我国压力容器制造过程中常见问题探究

2023-01-06

压力容器是运用在我国工业领域的一种盛放液体或气体的容器, 通过内部的压力改变物质形态并对其进行储存。在压力容器制造过程中, 选择什么样的材料是关键, 制造中的应力控制是重要环节, 焊接以后的处理是必要手段。

1 材料代用“以优代劣”

我们在压力容器中所用的钢材有合金钢、碳素钢、镇静钢、不锈钢等, 其中不锈钢也分为正常不锈钢和超低碳不锈钢, 这些材料各有其特点, 我们要根据不同的需求进行不同的选择。例如, 我们常用的合金钢的强度比较好, 它的机械性也是很可观的, 但是在可焊性能和冷加工处理上就比较差, 在这方面碳素钢的性能会比较强一些, 我们可以根据不同情况和需要进行以优代劣。同时, 碳素钢抗腐蚀能力较强, 我们在进行压力容器制造时, 要考虑周全, 不能用低合金钢和碳素钢做替换, 这样可能导致压力容器存在质量问题和安全隐患, 造成使用中的裂缝, 因此在以优代劣的时候要考虑多方面因素。

再例如, 我们在进行容器制造时, 在爆破片、膨胀节和挠性管板等零件上, 要进行多面关注, 通常情况下这些是不允许以优代劣的, 因为不当的材料会使得这些部位失效, 导致安全隐患和质量下降, 但如果一定要进行以优代劣的话, 尽量使其替换零件减小厚度, 这样才能保证压力容器质量。而在不锈钢材料上, 也可以进行适当的以优代劣, 因为一般不锈钢的抗腐蚀性有限, 因此要降低其含碳量, 这有利于增加其抗腐蚀性并减少其价格, 但如果运用含碳量低的不锈钢可能会相对减小耐高温性能, 因此这种以优代劣要根据压力容器的设计要求判定。

2 材料代用“以厚代薄”

在我们的容器设计中也会出现以厚代薄的问题, 这是由于在一定的温度和制造环境下, 材料会随着环境以及设计的要求增加厚度, 在这个过程中, 其它部位也要适当的增加厚度, 保持压力容器的应力在承受范围内, 否则会造成容器结构的变化, 出现质量问题和安全隐患。例如我们只对封头进行以厚代薄, 而忽视了筒体的厚度时, 就会造成应力不均匀的状况, 在容器壳上的应力会过于集中, 而在其他部位的应力会加大, 使压力容器的腐蚀可能性加大, 且容易造成裂痕和安全隐患。

我们在以厚代薄的过程中, 要根据不同情况进行不同的处理, 如果封头厚度增加, 筒体也要适当增加厚度, 而在两者交界处, 就要进行侧削处理, 也就是在其侧面进行削边, 或者在厚度增加过多时可以将接管和焊缝的单V型改为X型坡口。但这种方式也会给容器带来一些不好的影响, 如因为厚度增加, 壳体的重量也会变重, 这对支座和容器基础都会带来一定的压力, 且传热部件也会受到影响。

3 应力变形问题探究

应力变形也是压力容器在制造过程中常见的问题, 这是由于容器壳体在经过底部加热后, 进行了切割作业, 由于热胀冷缩, 通常在冷却后都会出现边缘的收缩现象, 这就使得容器引起了一定程度的形变, 面对这样的形变, 我们一般采取机械加工和切割的方式, 这样对于切割进度来说更有力, 能在一定程度上控制应力变形。另外, 在焊接过程中也会出现应力变形的问题, 尤其是在焊接大部件和复杂结构的零件时, 这种应力产生的形变可能性更大。我们应该在焊接大部件时预防应力的不均匀, 综合考量变形的原因, 利用一些防变形措施进行处理, 严格按顺序进行焊接, 加强焊接后的处理。

在切割时, 压力容器的密封圈很容易出现胚料板倾斜的状况, 而大型法兰等配料在切割过程中也会出现不平整的问题, 这是由于冷热引起的扩张和收缩不均匀导致的, 在这样的状态下, 会影响压力容器的应力, 应力不均会影响胚料面难以处理, 出现安全隐患。我们要对胚料板进行处理和矫正, 使胚料板保持平整的状态, 加强切割工艺。另外, 在开孔过程中, 也会出现变形, 尤其是在封头和成型筒节的加工和开大孔过程中, 这种变形会比较多, 我们应该先对壳体进行组装, 这样可以有效控制开孔中的形变, 保持应力平均, 同时在处理过程中要符合规范, 保持温度, 这样才能很好的控制压力容器不变形。

4 焊接后处理问题

我们在焊接够通常进行热处理, 这是因为在焊接的过程中容器会因为冷热不均导致应力不均, 容易产生裂痕。因此在焊接后, 我们对其进行热处理从而有效的使应力分散, 或者使应力松散的部位进行应力集中, 适应力平均, 这样可以稳定压力容器的结构, 防止形变和裂纹的产生。我们可以对在制造过程中有断裂声音的容器进行热处理, 对不同的容器产生的不同应力位置进行分析, 热处理可使容器的应力均匀。

我们在焊接后还可以进行消氢处理。在制造的过程中, 我们会对容器进行低温热处理, 保持在3~5小时左右, 这是对制造中产生的氢气进行排出, 利用温度使焊缝中的氢气更容易分散, 有利于防止裂纹和增强压力容器的硬度和韧性。例如对R19208进行消氢处理工艺时, 就是将温度保持在150~200摄氏度左右, 大约进行了4个小时的低温热处理, 在2小时时达到温度的最大值, 氢气排出量增加, 在3小时以后进行空冷, 焊缝中的氢气已经全部排出。