        压力容器筒体上的四根纵向基准线、封头上的两根十字中心线的位置通常在筒体或封头,制作排版图时就已经确定,为避免形成十字交叉焊缝,并以此为检验基准。在壳体装焊成型之后,开孔之前应按规定由检验人员对开孔位置和尺寸进行复核,待检验人员确认无误之后才允许开孔[2]。


        3.2压力容器制造划线开孔过程检验的注意事项
        一是以划线开孔检查表为基础,划线检验时必须使用检验员的图纸,确定管口方位图、待定的状态,部件图与总图是否保持一致等,且应确认是否有新下发的设计联络签,如接管角焊缝与纵环缝距离的限制等;二是封头和筒体通常分开进行划线开孔,在检查四等分线时,注意封头拼缝与相邻筒体纵缝的焊缝距离,避免间距过近或形成十字焊缝,划线交检前,确认上一道工序是否完成,例如焊缝的无损检测、直线度、总长度、椭圆度等;三是在筒体外侧划线开孔时,需要在内侧划出基准线,并保证内外基准一致,在在筒体内侧划线开孔时,外侧应同时划出基准线,且必须划线标注,同时标注管口号、方位、开孔直径、坡口型式等,开孔后把十字线引至筒体外侧;四是划线检验前,先确认实物标记,避免将同一个工作令号 A/B 两台筒体、多节筒体的左右两端、上下左右封头、左右管箱混淆(单节筒体左右两侧坡口不同,也容易混淆);五是检验员发现车间划错位置的孔,必须确认车间将原开孔范围标注线完全去除干净,包括标注管口号、方位、开孔直径、坡口型式等;六是靠近筒体端口位置的大开孔、薄壁筒体的大开孔,在开孔前应做好反变形措施[3]。
        4.对压力容器变形的控制措施
        4.1制造材料的检测
        对想要应用压力容器制造的不锈钢管材料,应提供缺口韧性数据。数据应包括预定最低运行金属温度和想要用的不锈钢管材料厚度范围的试验结果,对钢管焊接结构,缺口韧性数据应包括用预定焊接方法焊制焊件的焊缝金属和热影响区作本规范韧性试验的结果。如果不锈钢管材料用于在外压力下工作的部件,在想要使用的设计温度范围内,应按 50℃温度间隔提供应力-应变曲线(拉伸或压缩外压线算图是根据应力-应变曲线的最初部分(至 1%应变)制定的)。应力-应变曲线(不是负荷与伸长的关系曲线)使用 ASTME83 中所定义的 8-2 级或更精确的伸长仪测定的。当有数据时亦应提供之,数据宜包括试样的原始横截面积和标有单位的应力-应变曲线。检验要分析材料的化学成分,针对双相不锈钢要检测碳,钼,硅,铬,镍等元素的含量,以明确是否符合相关的标准,确定材料是否可以用于制造。制造如需热处理,只允许一次固溶处理,温度控制在 1040~1100℃进行水淬。双相不锈钢中要保证铁素体的相对含量在 40%~60%内。还结合根据标准测试耐晶间腐蚀和耐点蚀性能,点蚀测试温度要高于 35℃[3]。
        4.2冷热加工
        双相不锈钢可热加工,但是其性能用加工温度影响较大,加工允许的温度范围较小,在热加工时碳化物和氮化物易于产生,金相组织发生改变,耐腐蚀性受到影响。双相不锈钢热加工后要实施固熔热处理。对于压力容器的一些部件可以采用冷加工的方式。双相不锈钢在冷加工后会有表面硬化现象,冷加工要尽量减少变形次数,降低工序量,工序间的衔接时间也要缩短。与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的塑性较低。为了保证设备的成形效果,还要考虑高强度条件下存在的回弹,为成型留出足够的裕度。有些厂家采用了温成型的工艺,有利于消除成型后发生回弹的不利影响。但是这种方法应用于大尺寸工件存在局限性,由于难以保证加热温度,加热均匀度难以控制,这会导致加热中会有局部温度过高问题,相间会析出有害组分,影响到材料的物理性能和耐蚀性能,因此温成型的使用要结合工件的形状与体积。
        4.3焊接工艺
        压力容器发生断裂或产生爆炸,多数原因是由于焊接接头存在缺陷。因此压力容器制造中控制焊接质量是重点,焊接工艺是保证压力容器安全可靠的关键。焊接工艺要控制好焊接母材、热影响区、焊缝区的热输入量,保证焊缝的力学性能与腐蚀性能。焊接工艺的编制可以结合焊接试件的结果,内容要针对纵向焊缝;如封头由瓣片和顶圆板拼接的凸型焊缝;椭圆型或碟型拼接焊缝。针对性能存在的影响因素可借助弯曲和冲击试验数据间接的判定,还要结合金相和铁素体含量的检测、腐蚀试验确定力学性能、组织结构。对于焊接工艺的评定,还要结合对样品断面的微观检查。焊接双相不锈钢可以采用多种方法,包括氩弧焊、焊条电弧焊、埋弧焊等,但是选择不同的焊接方法要选择合理的焊接材料、焊接速度、层间温度,一些参数稍加调整都会产生不同的结果,因此针对双相不锈钢压力容器的焊接要采用成熟的工艺,施焊中严格控制参数[4]。
        5.结束语
        综上所述,压力容器的制造过程中的质量控制非常重要,要不断排除质量隐患,以生产出优质产品。需制定相应的质量监控方法,加强检验方面的质量改进工作,使用高精度仪器、高效率的方法,提高生产效率,同时提升制造产品质量,增强设备在使用过程中的安全性和可靠性。
        参考文献
        [1]袁龙江.压力容器制造中常见问题及分析 [J].化工管理,2015(12):183.
        [2]肖海滨.压力容器制造中的变形控制分析 [J].化工设计通讯,2020(3):154.
        [3]刘力嘉.刘鹏.压力容器制造的特征、常见问题及对策分析 [J]. 科技经济导刊,2016(18):76.
        [4]陈锦虹.试析压力容器制造过程中变形问题的控制办法 [J]. 中国新技术新产品,2015(8):72.
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