李富富(新疆蘭石重裝能源工程有限公司，新疆 哈密 839000)

1 加工設(shè)備

壓力容器的制造過程是一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程，在其生產(chǎn)過程中，需要對壓力容器進(jìn)行切割、焊接等一系列工序，這些工序都需要在具有一定強(qiáng)度的加工設(shè)備上完成，因此，加工設(shè)備的選擇對壓力容器制造質(zhì)量具有重要影響。例如，切割機(jī)床的類型直接影響焊接應(yīng)力的釋放效果，如果切割機(jī)床屬于交流、直流和脈沖等多種類型，其控制效果就會有所差異。對于電加熱設(shè)備來說，其不同的溫度控制能力對焊接質(zhì)量及焊接效率有較大影響。

為了保證壓力容器的焊接質(zhì)量和使用壽命，加工設(shè)備還應(yīng)具備一定的防腐和防銹性能。如，壓力容器焊接時易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，這一問題經(jīng)常發(fā)生在薄壁管焊接時，在高溫高壓作用下易出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。另外，企業(yè)在選擇加工設(shè)備時還應(yīng)充分考慮到壓力容器的尺寸、重量、壓力等因素。

此外，在焊接完成后需要進(jìn)行熱處理，在完成這一工序的時候，需要使用到熱處理爐對焊接完成后的構(gòu)件進(jìn)行加熱處理。因此材料選擇與熱處理爐的選取，是影響熱處理質(zhì)量控制措施落實情況的關(guān)鍵因素。為此，材料選取時要根據(jù)原材料和產(chǎn)品性能要求，對加熱溫度及加熱方式等進(jìn)行合理選擇。如，對于不銹鋼等材料而言，若其性能要求較高且制造過程中極易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象時，則可使用感應(yīng)加熱或火焰加熱方式進(jìn)行熱處理；如果焊接材料為不銹鋼等焊接材料時采用感應(yīng)加熱方式更為安全有效；當(dāng)加工設(shè)備所使用的保溫材料為不燃、阻燃、且能起到良好保溫效果時可選擇電加熱設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；如果加工設(shè)備所使用的保溫材料為不燃、阻燃材料時則可選擇火焰加熱方式進(jìn)行生產(chǎn)。

2 焊接工藝

壓力容器在使用過程中需要承受較高的壓力，而在焊接時容易出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題，所以在生產(chǎn)過程中必須采用科學(xué)合理的焊接工藝。首先，應(yīng)提高焊接人員的專業(yè)水平，加強(qiáng)對焊接人員的培訓(xùn)，保證其能熟練掌握焊接技術(shù)，提高其焊接質(zhì)量。其次，要嚴(yán)格控制焊接材料質(zhì)量。由于壓力容器是用鋼材料制成的，生產(chǎn)時必須確保焊接材料質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

在制定焊接工藝時還應(yīng)充分考慮其材料、設(shè)計方案等因素，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。例如，在進(jìn)行異種鋼焊接時一定要確保焊縫質(zhì)量合格；設(shè)計方案中所用材料一定要符合壓力容器制造企業(yè)實際使用情況；設(shè)備材質(zhì)不匹配時就需要更換材質(zhì)；當(dāng)設(shè)計方案中使用非碳素結(jié)構(gòu)鋼時應(yīng)該在其基礎(chǔ)上增加抗腐蝕層，從而提高壓力容器的耐腐蝕性能；由于壓力容器制造企業(yè)所用材料為低碳鋼和低合金鋼時應(yīng)采用低氫焊條或其他低氫型焊條；當(dāng)設(shè)計方案中使用碳鋼、低合金鋼和不銹鋼材料時應(yīng)該采用藥芯焊絲和藥芯焊條。

2.1 鋼制壓力容器

鋼制壓力容器一般由筒體、封頭和殼體等幾個主要部分組成，這幾部分的材料是決定壓力容器整體質(zhì)量的關(guān)鍵。從其制造標(biāo)準(zhǔn)來看，GB1589-1—1986 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：壓力容器用鋼板應(yīng)經(jīng)軋制或拉伸并進(jìn)行射線或超聲波探傷。而從GB1589-2—1992 標(biāo)準(zhǔn)來看，其對鋼板厚度的要求不變，但是對鋼材種類有了具體的規(guī)定，其中對碳素鋼和低合金鋼規(guī)定不得小于17 mm，而對低合金高強(qiáng)度鋼則要求不得小于20 mm。另外，對于鋼板厚度的下限值也發(fā)生了變化。

不僅如此，在GB1589-1—1986 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：壓力容器用鋼板厚度下限值為17～20 mm，而GB1589-2—1992 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：鋼板厚度下限值為13～17 mm。從以上兩個標(biāo)準(zhǔn)來看，壓力容器用鋼材的厚度下限值是有所變化的。因此，壓力容器制造企業(yè)在采購壓力容器用鋼板時一定要選擇正規(guī)的生產(chǎn)廠家，并且對其材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，只有這樣才能保證壓力容器的整體質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 焊接壓力容器

焊接壓力容器需要按照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作，具體如下：(1)GB 150—1998 《焊接壓力容器》是我國最新的壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)，對焊接的材料、焊材以及焊縫等進(jìn)行了明確規(guī)定，對于壓力容器生產(chǎn)企業(yè)來說具有很好的指導(dǎo)作用。(2) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：進(jìn)行異種鋼焊接時應(yīng)優(yōu)先選用低氫焊條；當(dāng)?shù)蜌浜笚l不能滿足焊接要求時，可選用藥芯焊絲或藥芯焊條；當(dāng)?shù)蜌浜笚l和藥芯焊絲不能滿足焊接要求時，可采用藥芯焊絲或藥芯焊條焊，但不能用電弧焊等非電焊方式進(jìn)行焊接。當(dāng)采用電弧焊和氣焊等非電焊方式時，應(yīng)選用氣體保護(hù)焊或埋弧焊。(3) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：在同一異種鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行異種材料的焊接時，應(yīng)優(yōu)先選用低氫型的焊條，但不得使用高氫型焊條；在進(jìn)行碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼組合結(jié)構(gòu)的焊接時，應(yīng)使用低氫型電焊條，但不得使用坡口型的電焊和氬弧焊。當(dāng)焊接不同材料組合結(jié)構(gòu)時，應(yīng)選用相應(yīng)的焊接工藝[1]。(4) GB 150—1998 《焊接壓力容器》中規(guī)定：采用電焊工藝時必須進(jìn)行磁粉探傷檢查，以確保其質(zhì)量合格。

2.3 鋼制管接頭

在制作鋼制管接頭的時候，必須遵循HG/T 3449—2012 《鋼制管接頭的設(shè)計與檢驗規(guī)程》中的工藝標(biāo)準(zhǔn)，這是目前我國最為詳細(xì)的鋼制管接頭的設(shè)計與檢驗規(guī)范，主要針對焊接材料、焊接方法和焊縫形式等方面進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)中還提出了鋼制管接頭的設(shè)計、檢驗和驗收準(zhǔn)則，并將其作為鋼制管接頭設(shè)計的重要依據(jù)，可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低焊接風(fēng)險。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還對鋼制管接頭的檢驗內(nèi)容、方法、檢驗過程等進(jìn)行了明確規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了鋼制管接頭的檢驗項目及檢驗要求，并對各檢驗項目所使用的檢驗設(shè)備提出了明確要求。在此基礎(chǔ)上，該標(biāo)準(zhǔn)還給出了鋼制管接頭的質(zhì)量評定方法，以及鋼制管接頭的驗收規(guī)則，并規(guī)定了鋼制管接頭在使用前應(yīng)進(jìn)行無損檢測和焊縫外觀檢查。當(dāng)壓力容器制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要對鋼制管接頭進(jìn)行檢驗時，應(yīng)按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗收規(guī)則對其進(jìn)行驗收。

2.4 壓力容器用焊接材料

在實際生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格控制壓力容器制造過程中的焊接材料質(zhì)量，確保其符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。具體需要從以下兩個方面入手：一方面，應(yīng)確保焊接材料具有較高的耐腐蝕性和抗熱裂性能。另外，還應(yīng)確保其機(jī)械性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。在制定焊接材料質(zhì)量控制方案時，應(yīng)將不同厚度的焊接材料、不同材質(zhì)的焊接材料等內(nèi)容列入其中，并根據(jù)不同材質(zhì)類型制定相應(yīng)的控制方案，從而提高焊接材料質(zhì)量。另一方面，應(yīng)嚴(yán)格控制壓力容器制造過程中使用的焊條和焊絲質(zhì)量。在對焊條進(jìn)行選擇時，必須選擇與母材化學(xué)成分一致或接近的焊條和焊絲；當(dāng)需要進(jìn)行異種鋼焊接時，應(yīng)按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的焊接工藝；在對焊接材料進(jìn)行烘干時應(yīng)嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烘干；當(dāng)需要對不同直徑和厚度的焊接材料進(jìn)行選擇時，必須要根據(jù)實際情況選用合適尺寸和厚度的焊接材料[2]。

3 熱處理工藝

熱處理工藝主要包括加熱方式、保溫時間、冷卻方式及冷卻速度四個方面，其中加熱方式主要包括電阻爐、箱式電阻爐和油浴爐；保溫時間主要包括空冷、正火或回火；冷卻方式主要包括緩慢降溫、快速降溫和等溫降溫三種。熱處理過程中要根據(jù)不同的材料和設(shè)備，制定不同的熱處理方案，并在控制好溫度范圍的前提下保證熱處理質(zhì)量。除此之外，需要注意熱處理過程中所用到的加熱設(shè)備是否具備較高的精度，并且保證熱處理設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、溫度與設(shè)定溫度相符合。所有用于熱處理的設(shè)備必須定期進(jìn)行維修和保養(yǎng)，以防止加熱溫度出現(xiàn)過高或過低的情況。

3.1 加熱

加熱是壓力容器制造中的重要環(huán)節(jié)，只有保證加熱質(zhì)量，才能保證壓力容器的質(zhì)量。加熱方式主要分為電阻爐、箱式電阻爐和油浴爐三種。其中，箱式電阻爐具有加熱速度快、精度高的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是電耗較大，在高溫時會產(chǎn)生大量有害氣體和污染物，如：一氧化碳、二氧化碳及二氧化硫等。因此在壓力容器制造過程中必須合理選擇加熱設(shè)備。箱式電阻爐由于在同一水平面上布置多個電極，并且電極之間有空隙，因此具有加熱速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)；而油浴爐中所用的加熱劑為惰性氣體，具有升溫速度較慢、精度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此在壓力容器制造中優(yōu)先選用油浴爐加熱。

在壓力容器制造過程中，應(yīng)根據(jù)不同的材料和設(shè)備選擇不同的加熱方式。對于低碳鋼材料，可以采用電阻爐加熱的方式，并合理控制加熱溫度；而對于奧氏體不銹鋼材料則可采用箱式電阻爐或油浴爐加熱。對于碳鋼材料和低合金鋼材料，可以采用箱式電阻爐或油浴爐進(jìn)行加熱。對于碳鋼材料和低合金鋼材料來說，由于其導(dǎo)熱系數(shù)較低，在采用電阻爐進(jìn)行加熱時容易造成能量損失過大的情況。因此在對這些材料進(jìn)行熱處理時應(yīng)優(yōu)先采用箱式電阻爐或油浴爐進(jìn)行加熱。此外還應(yīng)注意在碳鋼材料和低合金鋼材料的熱處理過程中需確保其受熱均勻，避免局部區(qū)域出現(xiàn)過熱的情況。

3.2 保溫和冷卻

保溫和冷卻是熱處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，在一定程度上影響著熱處理的效果。為了避免熱處理時出現(xiàn)溫度不均勻、產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問題，必須對保溫和冷卻環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常情況下，壓力容器制造過程中所使用的保溫和冷卻方式有：緩慢降溫、快速降溫和等溫降溫三種。(1)緩慢降溫是指在壓力容器制造過程中，將加熱后的工件在爐內(nèi)進(jìn)行空冷，或者將加熱后的工件在爐外進(jìn)行保溫冷卻的方法。緩慢降溫工藝要求保溫時間較長，且所采用的設(shè)備必須具有良好的散熱性能，需要注意的是在進(jìn)行保溫前需要先將工件表面的水和油清除干凈，并將工件表面和空氣間形成小對流，以確保保溫效果。(2)快速降溫是指將工件緩慢升溫到高于空氣溫度或低于油的溫度，并在冷卻過程中始終保持液態(tài)介質(zhì)與加熱端面接觸。快速降溫工藝要求保溫時間較短，且所采用的設(shè)備必須具有良好散熱性能，同時需要注意溫度不宜過低或者過高。

4 焊縫檢驗

焊縫檢驗是壓力容器制造過程中的重要環(huán)節(jié)，企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中必須做好焊縫檢驗工作，保證壓力容器的整體質(zhì)量。焊縫檢驗工作主要包括外觀檢查和無損檢測兩方面。(1)外觀檢查。壓力容器制造企業(yè)在進(jìn)行焊縫檢驗工作時，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求對焊縫進(jìn)行檢查，保證焊縫的幾何尺寸、表面缺陷以及打磨等方面符合要求，避免因檢查不到位導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題。焊縫表面有裂紋、氣孔、夾渣以及弧坑裂紋等缺陷時，不得直接進(jìn)行焊接，必須通過打磨等方式消除缺陷后，再開展焊接工作[3]。此外，壓力容器制造企業(yè)在進(jìn)行外觀檢查時，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作。例如：在使用超聲波檢測壓力容器焊縫質(zhì)量時，需要將超聲波探頭與焊件表面保持一定的距離，避免對超聲檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。(2)無損檢測。無損檢測是壓力容器制造過程中的重要環(huán)節(jié)之一，直接影響著壓力容器的整體質(zhì)量。在壓力容器制造過程中，為了提高壓力容器制造的安全性和可靠性，需要對壓力容器的焊縫進(jìn)行無損檢測。在進(jìn)行無損檢測時，工作人員必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行操作，確保各項工作符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外，為提高壓力容器制造的安全性和可靠性，企業(yè)還應(yīng)該通過開展焊縫探傷質(zhì)量管理活動來提高員工質(zhì)量意識和責(zé)任意識[4]。

5 成型檢測

壓力容器的成型質(zhì)量影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量，因此必須加強(qiáng)成型檢測，具體來說，可以從以下三個方面著手：(1)壓力容器生產(chǎn)前必須進(jìn)行成型檢測，首先需要根據(jù)容器的幾何尺寸設(shè)計出合理的模具，其次按照模具要求制備模具零件。在制備完成后，需要對其尺寸進(jìn)行測量和檢驗，確保尺寸滿足設(shè)計要求。檢測時需要重點(diǎn)關(guān)注容器形狀和尺寸以及制造質(zhì)量、連接情況等內(nèi)容，檢測結(jié)果要記錄在壓力容器制造記錄表中。(2)通過對壓力容器進(jìn)行外觀檢查可以及時發(fā)現(xiàn)壓力容器存在的缺陷，并采取措施加以改進(jìn)；如果發(fā)現(xiàn)有明顯的缺陷，則需要先對其進(jìn)行返修處理后再進(jìn)行檢驗；如果發(fā)現(xiàn)有較大缺陷時則需要進(jìn)行報廢處理。(3) 在焊接前需重點(diǎn)關(guān)注焊前預(yù)熱溫度、焊后熱處理溫度、施焊時間等內(nèi)容；在焊接過程中需重點(diǎn)關(guān)注坡口形式、坡口尺寸、焊縫區(qū)位置、填充材料厚度等內(nèi)容；在焊接結(jié)束后需要對焊后熱處理進(jìn)行檢驗，若發(fā)現(xiàn)存在較大缺陷需要及時更換焊條或焊絲。

若壓力容器中存在腐蝕嚴(yán)重的部位，則需及時更換腐蝕嚴(yán)重的零部件或采取其他補(bǔ)救措施。若壓力容器中存在較嚴(yán)重的腐蝕缺陷，則需要進(jìn)行報廢處理，以確保壓力容器安全有效使用[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，只有嚴(yán)格控制好壓力容器制造過程中的各項影響因素才能有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在壓力容器制造過程中，企業(yè)要加強(qiáng)管理、完善質(zhì)量控制體系、提升人員素質(zhì)、優(yōu)化生產(chǎn)流程并建立完善的獎懲機(jī)制等手段來保證壓力容器制造質(zhì)量。