壓力容器制造中常見金屬材料的問題及分析_滄州五森管道有限公司
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21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科技水平的提高，我國的壓力容器從設(shè)計(jì)到制造和維護(hù)的能力都有了長足的提高，躋身世界前列。十幾年間，我國建立、健全了壓力容器的相關(guān)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，使壓力容器從設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)全過程標(biāo)準(zhǔn)化。提出并完善了基于風(fēng)險(xiǎn)的壓力容器的設(shè)計(jì)、制造方法。為了實(shí)現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，開始倡導(dǎo)和實(shí)施壓力容器的綠色設(shè)計(jì)，逐步形成現(xiàn)代壓力容器制造模式。盡管在材料、設(shè)計(jì)、制造等方面，我國實(shí)現(xiàn)了壓力容器的自主設(shè)計(jì)與制造，但是，壓力容器在制造方面仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。
1 壓力容器制造特點(diǎn)
壓力容器是一種特種設(shè)備，用于石油化工工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個(gè)領(lǐng)域，其品種多樣，大致分為四類：存儲(chǔ)、反應(yīng)、換熱和分離。由于壓力容器的大多在高溫、高壓等惡劣的環(huán)境下使用，因此，對壓力容器的設(shè)計(jì)和制造來說，必須保證其安全性。對制造壓力容器所需要的材料要求十分嚴(yán)格。在實(shí)際作業(yè)中，制造壓力容器難度非常大，需要各專業(yè)協(xié)同合作進(jìn)行，技術(shù)非常復(fù)雜。對于壓力容器的設(shè)計(jì)人員，除了需要壓力容器的專業(yè)知識(shí)以外，還需要具備其所用行業(yè)的專業(yè)知識(shí)，按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)，以保證其安全性。
2 壓力容器制造過程中的常見問題及分析
隨著壓力容器制造工藝的不斷發(fā)展，其制造過程中的一些問題也漸漸暴露，需要我們及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高壓力容器的安全性。這些問題包括材料問題、變形問題、焊縫問題、應(yīng)力腐蝕問題和氫脆問題等。
2.1 材料問題
壓力容器制造過程中的問題主要包括材料代用問題，以優(yōu)代劣和以厚代薄，這種情況在實(shí)際生產(chǎn)過程中屢見不鮮。材料質(zhì)量的控制是保證壓力容器安全使用的前提。從設(shè)計(jì)、采購、驗(yàn)收、保管、發(fā)放和使用全過程嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量。在材料的選擇上必須嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)規(guī)范。在選購材料時(shí)，必須保證該材料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。材料進(jìn)場前，需要對材料進(jìn)行驗(yàn)收。首先就是要檢驗(yàn)材料供應(yīng)商的資質(zhì)，壓力容器的主要承壓元件如果出現(xiàn)代用情況，需要向原單位備案；材料標(biāo)記的移植是防止材料的混用和錯(cuò)記的有效手段，建立完善的材料標(biāo)記移植管理程序，保證承壓元件從保管、發(fā)放、下料及生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程中的可追蹤性；其次要檢驗(yàn)原材料的各項(xiàng)參數(shù)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收。材料進(jìn)場后，由材料負(fù)責(zé)人對材料進(jìn)行驗(yàn)收編號。對于焊接材料的管理，必須按照專門的規(guī)范進(jìn)行，以免造成安全隱患，無法保證壓力容器的質(zhì)量生產(chǎn)過程中焊接材料的保管必須設(shè)置二級庫，存放的時(shí)候應(yīng)按區(qū)分類，根據(jù)牌號、規(guī)格、材檢號要標(biāo)注清楚，對于特殊的焊材，應(yīng)專門保管。
2.2 變形問題
壓力容器的變形嚴(yán)重影響使用的嚴(yán)密性和可靠度，進(jìn)而影響壓力容器運(yùn)行過程中的安全性，必須認(rèn)真制定并嚴(yán)格遵守制造工藝和標(biāo)準(zhǔn)，確保壓力容器質(zhì)量滿足國家規(guī)范和各項(xiàng)規(guī)程的要求。壓力容器在制造過程中的變形主要是由于下料尺寸誤差、模具形狀和組裝過程中的誤差引起的。要解決這個(gè)問題，同樣要從這三方面著手，首先就是要提高下料水平，嚴(yán)格計(jì)算所需要的材料，可以采用計(jì)算機(jī)軟件輔助計(jì)算下料及管理[1]；其次嚴(yán)格控制模具的形狀，充分考慮壓力容器成型過程中和成型后的變化，另外，對壓力容器組裝的過程中，用定位卡具進(jìn)行定位，以防止壓力容器的變形，用經(jīng)緯儀檢測直度。實(shí)際操作過程中，采取對稱切割或者機(jī)械加工，在坯斜板切割后進(jìn)行平整矯正等方法避免火焰切割變形；對于失穩(wěn)變形，可以用緊貼殼體的筋板加強(qiáng)開孔區(qū)，等阻焊接管后殼體處于整體穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，再把加強(qiáng)版撤掉。避免熱處理變形，在爐壁火焰噴嘴處設(shè)擋火墻，必要時(shí)，對高溫下易失去溫度的壓力容器部件進(jìn)行加固。
2.3 焊縫問題
壓力容器制造過程中，很多部件是靠焊接連接的，焊縫的布置及焊接質(zhì)量直接影響壓力容器的質(zhì)量，特別要注意焊縫缺陷進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。在焊接過程中，注意焊縫的布置，焊縫的交叉和重疊不可避免，因此，在操作之前需要對壓力容器進(jìn)行應(yīng)力分析，可以用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助計(jì)算。影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵是操作人員的專業(yè)水平，因此，要注重焊接工作人員的管理，對其從業(yè)資格和相關(guān)資質(zhì)進(jìn)行審查，保證持證上崗。
2.4 應(yīng)力腐蝕問題
應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生是由于應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用產(chǎn)生的。在實(shí)際操作過程中是無法避免應(yīng)力產(chǎn)生的，腐蝕環(huán)境也是沒有辦法擺脫的。因此，需要從材料本身出發(fā)來解決這個(gè)問題。在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，就需要充分考慮到應(yīng)力腐蝕問題，選擇適合的材料。另外，可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理、熱處理、防腐處理等，盡量減少應(yīng)力腐蝕；裂紋產(chǎn)生的可能。
2.5 氫脆問題
氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應(yīng)力集中，超過鋼的強(qiáng)度極限，在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋，又稱白點(diǎn)。氫脆只可防，不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了。溫度越高，氫脆程度就越深，鋼的含碳量越高，氫脆的現(xiàn)象就越嚴(yán)重。防止氫脆現(xiàn)象的產(chǎn)生可以在鋼中添加鉻、鈦、釩等金屬元素，還可以添加緩蝕劑，電鍍、吹沙除銹等方式都可以在一定程度上減少氫脆現(xiàn)象的發(fā)生。
3 無損檢測
壓力容器制造完成后，必須在成品出廠前進(jìn)行質(zhì)量檢測，目前，我國主要采用的檢測方法為射線檢測（RT）技術(shù)和焊縫的UT檢測。隨著無損檢測技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，無損檢測的結(jié)果更為客觀、準(zhǔn)確和真實(shí)[2]。
4 結(jié)語
壓力容器制造過程中需要注意的問題有很多，在設(shè)計(jì)、檢測等方面仍存在一些問題。從設(shè)計(jì)、制造到驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)都把握好，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)規(guī)范執(zhí)行，同時(shí)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件輔助，盡量減少壓力容器制造的質(zhì)量問題，保證壓力容器出廠后運(yùn)行的安全性。
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