压力容器制造单位的材料质量管理研究

时间：2024-04-25

董小波

山西阳煤化工机械（集团）有限公司山西太原 030032

1 原材料质量问题与解决策略

压力容器制造和使用安全性要求较高，因此企业在选材的时候必须要将原材料作为质量把控的切入点。目前在原材料选型方面，主要暴露出以下几个方面的问题，首先，原材料化学成分不过关，例如在生产过程中未经许可，采用成本较低的碳钢代替低合金钢，虽然碳钢价格较低，机械性能与低合金钢接近，但是在焊接性，抗腐蚀性等方面均远低于合金钢。由于压力容器大部分都是承压件，因此在选型的时候要选择化学成分达标的材料进行制造。尤其在承压、高温和高腐蚀状态下，极易发生压力容器损坏，这些都对原材料的选择提出了挑战；其次，压力容器壁厚设计不合理，在设计过程中为了保证安全，片面的增加压力容器壁厚，造成了成本浪费和制造成本的增减，同时也为焊接加工增加了很大的工作量，例如在膨胀节和波纹管材料选择时采用以厚代薄，导致压力容器所需承担的刚性变形远超设计能力，威胁到压力容器的使用安全[1]。

2 压力容器制作过程质量控制工作要点

2.1 原材料质量控制

在压力容器生产过程当中会使用多种材料及工艺、常见的材料有筒体、封头、法兰等其他零件构成，在组装过程当中，相关的工作人员还要选取合理的施工工艺以及压力容器内部零件。要把控压力容器制造的过程质量，就要提高原材料的质量，并且，相关的管理人员还要对所使用的材料质量进行检测工作，并且要求其提供质检报告、合格证、质量证明书等数据，确定其是否满足相应标准、设计及使用的要求，联系第三方实验室对材料的物理性能、化学成分、工艺性能等进行严格的检验，特别对其强度、硬度、抗腐蚀性等进行科学的计算，再各方面要求都可满足使用后方可采购使用。

2.2 外观与几何尺寸

压力容器是结构比较复杂的容器，由多个零部件组焊而成，根据各部件的焊接形式和焊接特点，提前对焊接工作当中所容易出现的问题进行分析工作，并根据分析工作所获取的信息选取合理的安装技术。装配与焊接合理的穿插进行，合理正确的装配顺序将直接关系到整个压力容器的正确性和稳定性。压力容器拼装结束时，要重点检查拼装尺寸，检查压力容器的形式结构、筒径、高度等，仔细复核法兰及接管的开孔角度、开孔大小、方向等，几何尺寸一旦出错将会使压力容器制作造成无法弥补的损失[2]。

2.3 焊接控制

控制压力容器的焊接质量是制作过程中最为重要的一个步骤。①焊接之前，首先根据被焊工件的材质、牌号和化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定焊接工艺评定。确定施工方法、确定焊接工艺参数、焊缝坡口形式及尺寸等。焊接工艺指导书，经技术负责人审批后发放到制作厂处指导焊接工作，应确定焊接顺序，焊条、焊剂的选择；选择具有相应资质且经验丰富的焊工施焊，根据制定的焊缝分布图，确定每个焊工的焊接位置，这样有利于后期的无损检测，若出现问题也方便追查溯源；②焊接过程中，要求焊工严格按照焊接工艺进行施工，检查使用的焊材、焊剂是否匹配，焊接过程中，可以采用焊缝预热、重锤敲击壁板等方法，消除焊接中产生的应力；③焊接完成后，将焊工的钢印号打在本人施焊的位置，焊工对自己施焊的部位负责，本人进行自检合格后，交由质量员进行专检，整体焊接检查合格后进行焊缝的无损检测工作。

2.4 无损检验

无损检验工作是指专业的工作人员通过借助探伤设备在不破坏压力容器焊缝质量的前提下进行焊缝质量的检测工作。当前最为常见的检测方法有：超声波检测法、渗透检测法、射线检测法等。无损检测工作需由有资质的第三方人员进行操作，按照图纸及相应标准、焊缝的位置、焊缝形式来确认探伤的比列，无损检测发现缺陷后，要组织焊工及技术人员对焊接缺陷进行分析，确定返修措施方法，返修由经验丰富的焊工操作。返修合格后再次进行无损检测，无损检测合格后，需由第三方出具检测合格报告[3]。

2.5 热处理

压力容器热处理应符合规范要求，大型的压力容器进入热处理炉后要根据容器的尺寸及特点制作临时支座。通过热处理，可以有效的解决掉在进行热处理工作过程当中出现的残余应热力问题，还能够有效的提高压力容器的质量，保障压力容器的安全性。热处理是按照预定的要求进行加热、保温和冷却，根据压力容器材质的不同确定装炉温度、温度上升速度、保温时间以及降温速度等，这是压力容器热处理质量的主要因素。根据压力容器的材质及使用性能要求选取热处理的方法，压力容器常见的热处理方法有：正火处理，调质处理，固溶处理，稳定化处理等。根据压力容器的器型大小选择热处理的操作方法，较小的压力容器可放在退火炉中整体热处理，器型较大特别是不能整体出厂的压力容器，确定压力容器焊接工作质量无误后，再进行热处理测试工作。

2.6 压力试验

压力容器主要应用于气体传输及液体传输，而这两种传输方式都会产生较高的压力，如果压力容器承受不了其压力，压力容器工作质量就会收到严重的威胁，因此，相关的工作人员就需要对压力容器进行压力测试工作，并且按照国家颁布的标准进行测评工作。在进行测评工作时，需要由制作工厂的质检员，购买方及当地压力容器监检机构驻场代表在场，且需要在监检记录上签字并标注日期。当压力容器制作完成，经检测外观合格，无损检测探伤合格，并经过热处理后需进行压力试验，耐压试验后若需要修补或焊接需重新探伤并热处理后再次进行耐压试验。耐压试验应有专门的操作平台及支座，防止压力容器内灌入水后发生变形，特别是壁板较薄的大型容器，更应该增加支撑座。容器上所有的接口及法兰都要进行封堵，注意封堵用的材料及螺栓数量、材料、规格的选择应大于试验压力，确保压力试验的安全。耐压试验的液体一般为洁净的清水，试验后应立即将水去除干净并用压缩空气吹干，防止生锈、冷裂，从而影响产品质量。