在日常生活中,人們經(jīng)常見到壓力容器,它應(yīng)用于多項(xiàng)領(lǐng)域,但是其制造過程非常嚴(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,本文針對壓力容器制造過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,并提出了相應(yīng)的對策建議。
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,廠家開始大批量的進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn),制造工藝越來越先進(jìn),但是其中面臨的問題仍然存在,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程中的每一個細(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,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,勢必造成極具災(zāi)難性的后果。因此,對壓力容器要求很高的安全可靠性。
壓力容器制造的問題
2.1壓力容器的材料選取問題
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)度問題
壓力容器制造的工作人員缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識,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壓力容器的變形問題
壓力容器制造變形是指,壓力容器某一部件或幾個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,有的可通過難度較大的矯形來糾正,有的則無法改變,只能成為分歧格品而造成浪費(fèi)。所以,對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出現(xiàn)熱裂紋。再熱裂紋是焊完后看不見裂紋的,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)避壓力容器制造過程中的問題
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,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
針對壓力容器制造的工作人員缺乏相應(yīng)專業(yè)知識和技能的問題,應(yīng)從兩方面著手:第一,加強(qiáng)理論知識教育。企業(yè)通過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)置問題,通過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)場考核。對順利通過理論知識的工作人員要進(jìn)一步實(shí)行專業(yè)技能考核,聘請優(yōu)秀的生產(chǎn)人員現(xiàn)場教學(xué),使其理論知識與實(shí)踐相結(jié)合,考核優(yōu)秀者才能頒發(fā)培訓(xùn)合格證書,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,采取對稱切割或機(jī)械加工等方法避免產(chǎn)生筒節(jié)變形。對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)時要考慮切割后的收縮量,對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)的縱縫對接處兩端頭壓弧時,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,人們在日常生活中隨處可見的壓力容器,由于壓力容器制造過程非常復(fù)雜,因此必須有目的性的去發(fā)現(xiàn)制造過程中的問題,并且能針對這些問題提出相應(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。