压力容器在制造过程中易产生的变形及预防措施

谢瑞忠 唐晓华 胡寒阳 林庆飞

摘要：压力容器制备过程中，受到各种因素影响很容易出现变形，降低容器质量。即使这种产品可以投放到市场中，使用这种设备时也容易发生安全事故。这种背景下，工人在制备压力容器過程中需要加强对压力容器变形问题的管控，通过对压力容器变形原因进行深入分析，制定科学有效的预防性措施，确保压力容器质量符合标准。

关键词：压力容器;变形;预防措施

压力容器出现变形的原因较为复杂，从整体上看主要有两类原因可能会造成压力容器发生变形问题。第一种原因是由于应力变化造成压力容器变形，主要包括热处理变形以及焊接变形等。第二种原因是由于加工精度不足而出现的变形问题，主要包括组装误差以及下料误差等。压力容器一旦发生变形问题，很难对其进行有效纠正，很多情况下由于发生变形而直接导致压力容器报废，为了避免出现此类问题，施工人员需要严格按照压力容器制备工艺要求开展工作，并针对容易引发变形问题的各种因素制定预防性措施。

一、压力容器制备流程

压力容器制备工作由大量独立施工环节所组成，从整体上看包括准备环节、放样环节、切割环节弯曲冲压环节、组装环节、焊接环节以及矫形环节等。为了确保压力容器质量符合标准，工人需要对每一道工序进行严格管控，并对半成品件的质量进行详细查验，确保压力容器制备工作能够顺利进行[1]。

二、压力容器变形原因

①制作压力容器时，工人需要对钢板以及筒节进行切割处理，如果在切割过程中没有对切割精度进行严格把控，很容易导致变形问题。例如采用火焰切割法时若火焰与端口距离过近，在切割火焰高温作用下，端口边缘就会出现收缩现象，进而在组装过程中出现变形。②开展组装作业过程中，工人需要使用焊接技术，对不同的加工零件进行连接，而焊接过程中会产生大量热量，在巨大热量的作用下容易让钢板材料发生变形，影响压力容器质量[2]。③进入到加工阶段之后，如果零件自身尺寸存在缺陷或者模具各项参数符合和标准，也容易引发变形问题。由于压力容器体积大，需要采用吊装设备进行组装，在吊装力与零件自重作用下，压力容器内部会出现较大应力，该应力作用于压力容器中的某一点，很容易造成变形。

三、压力设备变形预防措施

（一）加工变形预防

针对加工过程中压力容器可能出现的变形问题，工人需要依照施工标准开展加工工作，注重对于样板性能的检测，通过这种方式确保加工零件的尺寸以及外形符合安装标准。在设计模具过程中，要严格依照加工件尺寸以及形状进行设计工作，特别是对于加工件成型前后形状的变化，要给予足够重视，实际开展加工工作过程中可以依据加工件变形情况灵活设置回弹量，避免出现变形问题。此外，不允许在单独封头上进行大开孔作业，避免出现加工件变形问题。组装压力容器外壳过程中，需要使用卡具对外壳位置进行固定，同时对于错口的精度要进行严格管控，尽量选择卧式组装模式，确保壳部件组装的稳定性。同时工人还要使用经纬仪测量组装部位的直度，确保其直度符合标准（如图1所示）。

（二）焊接变形预防

想要妥善解决由于焊接作业而出现的压力容器变形问题，工人在正式开展焊接作业之前，需要对压力容器的类型、焊接部位坡口、直径等参数进行详细分析[3]。依据实际情况制定科学合理的焊接方案，确保焊接作业不会对端口形状产生影响（如图2所示）。实际开展焊接作业过程中，相关工作人员还要依据焊接工作量以及实际焊接条件，预估可能出现的焊接变形问题，并针对此类问题制定有效的预防措施。若焊接容器存在多条焊道，需要先对加工件进行组装再开展焊接活动。需要特别注意的是，对于压力容器中瓜瓣式封头这种大型零件，需要在焊接施工现场布置固定卡具，防止大型零件在焊接过程中发生位移，确保焊接作业能够顺利进行。针对一些结构复杂的压力容器，需要对其可能产生的焊接变形进行预估，并通过人为的方式在焊接变形反方向，对焊接处进行变形处理，借助这种方式对可能出现的焊接变形进行抵消。

（三）切割变形预防

除了焊接变形与施工变形之外，切割环节也很容易发生变形问题。为了妥善处理切割变形问题，相关施工人员需要对下料尺寸进行严格管控，确保钢管以及筒节的各项参数均符合加工标准。尤其对于筒节零件而言，通常其后端口会留有较大误差，因此工人在处理筒节零件后端时需要采用切割的方式，降低后端后尺寸误差，预防该部位发生变形问题[4]。此外，由于胚料在被切割后胚料表面容易发生形状变化，因此工人在对胚料进行切割后，还要对其表面进行矫形，确保配料表面平整度符合加工标准。

四、结束语

压力容器在正常运行过程中，其内部会积攒大量压力，一旦其出现变形问题，会让压力容器的部分区域承受超过设计标准的压力，很容易造成压力容器损毁，不仅影响其正常运转，还会造成严重的安全威胁。且压力容器变形问题一旦出现，很难对其进行有效的矫正，大多数情况下都要更换新的压力容器，造成运行成本上升，想要解决这一问题，就要在压力容器制备阶段对可能造成变形的原因进行全面了解，并针对不同的原因制定具有针对性的预防方案，确保压力容器在制备过程中不会出现变形，为压力容器稳定运行保驾护航。

参考文献：

[1]沈卫东，施磊.奥氏体不锈钢低温压力容器应变强化变形量影响因素研究及工艺控制[J].石油和化工设备，2021，24（03）：54-56.

[2]黄倩影.承压筒体组件在制造过程中的防变形装置的应用与介绍[J].中国设备工程，2020（17）：88-89.

[3]徐昊，周彬，李萍，孙建，刘庆军.压力容器设计制造中的典型问题及对策分析——以S公司为例[J].大众标准化，2020（02）：116-117.

[4]李晗.压力容器管板焊接变形控制方法略谈[J].石化技术，2018，25（06）：254.

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