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壓力容器設計制造常見缺陷及應對措施

2021-01-24 11:49
設備管理與維修 2021年22期
關鍵詞:法蘭整體工藝

周 明

(河南惠潤化工科技股份有限公司,河南平頂山 467000)

0 引言

目前我國的經(jīng)濟處在快速發(fā)展階段,各個行業(yè)也逐漸步入正軌,所使用的壓力容器數(shù)量逐年上升,同時企業(yè)對壓力容器的質(zhì)量和使用效果要求也越來越高。由于多數(shù)壓力容器被用于儲存有高度污染性、毒性、腐蝕性以及易燃、易爆的介質(zhì),并且其在生產(chǎn)過程中很容易受到外界環(huán)境及內(nèi)部因素的影響,生產(chǎn)企業(yè)不僅要優(yōu)化改進壓力容器的制造工藝,還要充分考慮單位需求提高其使用價值、延長其使用壽命。

1 壓力容器的特點

1.1 設計和制造過程需要極高的專業(yè)水平

在設計壓力容器時,需要運用到開發(fā)軟件中的各個部件來測試,因此,設計人員自身必須要具備專業(yè)的技能和豐富的工作經(jīng)驗,同時還要熟練掌握先進的計算機軟件,只有這樣才能保證所設計出來的壓力容器具有很高的安全性,減少外界因素對其的影響。

1.2 生產(chǎn)過程中對安全性能要求高

壓力容器在工作時,其工作環(huán)境具備高溫、高壓、真空以及腐蝕的特點,部分壓力容器的材料存在著劇毒以及易燃易爆等危險因素,因此,不管是設計、制造還是使用,都要嚴格保證生產(chǎn)工序的專業(yè)化、標準化以及規(guī)范化,提高壓力容器的安全性能,給工作人員的安全提供保障。在生產(chǎn)時企業(yè)必須要將安全問題放在第一位,工作人員一定要嚴格遵守生產(chǎn)的規(guī)范和標準,生產(chǎn)出更多高質(zhì)量的壓力容器,提高安全性能。在壓力容器制造過程中,不同階段要采取不同的制造標準,滿足不同時期的使用要求,提高容器的使用效果。目前制造企業(yè)開始逐漸引進新的技術和方法,改進生產(chǎn)的規(guī)范和標準。

1.3 產(chǎn)品結構參數(shù)多樣性

壓力容器是一種較為常用的工業(yè)機械設備,尤其是石化企業(yè),需要使用它來存儲石油產(chǎn)品,制藥、飲食等行業(yè)中也會應用到。由于每個行業(yè)、每個企業(yè)自身對壓力容器的應用均有其差異性,因此在實際應用時需根據(jù)其實際應用環(huán)境來進行設計制造和安裝,這也體現(xiàn)出壓力容器結構參數(shù)的多樣性特點。在某一企業(yè)對壓力容器有特殊需求時,生產(chǎn)制造企業(yè)便應根據(jù)其實際情況有針對性地設計、制造、安裝壓力容器。

1.4 產(chǎn)品結構復雜以及其他事項

在過去,壓力容器的生產(chǎn)相對較為低效,且整體性能不佳,這與其市場定位、加工工藝、材料選擇等多方面因素均有關聯(lián),由此可見壓力容器的產(chǎn)品結構具有復雜性特點。壓力容器的工作環(huán)境較為惡劣,使用時容器需要承受極大的壓力,必須要有良好的整體性能,隨著當下工業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展,應當從產(chǎn)品結構復雜性特點和質(zhì)量控制方面來進行考慮,加強對壓力容器材料、加工工藝等多方面的細節(jié)性管控。

2 壓力容器設計制造中存在的缺陷

2.1 原材料性能指標不達標

壓力容器作為一種高性能器件設備,合理的材料是保障其性能的重要指標。在生產(chǎn)制造前,應當根據(jù)實際情況來選擇合適的材料,以達到最佳的性能要求,保障壓力容器的生產(chǎn)施工。從實際分析來看,材料使用不合理已經(jīng)成為壓力容器生產(chǎn)施工中的主要問題之一。根據(jù)調(diào)查,由于材料選購部門工作人員的疏忽,未嚴格根據(jù)材料標準篩選材料,而用于壓力容器制造的材料類型較多,如果有其中一種不符合標準便有可能會影響壓力容器的整體性能。目前有許多因壓力容器內(nèi)某種材料性能不過關而導致爆炸或其他安全事故。此外,不合理的材料不僅會給企業(yè)造成損失,還極有可能會危及相關工作人員的生命安全。

2.2 焊接工藝不能保障容器整體性能

焊接工藝是保障壓力容器整體性能的重要過程。無論是哪一種工業(yè)用容器,幾乎均需應用到焊接工藝,而且當前焊接工藝已經(jīng)引入了許多的新技術、得到了較大的發(fā)展。盡管石化行業(yè)的壓力容器需要根據(jù)實際情況的不同來選擇不同的焊接工藝,但均對焊接工藝有著極高的要求。壓力容器需要在高溫、高壓的狀態(tài)下工作,其中的壓力大致可分為縱向和橫向,無論是哪一種方向的壓力,均會對壓力容器產(chǎn)生沖擊,而此時良好的焊接工藝能夠真正地將多種材料連接成一個整體,使壓力容器擁有極佳的性能。但在實際焊接工作中,存在縱向、橫向焊接工藝選擇不合理等問題,甚至存在一定的盲目性,導致壓力容器的焊接工藝不佳。

2.3 加工過程不合格

壓力容器的設計制造對工藝有著極高的要求,過程復雜且需要做許多復雜性工作,因此要從實際出發(fā),做好加工處理,保障整體加工過程的合理性。以前,壓力容器加工過程無嚴格的質(zhì)量管控體系,在實際加工時極有可能會出現(xiàn)質(zhì)量管理不佳的問題,并誘發(fā)一些問題,如測量儀器精準度不佳、工作人員操作規(guī)范性不足等。雖然預先會制定相應的加工方案及施工規(guī)劃,但能夠真正從綜合、全面的角度考慮問題,又如過于注重壓力容器、未兼顧在地形操作環(huán)節(jié)等,許多細節(jié)性問題極有可能會嚴重影響壓力容器的性能。

3 壓力容器制造缺陷的應對措施

3.1 準確計算法蘭數(shù)值

作為壓力容器設計核心內(nèi)容,法蘭設計效果將直接影響壓力容器整體設計質(zhì)量。加強對法蘭設計管控,可以有效提升壓力容器設計質(zhì)量。在國際上,廣泛應用的壓力容器法蘭設計方式屬于Waters法。通常情況下,法蘭應力由3個部分構成,分別是法蘭力矩應力、由壓力直接作用于法蘭本體造成的環(huán)向應力、由組成法蘭各個環(huán)節(jié)在壓力影響下形成的應力,因此需要科學核算壓力容器法蘭設計,從結構、受力情況等方向綜合思考,結合壓力容器設計和制造要求,獲取精準的設計參數(shù),從而提升壓力容器設計制造質(zhì)量。

3.2 選擇標準化的制造材料

目前,石化企業(yè)正處于可持續(xù)發(fā)展過程中,對我國社會的現(xiàn)代化起到推動作用。壓力容器作為其生產(chǎn)的重要設備,對其生產(chǎn)有重大影響。通過以上分析來看,壓力容器在材料方面有較大的局限性,導致其無法有效應用于實際生產(chǎn)作業(yè)。

良好的材料對提升壓力容器質(zhì)量至關重要,但是曾經(jīng)由于材料選擇的問題,導致壓力容器無法滿足石化企業(yè)的實際應用需求。因此,相關采購部門應從實際出發(fā),深入貫徹落實各種規(guī)范化標準來選購材料,而且在選購過程中還要對材料性能進行檢驗,再綜合篩選質(zhì)量最佳、價格最便宜的材料,來滿足壓力容器生產(chǎn)的基礎條件。

3.3 合理布置焊接工藝

在實際應用過程中壓力容器需要承受極大的壓力,因此不僅要有極佳的材料性能,還需要通過焊接施工使所有零部件連接成一個整體。在實際工作中,必須要保證焊接工藝,使壓力容器達到石化生產(chǎn)作業(yè)的標準。根據(jù)調(diào)查分析,未達到應用焊接標準的壓力容器在使用時極易出現(xiàn)輕微裂紋,進而形成安全隱患。因此,要從實際出發(fā),從縱向、橫向角度來進行焊接,而且焊接過程中應當重視嚴格做好焊接質(zhì)量控制,避免操作不規(guī)范、焊縫重疊等情況。同時應嚴格按照國家規(guī)定的焊接材料和焊接模型來進行焊接設計工作,而且焊接位置、粘結程度等指標均應在焊接圖中體現(xiàn)。

相比焊條電弧焊等普通焊技術,激光復合焊接技術有極高的穩(wěn)定性,在焊接過程中不會出現(xiàn)材料飛濺的情況,接頭性能較好。它的熱源能量高度集中,焊接時熱影響區(qū)小、工件形變小,焊接效率也大大提高,并且焊縫成型非常美觀,大大提升了壓力容器的焊接質(zhì)量。另外,這一技術的性能穩(wěn)定,易操作,不易返工,確保了壓力容器的整體安全,但對工件組對精度要求極高,而且激光焊設備昂貴,這些因素大大限制了其廣泛推廣。

3.4 加工過程中的影響因素分析

在提升與壓力容器設計制造安裝等過程的質(zhì)量時,除需要注重材料、焊接工藝外,還必須要加強對加工過程的管控。壓力容器的加工過程中較為復雜、多變,雖然事先已經(jīng)做好了相應的規(guī)劃工作,但依然可能會因一些不確定性因素對整體過程產(chǎn)生消極影響,進而會導致壓力容器的整體質(zhì)量未能達到標準。因此,工作人員首先要注重細節(jié)性環(huán)節(jié),管理部門也要定期組織員工深入學習相關理論性知識,使加工過程的每一個細節(jié)均能夠被照顧到;其次應當嚴格計算回彈量,確?;貜椓康暮侠硇裕挥绊憠毫θ萜鞯男螤?;最后,加工過程中要重視壓力容器的物理特性,應在熱加工、冷加工后做好相應的管控工作,確保加工過程的順利、合理實施。

4 結束語

隨著社會及工業(yè)的發(fā)展,壓力容器在人們生活中應用得更為廣泛。因此,在壓力容器生產(chǎn)過程當中,應嚴格控制過程質(zhì)量,消除安全隱患,這不僅直接決定著壓力容器的使用壽命及運行安全,還會影響到使用單位的整體經(jīng)濟效益指標。本文首先分析了壓力容器的特點,指出了其生產(chǎn)制造過程中存在的缺陷問題,并從材料、焊接工藝、加工過程3個方面針對性地提出解決策略,以促進壓力容器性能的提升。

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