在日常生活中,人們經(jīng)常見(jiàn)到壓力容器,它應(yīng)用于多項(xiàng)領(lǐng)域,但是其制造過(guò)程非常嚴(yán)格,即便現(xiàn)在隨著制造工藝的不斷改進(jìn),仍然有一些紕漏,本文針對(duì)壓力容器制造過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出了相應(yīng)的對(duì)策建議。
壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力、并對(duì)安全性有較高要求的密封容器,在外界壓力(包括溫度、易燃易爆物質(zhì)、有毒物質(zhì)等)下,對(duì)容器內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行加工的設(shè)備。貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器,已廣泛應(yīng)用與各行各業(yè)。隨著需求量的增加,廠家開(kāi)始大批量的進(jìn)行規(guī)?;a(chǎn),制造工藝越來(lái)越先進(jìn),但是其中面臨的問(wèn)題仍然存在,一旦出現(xiàn)事故,將危及安全,故必須把握好壓力容器制造過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。
壓力容器的特點(diǎn)
1.1應(yīng)用的廣泛性壓力容器不僅被廣泛用于化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥、冶金、機(jī)械、采礦、電力、航天航空、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門,在農(nóng)業(yè)、民用和軍工部門也頗常見(jiàn),這就使得其制造工藝也多種多樣。
1.2操作的復(fù)雜性
壓力容器的操作條件十分復(fù)雜,甚至近于苛刻。壓力從1~2×10-5Pa的真空到高壓、超高壓,溫度從-196º C低溫到超過(guò)一千攝氏度的高溫;而處理介質(zhì)則包羅爆、燃、毒、輻照、腐蝕、磨損等。操作條件的復(fù)雜性使壓力容器從設(shè)計(jì)、制造、安裝到使用、維護(hù)都不同于一般機(jī)械設(shè)備,而成為一類特殊設(shè)備。
1.3安全的高要求
壓力容器因其承受各種靜、動(dòng)載荷或交變載荷,還有附加的機(jī)械或溫度載荷;其次,大多數(shù)容器容納壓縮氣體或飽和液體,若容器破裂,導(dǎo)致介質(zhì)突然卸壓膨脹,瞬間釋放出來(lái)的破壞能量極大,加上壓力容器極大多數(shù)系焊接制造,容易產(chǎn)生各種焊接缺陷,一旦檢驗(yàn)、操作失誤容易發(fā)生爆炸破裂,器內(nèi)易爆、易燃、有毒的介質(zhì)將向外泄漏,勢(shì)必造成極具災(zāi)難性的后果。因此,對(duì)壓力容器要求很高的安全可靠性。
壓力容器制造的問(wèn)題
2.1壓力容器的材料選取問(wèn)題
材料的選取在壓力容器的制造中有著至關(guān)重要的作用,不同用途的壓力容器采用不同的材料,如壓力容器受壓元件用鋼應(yīng)由平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉,而且應(yīng)考慮容器的使用條件(如設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)特性和操作特點(diǎn)等)、材料的焊接性能、容器的制造工藝以及經(jīng)濟(jì)合理性。
2.2工作人員的專業(yè)度問(wèn)題
壓力容器制造的工作人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識(shí),專業(yè)技能,學(xué)歷普遍不高,難以適應(yīng)現(xiàn)代管理的需要,再加上操作不規(guī)范,隨意性較大,其生產(chǎn)理念落后,制造出的產(chǎn)品性能不高,這嚴(yán)重制約著企業(yè)的發(fā)展,故壓力容器制造業(yè)需要專業(yè)的工作人員。
2.3壓力容器的變形問(wèn)題
壓力容器制造變形是指,壓力容器某一部件或幾個(gè)部件的尺寸大小與圖樣要求不一致,根據(jù)變形產(chǎn)生的原因,壓力容器變形可分為兩類:一類是由于應(yīng)力引發(fā)的變形,包括火焰切割變形,、加工失穩(wěn)變形、焊接變形和熱處理變形等;另一類是由于加工誤差引發(fā)的變形,包括下料誤差變形、成型誤差變形和組裝誤差變形等。上述變形,有的可通過(guò)難度較大的矯形來(lái)糾正,有的則無(wú)法改變,只能成為分歧格品而造成浪費(fèi)。所以,對(duì)壓力容器制造變形要引起高度重視,必須認(rèn)真制訂并切實(shí)遵守制造工藝,力求避免變形的產(chǎn)生,確保壓力容器制造質(zhì)量符合圖樣和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。
2.4壓力容器的裂紋的問(wèn)題
壓力容器制造產(chǎn)生的裂紋通常包括應(yīng)力腐蝕裂紋、冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂。應(yīng)力腐蝕裂紋是有腐蝕發(fā)生,同時(shí)存在拉伸應(yīng)力,產(chǎn)生的裂紋。冷裂紋在焊接高強(qiáng)鋼和鈦合金時(shí)經(jīng)常出現(xiàn),是焊接后冷卻到較低溫度產(chǎn)生的裂紋。熱裂紋是在結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的,焊縫中最后冷卻的區(qū)域產(chǎn)生很多低熔點(diǎn)共晶物,在應(yīng)力下產(chǎn)生裂紋。主要原因是含S,P,Si,C偏高,另外鉻鎳含量高也會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。再熱裂紋是焊完后看不見(jiàn)裂紋的,加熱到550-650°C溫度區(qū)間出現(xiàn)的。層狀撕裂,容易在T接頭,十字接頭和角接頭中出現(xiàn),產(chǎn)生的原因是軋鋼的內(nèi)部產(chǎn)生了分層夾雜物,特別是硫化物,氧化物。
如何規(guī)避壓力容器制造過(guò)程中的問(wèn)題
3.1壓力容器的材料選取
壓力容器的材料要符合以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn),首先看介質(zhì)是否需要耐腐蝕,接著看用戶給出的容器服役參數(shù),必須考慮設(shè)備的操作條件(如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)的特性),然后根據(jù)以上條件選取相應(yīng)的材料,一般情況下不選用標(biāo)準(zhǔn)以外的材料。其次還要考慮材料的強(qiáng)度和剛度是否滿足需求,再次還要考慮車間的加工能力,比如卷制能力,焊接能力,冷熱加工性能,熱處理等。最后才是經(jīng)濟(jì)合理指標(biāo),比如當(dāng)所需鋼板厚度小于8mm時(shí),在碳鋼與低合金高強(qiáng)度鋼之間,應(yīng)盡量采用碳鋼板。
3.2工作人員素質(zhì)的提升
針對(duì)壓力容器制造的工作人員缺乏相應(yīng)專業(yè)知識(shí)和技能的問(wèn)題,應(yīng)從兩方面著手:第一,加強(qiáng)理論知識(shí)教育。企業(yè)通過(guò)定期組織工作人員進(jìn)行壓力容器制造的培訓(xùn),向他們傳授先進(jìn)的生產(chǎn)管理,根據(jù)課程重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置問(wèn)題,通過(guò)理論考試的工作人員才能參加實(shí)際生產(chǎn);第二,專業(yè)技能現(xiàn)場(chǎng)考核。對(duì)順利通過(guò)理論知識(shí)的工作人員要進(jìn)一步實(shí)行專業(yè)技能考核,聘請(qǐng)優(yōu)秀的生產(chǎn)人員現(xiàn)場(chǎng)教學(xué),使其理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,考核優(yōu)秀者才能頒發(fā)培訓(xùn)合格證書(shū),持證上崗。
3.3防治壓力容器變形
壓力容器變形主要指火焰切割變形(包括筒節(jié)變形和封頭變形)和焊接變形,采取對(duì)稱切割或機(jī)械加工等方法避免產(chǎn)生筒節(jié)變形。對(duì)整體成型的封頭端口加工,如采取火焰切割,則其成型模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮切割后的收縮量,對(duì)瓣片式組合封頭的端口加工,如采取火焰切割,則封頭組裝時(shí)口徑要適當(dāng)放大,以彌補(bǔ)切割后的收縮量,也可采取機(jī)械加工的方法避免產(chǎn)生封頭變形。采用預(yù)先在焊接件上向焊接變形相反的方向賜與變形,焊接后這個(gè)預(yù)變形量恰好得到抵消,具體做法是將壓力容器筒節(jié)的縱縫對(duì)接處兩端頭壓弧時(shí),在發(fā)生焊接變形方向的相反向留出反變形量;組合式瓣形封頭和過(guò)渡段模具尺寸考慮抵消焊接變形的反變形量的方法避免焊接變形。
3.4防治壓力容器產(chǎn)生裂縫
針對(duì)熱裂紋首先應(yīng)該限制鋼材和焊材的低熔點(diǎn)雜質(zhì),如S、P含量,其次是控制焊接規(guī)范,適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù),焊縫成形系數(shù)太小,易形成中心線偏析,易產(chǎn)生熱裂紋,再次是調(diào)整焊縫化學(xué)成分,避免低熔點(diǎn)共晶物,縮小結(jié)晶溫度范圍,改善焊縫組織,細(xì)化焊縫晶粒,最后是提高塑性,減少焊接拉應(yīng)力。而防治冷裂紋(主要是延遲裂紋)的措施包括選用堿性焊條,減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性,減少氫來(lái)源棗焊材要烘干,接頭要清潔,避免產(chǎn)生淬硬組織棗焊前預(yù)熱、焊后緩冷,降低焊接應(yīng)力棗采用合理的工藝規(guī)范,焊后熱處理等,焊后立即進(jìn)行消氫處理,即加熱到250℃,保溫2~6左右,使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面。
綜上所述,人們?cè)谌粘I钪须S處可見(jiàn)的壓力容器,由于壓力容器制造過(guò)程非常復(fù)雜,因此必須有目的性的去發(fā)現(xiàn)制造過(guò)程中的問(wèn)題,并且能針對(duì)這些問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。