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世紀以來，隨著我國經濟的迅速發(fā)展和科技水平的提高，我國的壓力容器從設計到制造和維護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法律、法規(guī)和標準體系，使壓力容器從設計、制造和維護全過程標準化。提出并完善了基于風險的壓力容器的設計、制造方法。為了實現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，開始倡導和實施壓力容器的綠色設計，逐步形成現(xiàn)代壓力容器制造模式。盡管在材料、設計、制造等方面，我國實現(xiàn)了壓力容器的自主設計與制造，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
壓力容器是一種特種設備，用于石油化工工業(yè)、農業(yè)、國防等各個領域，其品種多樣，大致分為四類：存儲、反應、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，對壓力容器的設計和制造來說，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格。在實際作業(yè)中，制造壓力容器難度非常大，需要各專業(yè)協(xié)同合作進行，技術非常復雜。對于壓力容器的設計人員，除了需要壓力容器的專業(yè)知識以外，還需要具備其所用行業(yè)的專業(yè)知識，按照標準和規(guī)范嚴格進行壓力容器的設計，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，需要我們及時的發(fā)現(xiàn)問題，規(guī)避風險，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，這種情況在實際生產過程中屢見不鮮。材料質量的控制是保證壓力容器安全使用的前提。從設計、采購、驗收、保管、發(fā)放和使用全過程嚴格控制材料的質量。在材料的選擇上必須嚴格執(zhí)行國家標準和各項規(guī)范。在選購材料時，必須保證該材料生產企業(yè)生產的材料符合相關標準和規(guī)范。材料進場前，需要對材料進行驗收。首先就是要檢驗材料供應商的資質，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；材料標記的移植是防止材料的混用和錯記的有效手段，建立完善的材料標記移植管理程序，保證承壓元件從保管、發(fā)放、下料及生產流轉過程中的可追蹤性；其次要檢驗原材料的各項參數(shù)，嚴格按照相關標準和規(guī)范進行驗收。材料進場后，由材料負責人對材料進行驗收編號。對于焊接材料的管理，必須按照專門的規(guī)范進行，以免造成安全隱患，無法保證壓力容器的質量生產過程中焊接材料的保管必須設置二級庫，存放的時候應按區(qū)分類，根據(jù)牌號、規(guī)格、材檢號要標注清楚，對于特殊的焊材，應專門保管。
2.2 變形問題
壓力容器的變形嚴重影響使用的嚴密性和可靠度，進而影響壓力容器運行過程中的安全性，必須認真制定并嚴格遵守制造工藝和標準，確保壓力容器質量滿足國家規(guī)范和各項規(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。要解決這個問題，同樣要從這三方面著手，首先就是要提高下料水平，嚴格計算所需要的材料，可以采用計算機軟件輔助計算下料及管理[1]；其次嚴格控制模具的形狀，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，用定位卡具進行定位，以防止壓力容器的變形，用經緯儀檢測直度。實際操作過程中，采取對稱切割或者機械加工，在坯斜板切割后進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開孔區(qū)，等阻焊接管后殼體處于整體穩(wěn)定狀態(tài)時，再把加強版撤掉。避免熱處理變形，在爐壁火焰噴嘴處設擋火墻，必要時，對高溫下易失去溫度的壓力容器部件進行加固。
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量直接影響壓力容器的質量，特別要注意焊縫缺陷進而產生應力集中現(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行應力分析，可以用計算機軟件進行輔助計算。影響焊接質量的關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)資格和相關資質進行審查，保證持證上崗。
2.4 應力腐蝕問題
應力腐蝕裂紋的產生是由于應力和腐蝕環(huán)境共同作用產生的。在實際操作過程中是無法避免應力產生的，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)來解決這個問題。在設計壓力容器時，就需要充分考慮到應力腐蝕問題，選擇適合的材料。另外，可以對結構進行處理、熱處理、防腐處理等，盡量減少應力腐蝕；裂紋產生的可能。
2.5 氫脆問題
氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內部形成細小的裂紋，又稱白點。氫脆只可防，不可治。氫脆一經產生，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)象就越嚴重。防止氫脆現(xiàn)象的產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行質量檢測，目前，我國主要采用的檢測方法為射線檢測（RT）技術和焊縫的UT檢測。隨著無損檢測技術的創(chuàng)新和發(fā)展，無損檢測的結果更為客觀、準確和真實[2]。
4 結語
壓力容器制造過程中需要注意的問題有很多，在設計、檢測等方面仍存在一些問題。從設計、制造到驗收各個環(huán)節(jié)都把握好，嚴格按照國家標準和各項規(guī)范執(zhí)行，同時，應用計算機軟件輔助，盡量減少壓力容器制造的質量問題，保證壓力容器出廠后運行的安全性。
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