壓力容器制造質(zhì)量控制思路范文

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摘要：通過分析壓力容器工藝步驟，提出了控制其制造質(zhì)量的主要方法，同時(shí)介紹了壓力容器中常見缺陷。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；質(zhì)量控制；熱處理

大多數(shù)壓力容器本體屬于圓筒、薄殼型結(jié)構(gòu)，常用的制造方法是卷制、沖壓封頭以及焊接。嚴(yán)格控制制造中的每一步工藝是確保壓力容器質(zhì)量的有效方法［1］。壓力容器主要工藝有壓制封頭、卷焊、組裝及熱處理。

1封頭壓制工藝質(zhì)量控制

根據(jù)封頭尺寸差異，常選擇水壓機(jī)或油壓機(jī)成形方法。壓制過程中，封頭有明顯的塑性變形，由此引起加工硬化現(xiàn)象應(yīng)該足夠重視，避免出現(xiàn)裂紋。所以，當(dāng)封頭鋼板的厚度與直徑之比大于0．6％時(shí)，宜采取熱態(tài)壓制成形［2］。同時(shí)在壓制成形時(shí)，要盡量使用壓邊圈將鋼板毛坯固定，增加毛坯在壓應(yīng)力作用下的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)鼓包和皺紋等缺陷。為了使封頭各部分變形均勻，要綜合考慮材料性能、封頭形狀以及沖模工作狀態(tài)，一般情況下，塑性較好的材料變形較均勻，橢球封頭較半球封頭形狀變形較小，上下模具之間間隙越小，變形越均勻。封頭的尺寸需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，封頭材質(zhì)不同加熱溫度也不同，一般低于1100℃。沖壓封頭完成后，要檢驗(yàn)尺寸精確程度、形狀完整程度和缺陷。機(jī)械加工主要包括封頭邊緣修整和邊緣部分加工成焊接坡口，為下一步與筒身焊接做好準(zhǔn)備。

2筒身卷焊工藝質(zhì)量控制

筒身在專用設(shè)備成形為筒節(jié)，通過組焊而成。封頭工藝類似，較厚的鋼板應(yīng)采用熱卷工藝。卷制鋼板時(shí)需要對(duì)毛坯進(jìn)行校正，由于下料切割引起鋼板組織的變化應(yīng)在加工焊接坡口前清除。熱卷鋼板時(shí)，溫度應(yīng)在1000℃左右，為了防止平直部分無法彎卷，需要對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)彎。為確保焊透，預(yù)防夾渣、氣孔等缺陷，應(yīng)當(dāng)采用引焊板和收弧板。對(duì)焊縫進(jìn)行無損探傷檢查，及時(shí)修補(bǔ)缺陷處，再次對(duì)修補(bǔ)部分進(jìn)行檢測(cè)。卷焊工藝中的縱、環(huán)縫是控制質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)。縱向焊縫的間隙應(yīng)為2mm左右，當(dāng)鋼板厚度超過18mm時(shí)，間隙可增加到3mm。為了降低焊縫收縮變形的影響，下端的間隙應(yīng)略小于上端間隙。要盡量確保鋼板厚度對(duì)齊，錯(cuò)邊的程度不能超過鋼板的10％。環(huán)縫焊接時(shí)，錯(cuò)邊的程度不能超過厚度的15％，不能超過6mm。小批量或單間組焊時(shí)，采用簡易的夾具確保邊緣對(duì)齊，配合點(diǎn)焊固定。大批量生產(chǎn)時(shí)，可以采用專業(yè)的設(shè)備來確保邊緣對(duì)齊。縱縫和環(huán)縫是鍋爐制造工藝中最重要的工序，一般常用的方法是電渣焊和埋弧自動(dòng)焊。埋弧焊由于其質(zhì)量穩(wěn)定，效率高，在環(huán)縫焊接中廣泛應(yīng)用。電渣焊效率較高，但需要縱縫間有適當(dāng)?shù)拈g隙，省去開坡口環(huán)節(jié)。選擇合理的焊接工藝參數(shù)及符合材料種類和外形結(jié)構(gòu)的坡口是控制焊接質(zhì)量的重要因素。影響焊接質(zhì)量的主要部位是接頭，由于其經(jīng)歷了一個(gè)快速的加熱和冷卻過程，凝固后的組織存在殘余應(yīng)力，組織不均勻?qū)е戮植啃阅苊黠@降低。為了最大程度降低缺陷、殘余應(yīng)力等不利因素的影響，要科學(xué)選擇焊接工藝參數(shù)、規(guī)范和正確施焊。并通過嚴(yán)格檢測(cè)將影響質(zhì)量的因素在可控范圍之內(nèi)［3］。

3殼體組裝及熱處理

封頭、筒身及簡節(jié)的裝配同時(shí)進(jìn)行，環(huán)縫無損檢測(cè)后，進(jìn)行退火熱處理，最后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。熱處理是控制質(zhì)量的最后一道工序，為了提高質(zhì)量往往需要進(jìn)行多次熱處理，最常采用的是熱處理工藝是退火。如果殼體采用電渣焊則需要進(jìn)行正火處理。退火能夠有效去除殘余應(yīng)力，達(dá)到穩(wěn)定尺寸和形狀的目的，有助于焊縫中有害氣體的析出。對(duì)殼體一般進(jìn)行整體熱處理，達(dá)不到整體熱處理?xiàng)l件可以進(jìn)行局部的熱處理，但必須注意較高的溫度梯度，避免再次產(chǎn)生附加應(yīng)力。正火處理的主要目的是細(xì)化晶粒，改善電渣焊產(chǎn)生的粗大的柱狀晶組織，需要注意的是正火產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)通過回火消除。不同使用用途的鍋爐壓力容器，結(jié)構(gòu)、材質(zhì)不同，在實(shí)際加工中應(yīng)因材選擇合理的加工工序和工藝，嚴(yán)格控制加工的每一道工序，確保缺陷在可控范圍之內(nèi)。

4常見的缺陷種類

4．1裂紋

常見的裂紋形式主要有冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋。熱裂紋經(jīng)常在焊縫中和熱影響區(qū)中出現(xiàn)，主要是晶粒間的開裂，主要引起原因是熔池中的偏析。偏析低熔點(diǎn)元素最后凝固其強(qiáng)度也較低，當(dāng)殘余應(yīng)力足夠大時(shí)，會(huì)在凝固完成不久被拉裂。冷裂紋由于出現(xiàn)時(shí)間沒有規(guī)律性，容易在檢驗(yàn)中漏檢忽略，因此更應(yīng)該引起足夠的重視，大多數(shù)情況下是由于氫原子誘導(dǎo)引起的。再熱裂紋一般在低合金鋼中出現(xiàn)，一般在熱處理過程中的去應(yīng)力退火工藝中出現(xiàn)，多出現(xiàn)在粗晶區(qū)中的應(yīng)力集中部位［4］。

4．2未焊透

焊接時(shí)留下的縫隙，主要由于坡口形式和焊接工藝參數(shù)引起。常見的未熔合也屬于這一類缺陷［5］。

4．3夾渣

坡口角度或電流太小容易在焊縫中夾雜非金屬雜質(zhì)，或熔渣粘度較大，導(dǎo)致熔渣不能上浮。藥皮脫落和工件清理不徹底也是主要的引起原因。

4．4氣孔

氣孔主要來源于周圍空氣、在木材中溶解的氣體、藥皮受熱熔化的氣體等等，產(chǎn)生主要原因是焊接時(shí)高溫液態(tài)溶解了較多氣體冷卻時(shí)沒有析出，形成氣孔，主要是氫氣和二氧化碳。氣孔引起應(yīng)力集中，降低力學(xué)性能。

［參考文獻(xiàn)］

［1］余聰．壓力容器制造的新工藝及質(zhì)量控制［J］．價(jià)值工程，2013，（2）：47～48．

［2］郭建軍．壓力容器對(duì)接焊接接頭對(duì)口錯(cuò)邊量的控制［J］．壓力容器，2005，22（4）：50～54．

［3］宋亞群．談壓力容器焊縫錯(cuò)邊的工藝質(zhì)量控制［J］．山東化工，2003，32（6）：22～23．

［4］姜衛(wèi)忠．壓力容器筒體與補(bǔ)強(qiáng)圈間的接觸特性［J］．壓力容器，2003，（2）：20～23．

［5］胡喜磊．焊接結(jié)構(gòu)件的疲勞分析與研究［D］．太原：太原科技大學(xué)，2013.

作者：那順烏力吉 單位：阿拉善盟特種設(shè)備檢驗(yàn)所