压力容器制造及质量控制要点

康帅 宋飚

摘 要：压力容器的生产和质量控制工作，涉及到较多方面的内容，需结合现代技术，切实保证制造质量。本文主要从压力容器的基本情况入手，针对压力容器制造工作总体情况进行分析，并提出了一些制造问题和应对策略，为提升压力容器质量提供一定借鉴和参考。

关键词：压力容器；制造；质量控制

引言

随着我国石油化工、冶金机械、铁路等工业生产的蓬勃发展，工业发展成效越来越显著，压力容器的制造技术有着显著提升；由于压力容器使用的特殊性，决定其制造过程质量管理及跟踪监督的必要性和严格性，加强在制压力容器的质量控制势在必行。

一、压力容器简介

压力容器是指盛装气体或液体，能够承载一定压力的密闭设备。压力容器分类方法较多，按功能分为：反应、换热、分离、储存；按安装方式分为：立式和卧式；按使用位置分为：固定式和移动式；按照设计压力分为：低压容器（0.1≤P<1.6MPa）、中压容器（1.6≤P<10MPa）、高压容器（10≤P<100MPa）、超高压容器（P≥100MPa）等。压力容器属于特种设备，加之其常服役于高温、高压、剧毒、强腐蚀性、易燃易爆等恶劣工况，在实际应用的过程中，有爆炸、泄漏的安全隐患，故需对压力容器的制造过程严加控制。

二、压力容器制造涉及的主要工序

压力容器在制造过程中，主要有原材料复验、刨边、卷板、焊接、开孔划线、无损检测、热处理、耐压试验、泄漏试验、喷砂油漆、出厂前总检等工序，作为停止点的有工艺审查、工艺评定、原材料入库验收、划线开孔、最终热处理、耐压试验、出厂前总检等，在过程中能够把握好以上主要工序的质量，基本上就可以生产出合格的压力容器产品。

三、压力容器各主要工序的质量控制要点

1、原材料入库验收

主要受压元件的原材料，在使用之前要进行入库前验收，验收合格的原材料方可入库备用，对于有复验要求的原材料，还要进行材料复验，复验合格的原材料才能使用。原材料入库验收主要包括材料外观质量检查，有无损伤、残缺、出厂标记喷码等是否完整，尺寸规格是否满足标准要求，使用PMI光谱仪进行定性及半定量分析材质是否正确，主要合金元素种类及含量是否达标，然后对比质保书，核对实物与质保书的材质、牌号、炉批号、执行标准、规格等是否一致，同时检查质保书化学成分、力学性能、供货状态、证书编号等是否符合要求，如果以上都没有问题，接下来对材料进行标记移植，要求每一个移植号都具有唯一性，且要对应于一个炉批号，以便于材料追溯，标记完成后即可入库备用。

2、原材料分割

目前对于原材料分割主要有氧乙炔焰切割、等离子切割、水刀切割等，其中氧乙炔焰切割主要用于碳钢及低合金钢，等离子弧能量集中、穿透力强，即可用于碳钢、低合金钢，又可用于不锈钢及有色金属的切割，水刀因其具有割口整齐、热影响区小、材料浪费少等优点，通常用于切割较贵重的有色金属，但需要注意的是，因其割口存在淬硬组织，焊接前需机械去除。

3、筒节卷制

筒节卷制时，对于不锈钢及有色金属用卷板机，应加隔离层，防止铁离子污染，或设置专用卷板机，对于厚板卷制前，可先进炉预热后再卷，以增加材料塑性，易于成型。

4、焊接

焊接是压力容器制造中使用最多也是最为关键的技术，焊接质量的好坏，直接影响到设备的安全运行。在设备正式焊接之前要先拟定预焊件工艺规程，依据预焊件工艺规程，做焊接工艺评定，合格后出具焊接工艺评定报告，相关人员签字后生效，依据工艺评定报告编制正式的焊接工艺规程，焊工依据焊接工艺规程施焊，并做好焊接记录。

5、划线开孔

开孔划线作为停止点，是因为一旦开孔错误，整个筒节将面临报废的风险，增加了投入，延长了工期，所以划线后，须认真检查。主要检查轴向尺寸，周向尺寸，开孔圆直径，对于塔器等立式设备，一般各管口及内件、外部預焊件都会以下封头与筒体的环缝为基准线，向上测量确定其轴向尺寸，而卧式容器一般以左封头与筒体的环缝为基准线划线。

6、无损检测

常用的无损检测方法有射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）。其工作原理及应用特点如下：

射线检测（RT） 射线检测的工作原理是射线穿透焊缝金属时，由于其内部缺陷的存在导致组织不均匀，对射线的吸收程度不同，透过焊缝后的剩余强度也不同，对底片的感光程度就不同，因缺陷多数属于不连续组织，且密度小于熔敷金属，故射线衰减小，透过缺陷后的剩余射线强度就高，胶片感光就更黑，由于钨的密度比一般金属大，对射线的吸收能力强，所以夹钨的影像成白亮块状。射线检测通常用来检查焊缝内部缺陷，对气孔、夹杂、夹钨等体积型缺陷较为敏感，检出率高，可确定缺陷的种类、形状、大小，能够永久保存，但是无法确定缺陷的深度。

超声波检测（UT） 超声波检测是利用探头将高频脉冲电讯号转换成脉冲超声波传入工件，当超声波遇到焊缝中的缺陷时就会反射，探头接受反射波并将其转换成电讯号，经放大后在荧光屏上显示出波形，依据波形的位置和高低来确定缺陷的位置和大小。超声波检测同射线检测一样，也是用来检查焊缝内部缺陷的方法，还可用于板材、复合板、锻件等原材料的检查，对裂纹、未熔合、未焊透等面积型缺陷尤为敏感，检出率高，能够确定缺陷的深度和大小，难以确定缺陷的种类，对操作人员的技术水平和经验有较高要求。

磁粉检测（MT） 磁粉检测的原理是铁磁性材料在被外磁场感性下被磁化，如果内部没有缺陷，导磁率和磁力线都是均匀的，如果有缺陷，磁力线将会弯曲，如果缺陷位于表面或近表面，磁力线将会穿透工件泄漏到大气中，形成漏磁场，漏磁场会吸引悬浮在工件表面的磁粉，在缺陷处形成固定形状，从而可判断出缺陷的位置和形状，磁粉检测常用来检查表面或近表面缺陷，且仅适用于铁磁性材料。

渗透检测（PT） 渗透检测是在工件表面喷涂渗透剂，通过渗透剂的毛细作用，进入到缺陷内部，然后再通过显像剂的虹吸作用将缺陷内部的渗透剂吸附到显像剂上来，在显像剂上会将放大的缺陷形状呈现出来，从而可确定缺陷的位置、形状和大小，渗透检测只能检出表面开口缺陷。

7、热处理（PWHT）

热处理的作用是消氢、消应力、改善接头组织。热处理前应编制热处理工艺，确定保温时间、保温温度、升降温速率、冷却方式、热电偶数量、布偶位置、支撑件位置等，热后应对焊缝、热影响区、母材进行硬度测量，以反映热处理的效果。

8、耐压试验

耐压试验时，应采用两块在计量有效期内的压力表，表盘直径不小于100mm，量程是1.5～3倍的试验压力，精度等级不低于1.6级，试验时位于设备的顶部最高位置，试验压力保压时间不少于30min，无泄漏则降至设计压力保压足够长时间，检查无泄漏、无可见变形、无异常声响为合格，

9、喷砂油漆

对于碳钢、低合金钢制压力容器，出厂之前应对设备外表面进行喷砂和油漆，油漆后要检查有无漏喷、龟裂、橘皮、挂流等缺陷，测量干膜厚度，面漆还要用比色卡核对颜色。

10、出厂前总检

设备出厂前应进行总检，包括管口方位和标高、内件及外部预焊件的形式数量方位及标高、法兰密封面质量、设备外观质量、安装尺寸检查、总体尺寸检查等，确保设备完好出厂。

结语

经济在高速发展，各行各业将越来越频繁地使用压力容器，为保证其使用的安全性，必须加强质量控制，从在制压力容器的制造工艺、材料、焊接、热处理与无损检测等主要方面确保其质量。并且为继续提高在制压力容器的质量控制水平，生产单位应持续增加科研投入，强化人才培养，更新压力容器制造科技，严格把关每一个质量控制环节，切实有效地保证在制压力容器的质量。

（作者单位：南京三方化工设备监理有限公司）