山东省特种设备检验研究院淄博分院 山东省淄博市 255000
摘要：压力容器作为一种可承载一定压力的密封设备，在工业、民用领域中得到广泛应用。压力容器实际使用过程中，常出现容器结构破裂、内部所贮存气体或液化气体泄露问题，影响生产安全。压力容器制造质量不仅直接关系到容器的使用安全性和可靠性，同时也影响着容器的制造成本。因此，本文通过分析压力容器各项制造常见问题，并阐述问题解决对策，为压力容器实际操作提供参考，希望可以进一步提高压力容器制造水平。
关键词：压力容器；制造问题；解决对策
一、压力容器制造常见问题分析
1、容器变形
当压力容器制造质量不达标或结构整体性能水平较低时，在实际使用过程中，受到压力与环境因素的影响，易出现设备结构扭曲变形问题，并引发所贮存液化气体泄露等一系列问题的出现。压力容器变形问题的主要出现成因包括：第一，火焰切割下料操作不当，工作人员并未严格遵循相关操作规范，导致设备壳体短筒节经过火焰切割处理后，在边缘部位产生收缩现象。收缩幅度过大，则无法满足后续容器焊接组对作业的开展要求；第二，金属材料质量不佳。在所使用金属材料的可焊性与冷却加工性能较差时，金属材料经过焊接冷却处理后，材料塑形与韧性等性能将有所下降。例如，在使用低合金钢制作压力容器时，钢材在冷却过程中有较高可能出现塑性变形现象，导致晶格扭曲、压力容器结构变形。
2、腐蚀裂纹
压力容器金属材料焊接时，在温度超过100℃并保持急剧温度梯度时，材料受到高温条件影响，可能出现不均匀塑性应变现象，进而影响材料焊缝区的性能质量，在焊缝区域内残留一定的应力。在压力容器长时间使用过程中，受到残余应力影响而产生应力腐蚀裂纹，压力容器的实际使用寿命缩减，易出现结构破裂、所贮存液化气体泄露等安全事故。同时，在焊接工艺不佳、焊接加热温度不均时，受到温度场所产生内应力的影响，也将导致材料出现局部塑性变形现象，即使将温度调整至均匀状态，仍旧无法有效消除所产生的内应力，进而引发腐蚀裂纹质量通病的出现。此外，压力容器腐蚀裂纹的主要形成条件包括以下几方面：首先，选择使用合金材料作为焊接母材；其次，要求材料满足介质环境要求。如果二者不具备匹配关系，将不会产生腐蚀裂缝质量通病；第三，焊缝区域残留内应力。腐蚀裂纹问题存在不可逆性，当满足以上形成条件、且产生腐蚀裂纹后，裂纹将持续向压力容器结构内部进行延伸扩展，最终形成贯穿性的直线状等形态裂缝。
3、材料代用
在压力容器制造行业发展中，容器设计与制造单位普遍为两家企业，受到制造方生产工艺的限制，设计方所制定压力容止设计方案难以得到贯彻执行，时常出现材料代用问题，使用新材料对所选定材料进行替代使用。这虽然可以满足压力容器制造条件，但却会引发一系列问题的出现。例如，在使用低合金钢替代碳素钢时，虽然低合金钢具有良好的强度，也不会改变压力容器的应力水平。但是，低合金钢的抗应力腐蚀性能有所不足，在使用过程中易出现腐蚀裂纹质量通病。而在制造企业选择“以厚代薄”时，将改变压力容器壳体的平面应力状态，提高容器平面应变脆性断裂问题的出现率。
4、设计制造标准滞后
现阶段，压力容器的设计制造标准存在滞后性，企业遵循传统的GB150标准制造压力容器，容器性能质量无法满足实际使用需求，达不到相关标准。同时，部分企业所推行全新的压力容器设计制造标准缺乏验证，部分标准内容与实际情况不符，最终所制造压力容器的性能指标虽然得到一定幅度的提升，但设备实际使用寿命和安全性能有所下降。
二、压力容器制造问题的解决对策
1、防变形对策
为避免压力容器结构变形质量通病的出现，应加大对压力容器制造质量的动态控制，确保容器结构质量稳定保持在可控状态。同时，在火焰切割处理等结构变形问题高发环节中，对传统制造工艺进行优化完善。例如，使用对称切割工艺替代传统工艺，并在切割完毕后对材料进行平整矫正处理、合理调节焊接热输入、消除残留应力，避免边缘部位出现收缩现象。
2、裂纹防范对策
为预防容器腐蚀裂纹质量问题的出现，综合分析压力容器使用用途、制造工艺，做好母材以及焊接材料的选材工作。例如，使用耐腐蚀性能较为优异的双相不锈钢等金属材料；加强容器焊接组装质量管控力度，及时制止违章操作行为，消除人为因素对压力容器制作质量造成的影响；在条件允许前提下，可选择采取机械震动等方式，确保所残留应力保持均匀分布状态；结合实际情况，合理设置焊缝长度、截面尺寸以及数量等参数。例如，在压力容器直径数值超过2200m时，需要将焊缝数量控制在2条及以下。
3、优化焊接工艺
压力容器出现应力腐蚀裂纹等质量问题的主要成因在于，现行焊接工艺较为落后，无法有效消除残余应力。因此，在焊接环节中，企业应对焊接工艺进行优化完善，并采取有效的应力消除技术。其中，对焊接工艺的优化，可选择采取厚壁壳体窄间隙埋弧焊技术，这项技术具有以下优势：焊缝接头的致密性能得到强化；便于不等厚压制筒体加工作业的开展；可以移动开展立柱焊接、筒体焊接等作业；配置具备自动防偏功能的焊接转胎。同时，可选择采取液压超压消应法、爆炸冲击法等应力消除技术。以爆炸冲击法为例，对材料周边区域设置爆炸物，在爆炸所产生冲力与高温动态冲击力的共同影响下，将与材料残余应力共同形成为合成应力，材料在起作用下将出现塑性变化现象，进而起到消除应力作用。
4、防材料代用对策
在压力容器制造过程中，材料代用问题无法得到彻底解决，因此，企业应尽可量消除材料代用对压力容器设计方案可行性、制造质量造成的负面影响。例如，制造企业向设计单位提交材料代用报告，设计方重新开展压力容器设计工作，编制全新的设计文件。当新的设计方案可行性不足或压力容器存在安全隐患时，则将材料代用报告驳回。反之，则通过申请报告，并对压力容器的实际制造过程进行监督，确定实际使用材料种类型号与代用报告一致。
5、完善设计制造标准
为持续提高压力容器设计水平与制造质量，相关部门需要结合压力容器制造情况，积极借鉴国内外先进、成熟的标准体系，在其基础上制定出全新的、较为规范的压力容器设计制造标准体系，以取代传统的GB150标准。同时，提高对新标准体系的验证工作力度，发现并解决标准中所存在各项问题，在确定标准体系准确无误后，再将全新的标准体系进行大规模推广普及。
6、开展无损检测
在压力容器制造完毕后，企业需要灵活运用超声波检测、红外射线等无损检测技术，检查各批次压力容器结构完整性、性能质量、各项参数是否与制造方案一直。如若性能参数与相应指标间的偏差值过大，或是压力容器外观质量不佳、存在结构变形与腐蚀裂纹等质量缺陷，则对这类压力容器进行修补处理或是将其废弃，禁止将存在质量问题的压力容器交付采购单位及投入使用。
结语：综上所述，在压力容器制造过程中，企业需要正视所存在的各项制造问题，深入分析压力容器制造出现问题的成因，采取有效的解决对策，构建完善的压力容器质量动态控制体系，最大程度降低压力容器质量问题的出现率，提高压力容器良品率，保障压力容器的使用安全、运行稳定。
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