压力容器制造质量控制思路范文

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摘要：通过分析压力容器工艺步骤，提出了控制其制造质量的主要方法，同时介绍了压力容器中常见缺陷。

关键词：锅炉压力容器；质量控制；热处理

大多数压力容器本体属于圆筒、薄壳型结构，常用的制造方法是卷制、冲压封头以及焊接。严格控制制造中的每一步工艺是确保压力容器质量的有效方法［1］。压力容器主要工艺有压制封头、卷焊、组装及热处理。

1封头压制工艺质量控制

根据封头尺寸差异，常选择水压机或油压机成形方法。压制过程中，封头有明显的塑性变形，由此引起加工硬化现象应该足够重视，避免出现裂纹。所以，当封头钢板的厚度与直径之比大于0．6％时，宜采取热态压制成形［2］。同时在压制成形时，要尽量使用压边圈将钢板毛坯固定，增加毛坯在压应力作用下的稳定性，避免出现鼓包和皱纹等缺陷。为了使封头各部分变形均匀，要综合考虑材料性能、封头形状以及冲模工作状态，一般情况下，塑性较好的材料变形较均匀，椭球封头较半球封头形状变形较小，上下模具之间间隙越小，变形越均匀。封头的尺寸需要根据经验公式计算，封头材质不同加热温度也不同，一般低于1100℃。冲压封头完成后，要检验尺寸精确程度、形状完整程度和缺陷。机械加工主要包括封头边缘修整和边缘部分加工成焊接坡口，为下一步与筒身焊接做好准备。

2筒身卷焊工艺质量控制

筒身在专用设备成形为筒节，通过组焊而成。封头工艺类似，较厚的钢板应采用热卷工艺。卷制钢板时需要对毛坯进行校正，由于下料切割引起钢板组织的变化应在加工焊接坡口前清除。热卷钢板时，温度应在1000℃左右，为了防止平直部分无法弯卷，需要对钢板进行预弯。为确保焊透，预防夹渣、气孔等缺陷，应当采用引焊板和收弧板。对焊缝进行无损探伤检查，及时修补缺陷处，再次对修补部分进行检测。卷焊工艺中的纵、环缝是控制质量的主要环节。纵向焊缝的间隙应为2mm左右，当钢板厚度超过18mm时，间隙可增加到3mm。为了降低焊缝收缩变形的影响，下端的间隙应略小于上端间隙。要尽量确保钢板厚度对齐，错边的程度不能超过钢板的10％。环缝焊接时，错边的程度不能超过厚度的15％，不能超过6mm。小批量或单间组焊时，采用简易的夹具确保边缘对齐，配合点焊固定。大批量生产时，可以采用专业的设备来确保边缘对齐。纵缝和环缝是锅炉制造工艺中最重要的工序，一般常用的方法是电渣焊和埋弧自动焊。埋弧焊由于其质量稳定，效率高，在环缝焊接中广泛应用。电渣焊效率较高，但需要纵缝间有适当的间隙，省去开坡口环节。选择合理的焊接工艺参数及符合材料种类和外形结构的坡口是控制焊接质量的重要因素。影响焊接质量的主要部位是接头，由于其经历了一个快速的加热和冷却过程，凝固后的组织存在残余应力，组织不均匀导致局部性能明显降低。为了最大程度降低缺陷、残余应力等不利因素的影响，要科学选择焊接工艺参数、规范和正确施焊。并通过严格检测将影响质量的因素在可控范围之内［3］。

3壳体组装及热处理

封头、筒身及简节的装配同时进行，环缝无损检测后，进行退火热处理，最后进行水压试验。热处理是控制质量的最后一道工序，为了提高质量往往需要进行多次热处理，最常采用的是热处理工艺是退火。如果壳体采用电渣焊则需要进行正火处理。退火能够有效去除残余应力，达到稳定尺寸和形状的目的，有助于焊缝中有害气体的析出。对壳体一般进行整体热处理，达不到整体热处理条件可以进行局部的热处理，但必须注意较高的温度梯度，避免再次产生附加应力。正火处理的主要目的是细化晶粒，改善电渣焊产生的粗大的柱状晶组织，需要注意的是正火产生的应力应通过回火消除。不同使用用途的锅炉压力容器，结构、材质不同，在实际加工中应因材选择合理的加工工序和工艺，严格控制加工的每一道工序，确保缺陷在可控范围之内。

4常见的缺陷种类

4．1裂纹

常见的裂纹形式主要有冷裂纹、热裂纹和再热裂纹。热裂纹经常在焊缝中和热影响区中出现，主要是晶粒间的开裂，主要引起原因是熔池中的偏析。偏析低熔点元素最后凝固其强度也较低，当残余应力足够大时，会在凝固完成不久被拉裂。冷裂纹由于出现时间没有规律性，容易在检验中漏检忽略，因此更应该引起足够的重视，大多数情况下是由于氢原子诱导引起的。再热裂纹一般在低合金钢中出现，一般在热处理过程中的去应力退火工艺中出现，多出现在粗晶区中的应力集中部位［4］。

4．2未焊透

焊接时留下的缝隙，主要由于坡口形式和焊接工艺参数引起。常见的未熔合也属于这一类缺陷［5］。

4．3夹渣

坡口角度或电流太小容易在焊缝中夹杂非金属杂质，或熔渣粘度较大，导致熔渣不能上浮。药皮脱落和工件清理不彻底也是主要的引起原因。

4．4气孔

气孔主要来源于周围空气、在木材中溶解的气体、药皮受热熔化的气体等等，产生主要原因是焊接时高温液态溶解了较多气体冷却时没有析出，形成气孔，主要是氢气和二氧化碳。气孔引起应力集中，降低力学性能。

［参考文献］

［1］余聪．压力容器制造的新工艺及质量控制［J］．价值工程，2013，（2）：47～48．

［2］郭建军．压力容器对接焊接接头对口错边量的控制［J］．压力容器，2005，22（4）：50～54．

［3］宋亚群．谈压力容器焊缝错边的工艺质量控制［J］．山东化工，2003，32（6）：22～23．

［4］姜卫忠．压力容器筒体与补强圈间的接触特性［J］．压力容器，2003，（2）：20～23．

［5］胡喜磊．焊接结构件的疲劳分析与研究［D］．太原：太原科技大学，2013.

作者：那顺乌力吉 单位：阿拉善盟特种设备检验所