壓力容器變形控制
1 概述
壓力容器制造變形指的是，壓力容器或其某一部件的幾何尺寸與圖樣要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一致，且誤差超出了圖樣及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。
根據(jù)變形產(chǎn)生的原因，壓力容器變形可分為兩類：一類是由于應(yīng)力引發(fā)的變形，包括火焰切割變形，、加工失穩(wěn)變形、焊接變形和熱處理變形等；另一類是由于加工誤差引發(fā)的變形，包括下料誤差變形、成型誤差變形和組裝誤差變形等。
上述變形，有的可通過難度較大的矯形來(lái)糾正，有的則無(wú)法改變，只能成為不合格品而造成浪費(fèi)。所以，對(duì)壓力容器制造變形要引起高度重視，必須認(rèn)真制訂并切實(shí)遵守制造工藝，力求避免變形的產(chǎn)生，確保壓力容器制造質(zhì)量符合圖樣和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。
2 應(yīng)力變形及預(yù)防
2.1 火焰切割變形
(1)筒節(jié)：大直徑殼體短筒節(jié)下料(料較長(zhǎng)且較窄)時(shí)，其端口的火焰切割加工邊易發(fā)生變形。因切割高溫冷卻后，加工邊產(chǎn)生收縮，直線邊變?yōu)椤盎【€”邊，筒節(jié)輥圓后，其端口就不在一個(gè)水平面上，誤差較大時(shí)，滿足不了組對(duì)和焊接的要求。應(yīng)采取對(duì)稱切割或機(jī)械加工等方法避免產(chǎn)生變形。
(2)封頭：成型封頭火焰凈料切割后，其端口周邊會(huì)產(chǎn)生收縮，使封頭口徑變小。嚴(yán)重時(shí)，收縮后的封頭口徑滿足不了尺寸要求。對(duì)整體成型的封頭端口加工，如采取火焰切割，則其成型模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮切割后的收縮量；對(duì)瓣片式組合封頭的端口加工，如采取火焰切割，則封頭組裝時(shí)口徑要適當(dāng)放大，以彌補(bǔ)切割后的收縮量。也可采取機(jī)械加工的方法避免產(chǎn)生變形。
(3)機(jī)加工件坯料(主要是鋼板坯料)：這種坯料多用于壓力容器上的大型法蘭或密封圈等。火焰切割后，由于鋼板脹縮不均，致使坯料板面不平，嚴(yán)重時(shí)造成坯料面的加工量不夠。應(yīng)在坯料板切割后進(jìn)行平整矯形，對(duì)難以矯形的坯料板，可適當(dāng)增大其加工余量。
2.2 加工失穩(wěn)變形
加工失穩(wěn)變形往往是在已成型的封頭或筒節(jié)上開大型孔(如容器的裝卸孔)、由于開孔區(qū)及其附近穩(wěn)定性減弱，造成殼體局部或部件的變形。盡量避免在單獨(dú)筒節(jié)或單獨(dú)封頭上直接開大孔，可視情況將殼體組裝成大段或整體后再開大孔；開大孔前將開孔區(qū)用緊貼殼體的筋板進(jìn)行加強(qiáng)，組焊接管后殼體處于整體穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，再把加強(qiáng)板撤掉。
2.3 焊接變形
焊接工藝是容器焊接的技術(shù)要求和操作規(guī)定，包括：采用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類及直徑，焊接工藝參數(shù)、焊接順序、焊道層數(shù)、焊前和焊后的處理、焊接環(huán)境要求以及防變形、反變形措施等。
焊接工藝必須經(jīng)過工藝評(píng)定達(dá)到合格，而且在焊接操作過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求。
根據(jù)壓力容器和大型部件的焊接條件和焊接量，預(yù)先分析焊接將要產(chǎn)生的變形大小和形態(tài)，有針對(duì)性地制定的控制措施：
(1)對(duì)多焊道的大型壓力容器，例如球形容器，應(yīng)先組裝聯(lián)結(jié)成整體后再進(jìn)行焊接，焊接應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，并要遵守規(guī)定的焊接順序。
(2)對(duì)多焊道的大型部件，如瓜瓣式組合封頭和由瓣片組合的殼體過渡段，除執(zhí)行上述要求外，還應(yīng)在施焊場(chǎng)地設(shè)口形固定卡具。
(3)較長(zhǎng)且分多節(jié)組焊的壓力容器，其筒節(jié)下料時(shí)尺寸要適當(dāng)放出焊接收縮量，以避免出現(xiàn)焊后殼體縮短現(xiàn)象。
(4)對(duì)壓力容器，特別對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓力容器的組焊，要采取合理的組裝順序和焊接防變形措施，確保其制造中不變形。
(5)反變形措施：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或推算，預(yù)先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個(gè)預(yù)變形量剛好得到抵消，具體做法是：壓力容器筒節(jié)的縱縫對(duì)接處兩端頭壓弧時(shí)，在發(fā)生焊接變形方向的相反向留出反變形量；組合式瓣形封頭和過渡段模具尺寸考慮抵消焊接變形的反變形量。
2.4 熱處理變形的預(yù)防措施
(1)熱處理爐必須符合規(guī)范要求，爐內(nèi)溫度均勻準(zhǔn)確，爐壁火焰噴嘴處應(yīng)設(shè)擋火墻，嚴(yán)禁火焰直接接觸或接近熱處理件。
(2)長(zhǎng)度較大的壓力容器進(jìn)爐后，要加臨時(shí)支座支墊，所用數(shù)量視容器具體尺度而定。
(3)直徑較大、厚度較薄的殼體，一般應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部加強(qiáng)。
(4)分段預(yù)制的壓力容器，分段端口處應(yīng)設(shè)加強(qiáng)支撐。
(5)對(duì)受高溫易失去穩(wěn)定的壓力容器部件，也應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行加固加強(qiáng)。
3 加工誤差變形
3.1 下料誤差變形
由于下料尺寸不準(zhǔn)，使成型后的部件形狀超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。下料尺寸不準(zhǔn)主要是由于計(jì)算或放大樣有誤，除了提高下料人員的技術(shù)水平，還應(yīng)施行下料尺寸校對(duì)制，并盡可能采取下料尺寸計(jì)算機(jī)軟件管理。
3.2 成型誤差變形
壓力容器部件在加工成型中，由于操作不當(dāng)或模具不標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生變形：熱成型封頭脫模溫度有一定要求，如溫度尚高就過早脫模會(huì)導(dǎo)致封頭收縮較大，嚴(yán)重時(shí)可使其幾何尺寸超標(biāo)；機(jī)械輥制或壓制的容器部件，因操作不當(dāng)使之產(chǎn)生變形；模具設(shè)計(jì)考慮不周或有誤，使成型后壓力容器部件的幾何尺寸不符合要求。
主要預(yù)防措施有：
(1)成型操作嚴(yán)格按工藝技術(shù)要求進(jìn)行。
(2)用檢查樣板嚴(yán)格控制加工件的形狀。
(3)模具設(shè)計(jì)在依照加工件的理論尺寸形狀的基礎(chǔ)上，充分考慮壓力容器部件加工成型中和成型后發(fā)生的變化，冷成型模具要考慮成型件的回彈量，熱成型模具要考慮成型件冷卻后的收縮量。
3.3 組裝誤差變形
壓力容器殼體組裝時(shí)由于錯(cuò)口或不直度誤差等超標(biāo)所產(chǎn)生的變形，稱組裝變形。其預(yù)防措施：
(1)殼體組裝應(yīng)使用定位卡具，直徑較大、厚度較薄的殼體，組裝時(shí)筒節(jié)還要加支撐，嚴(yán)格限制殼體對(duì)接邊的錯(cuò)口。
(2)殼體臥式組裝應(yīng)在托輥上進(jìn)行，并用直線檢查其不直度。
(3)分段預(yù)制的壓力容器，安裝時(shí)要設(shè)定位卡具，并用經(jīng)緯儀檢查其不直度。
