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压力容器制造技术常见问题

时间:2022-11-12 13:25:03 公文范文 来源:网友投稿

摘 要 文章首先从压力容器制作中的材料问题与控制方法进行探讨,帮助解决压力容器制作的选材问题。其次重点从焊接方面探讨常见问题及预防控制措施,进一步提升压力容器制作的质量安全,最后从压力试验与气密性试验两方面探讨压力容器使用安全性的有效措施,为生产加工营造稳定环境,确保压力容器功能得到充分发挥。

关键词 压力容器;容器制作;制作问题

1 制作中的材料问题与控制

材料问题主要表现在两方面,分别是材料选择与加工工艺,钢板材料(包括其他有色金属材料)在采购中普遍存在偏差现象,在压力容器生产制作中,这种偏差影响时刻存在,严重情况下,可能会影响到压力容器的使用。材料采购阶段产生的偏差问题,是很难通过加工工艺来解决的,因此处理这一问题要从采购源头上确保质量安全,避免产生参数误差(必要时选用正偏差材料)。只有拥有稳定的材料保障,压力容器生产制作才不会受到影响。

其次是加工工艺方面,不同压力容器加工材料,在生产技术上存在着巨大差异。实际生产中,因缺乏这种加工工艺区分,容易造成在相同的生产技术条件下,所加工产品的质量安全难以得到保障。为此,需要根据压力容器使用需求,正确选择材料和制定合理的技术方案(多数情况下,技术方案需要通过试验进行验证),并在加工中对材料进行安全保护,才能最大限度地避免因加工工艺选择不当,而造成材料的二次损伤。材料选择要根据设计方案进行,随着加工任务的深入,如果发现设计方案中存在不合理的内容,应及时进行局部优化,以免影响到最终生产加工任务的完成。

2 焊接方面的问题

2.1 焊接热处理

压力容器在使用阶段,内部介质对容器壁的压力冲击很大,为确保焊接质量,需要在试验的基础上,根据不同材料的物理性能和化学成分,以及所采用的焊接设备、焊接方法和结构特性,制定出能够保证其加工质量的焊接工艺技术文件。实际生产中,为改善焊接接头的金属组织和力学性能,需对压力容器整体或部分(部件)进行焊后热处理。热处理工艺的选择,应从压力容器用途、尺寸(特别是壁厚)、所用材料的性能以及工作条件等方面综合考虑决定[1]。

温度和时间的控制,是热处理易出问题的地方。加热时间过长,会影响钢板的强度,造成材料性质改变。温度不达标,则会影响焊缝质量,导致裂纹等问题出现,所以热处理温度值必须精准控制在一定范围内,才能满足压力容器使用需求。

我公司采用埋弧自动焊机、等离子焊接机等自动化焊接设备,在焊接过程中,系统会自动进行检测,为后续加工计划的顺利开展,创造有利环境。为避免在热处理阶段产生温度与时间误差,对热处理过程(热处理炉)使用计算机操控,确保热处理过程的安全性,在达到热处理效果的同时,也对材料起到保护作用。

2.2 焊接接头无损检测

接头处在焊接过程中,受外界环境和自身因素影响,容易产生参数误差,而偏离焊接检测标准,此时需要借助无损检测技术,来了解接头处的内部情况。无损检测(通常使用X射线探伤)设置不合理,也会对最终加工效果产生重大影响。

以《压力容器安全监察技术规范》、《GB150-2011》、《GB/T151-2014》、《NB/T 47013-2015》标准为例,无损检测比例是按标准预先设置的,一旦不合理将会对接下来的压力容器使用造成重大影响,甚至不能达到预先设计的效果,压力容器投入使用后也容易发生安全事故。

焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区构成。熔合区具有明显的化学不稳定性,从而引起组织(金相)的不均匀,易产生焊接裂纹,是焊接接头最薄弱的环节。热影响区若存在过热组织,该区的脆性会更大。

焊接过程中,不可避免地要出现熔合区和热影响区,这个区域的大小和组织性能,取决于被焊材料、焊接方法、焊接工艺参数等因素,这种差异性对应的是不同焊接质量检测等级,无损检测中使用的X射线探伤比例,必须严格按照设计标准来执行,将焊接中存在的安全隐患一并解决。开展各项生产任务也要从这一层面来展开探讨,确保材料稳定性,同时配合合理的探伤检测技术,对容器的生产质量进行控制[2]。

2.3 焊缝余高控制

焊接过程中,需要有焊接余高,焊接余高不仅能够保温和缓冷,还对细化晶粒和减少焊接应力起到很大作用。

合理的焊缝余高,可以增加焊缝的受力面积,提高焊缝的强度。但余高过大,会造成较大的应力集中,焊接接头的强度降低,增大了系统运行使用的安全隐患。控制焊接余高,主要是严格按照经评定合格的焊接工艺指导书施焊,尤其要注意焊接电流、电弧电压和焊接速度这三个参数。在实际工作中,针对不同的板厚、材质以及不同的焊接位置,制定不同的焊接工艺,这不仅解决了可能存在的不合理问题,质量控制也有了参照依据。通过以上处理与控制方法的合理选择,就能够促进管理计划在现场的全面落实,提升压力容器的设计质量安全,使压力容器在使用阶段的可靠性得到保障。

3 提升压力容器使用安全性的措施

3.1 压力试验

压力试验在压力容器制造过程中,是一项重要的综合性检验环节,是最为直接检测压力容器质量的手段,也是压力容器验收的重要依据。其目的,就是验证压力容器的强度、焊接接头的致密性、密封结构的密封性,同时检查压力容器的选材、强度设计计算、结构、制造质量的合理性。通过试验,存在的隐患将会暴露出来,以便进行合理返修或报废。

试验从液压与气压两方面进行,对于一些比较常见的功能隐患问题,在试验阶段可以判断其发生的可能性,根据概率大小選择合理的控制方法,并对压力容器的生产技术方法进行调节,为质量安全提升创造稳定环境。压力试验进行期间,所产生的数据要及时记录到档案中,后续压力容器维护工作也可以参照这部分数据来进行,使压力容器试验效果能够在设备生产使用中发挥作用。

压力试验要求,压力升至规定的试验压力并保持时间不少于30分钟,观察有否渗漏、变形、声响等异常现象,随后降至设计压力。由此可见压力试验是高于设计标准的,目的在于通过预留部分压力来提升设计的效果,容器在使用中即使存在压力超标的现象,也能避免发生安全事故,技术人员了解到问题后也能及时采取调节控制措施。

3.2 气密性实验

压力容器是一个密闭的系统,因此在使用前需要对气密性进行检测。将压力容器系统的各部分进行连接,使用的气体一般为干燥、洁净的空气。接下来的各项检测任务需要充分掌握这一问题,通入空气后观察容器的密闭程度,发现漏气的情况要判断其引发原因,找到理想的解决方案。

气密性实验不可替代压力检测,两者是针对不同使用功能来进行的,均需要对其结果进行记录。作为设计人员应该根据容器的工作介质及其危害程度对气密性试验的介质、试验压力和试验步骤及检查方法给出明确的规定,并在图样上注明。

4 结束语

综上所述,压力容器的制作过程从设计图纸的工艺性审核、制作工艺的编制、材料的验收入库到制作、检验与验收的各个环节都是至关重要的,任何一个环节出了问题都会影响压力容器的最终质量,所以只有澄清概念、统一思想、达成共识,才能使我们的压力容器制作水平登上一个新的台阶。

参考文献

[1] 雷玉川,岳晓露,王洪福,朱海鹰,王进杰,辛忠仁.压力容器封头正火与淬火热处理术语和定义的解读[J].中国化工装备,2014,(04):32-36.

[2] 高建明.试论不锈钢压力容器制造和安装过程中常见的问题及解决途径[J].化学工程与装备,2013,(06): 132-134.

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