浅谈压力容器的安全运行控制分析

浅谈压力容器的安全运行控制分析

任立群

杭州汽轮染整机械有限公司310000

摘要：压力容器承受着容器内高温、高压和腐蚀性的化学成分的多重影响，因此对焊接工艺质量的要求十分高，压力容器的焊接质量直接影响其安全运行。本文就压力容器的焊接质量的优化对策进行探讨，对压力容器的安全运行具有重要意义。

关键词：压力容器；焊接；质量优化；运行控制

压力容器在工业生产中占据重要地位，它广泛应用与石油化工、能源、军工等领域，主要用于盛装有毒气体或腐蚀性液体，承受较大的压力，因此危险性较强，是工业生产中比较常用的特种设备。压力容器的设计作为一项专业性十分强的设计工作，需要设计者对压力容器的材料选择到结构设计、受力分析、强化措施、制造安装的操作方便以及检验、使用、维护等等都要全盘考虑，综合设计。由于压力容器使用环境和使用工况的特殊性，在高压和腐蚀性液体、气体环境中，压力容器的金属和焊缝要求较高。在压力容器中应用热处理技术，将压力容器的金属材料或焊接缝通过温度的改变，改善其性能，将金属或焊缝中的不稳定因素通过高温改变，使金属材料的性能得到最大的优化，从而保证压力容器的安全系数。

一、压力容器焊接中常见的质量问题

压力容器的质量受其焊接工艺的影响巨大，焊接过程很大程度上直接决定了压力容器的质量和安全性能，同时对生产制造过程中的成本和生产效率都有极大的影响。就目前我国压力容器制造现状来看，压力容器因焊接造成的质量缺陷从变现上看主要有内外两种缺陷，具体上讲主要有焊接尺寸不合格、表面飞溅、咬边、气孔、裂纹、熔合度差等。外部缺陷一般在焊接接头的位置出现，通常肉眼就能看出来，一般表现为焊缝尺寸偏差大、焊缝截面不规整、焊缝过小或过大、表面有气孔甚至裂纹。裂纹对压力容器的影响非常大，压力容器通常承受着较大的压力、压强，同时伴随着腐蚀性气体或液体的影响，裂纹极易扩大，最后造成整体的崩溃，严重时可能造成极大的安全事件事故，影响群众是生命财产安全，造成社会经济损失。

压力容器焊接过程中的内部缺陷主要由于人为操作和其它因素造成。气孔作为焊接过程中较为常见的焊接质量问题，造成气孔的原因很多，例如在焊接过程中，焊机熔渣中以及焊接表面有油污时，可能造成气孔，此外如果焊接过程中由于操作不当，熔池过快也会造成气孔。周围环境对焊接过程也会造成一定的影响，在潮湿的环境中，空气中的水汽或液体在熔渣中形成气泡导致焊接过程中的质量影响，严重的内部缺陷最后可能导致压力容器在高压环境下演变成裂纹，形成巨大安全隐患。

二、压力容器焊接质量的优化策略

1．优化焊接材料

焊接材料是直接影响压力容器焊接质量的主要因素，焊接材料的好坏从根本上决定了焊接过程中的焊接质量，再好的焊接工艺和焊接操作方法以及环境，如果没有符合标准的焊接材料作保障，都会影响压力容器的焊接质量。焊接材料在选择过程中必须严格按照国家标准要求进行选材，选用符合国家相关标准的产品，选择有质量保证书的材料。如果要求焊缝的力学性能不低于原材料的力学性能，应当选择高强度的焊接材料，焊接过程中，对承力、承压要求高的部位应当选择高强度焊接材料。焊接材料的选择还要综合考虑结构、刚度和工艺因素等的特点，如冷冲压卷要求焊接接头有较高的塑性变形能力，热卷或热处理则要求焊接接头经高温热处理后仍保证所要求的强度与韧性，不锈钢要保证其焊缝有与母材一样的耐腐蚀性能，因此应选用合金成分较高的焊材。压力容器通常母材的厚度较大，焊件的体积较大，因此应当优先选用抗裂性能较好的焊接材料。

2．优化焊接工艺与工艺评定控制

作为指导焊接过程、规范焊接操作、将焊接流程标准化的重要工艺文件—焊接工艺，是控制焊接质量的重要技术标准。焊接工艺又叫焊接工艺规程，包括焊接的使用材料、焊接操作方法、母材的型号、焊接接头的形式、焊接操作的技术规程、以及焊接质量验收方法等等参数，几乎包含了焊接过程中的全部质量参数。针对压力容器焊接过程中的难点和关键点，要制定有针对性的焊接工艺规程，根据压力容器的母材厚度和压力容器的用途科学选择合理的焊接材料，根据压力容器的使用特性选择焊接接缝的坡度、焊缝形状；同时由于压力容器对焊接质量的较高要求，在焊接过程中，要对焊接质量的控制方法和验收标准提高要求。同时在编制焊接工艺规程时，要精确所有焊接参数，要将所有焊接性能参数优化，以重理论上充分保证压力容器焊接过程的科学、严谨。焊接过程中对焊接工艺的评定能够对焊接工艺进行控制。通过焊接工艺评定的过程保证了焊接过程符合焊接工艺规程中要求的各项技术参数，保证焊接操作人员各道工序严格按照焊接工艺规程的要求，避免将缺陷带入下一道工序。

3．优化焊接质量检验

焊接质量检验是控制焊接质量的最后一道防线。通过材料、工艺、操作规程、工艺评定重重工序，焊接质量的优劣与否就需要焊接质量检验来掌握控制。焊接质量检验包括焊前、焊中、焊后三道检验。焊前检验主要检验焊件的装配质量和焊接口的材料特性、焊缝间隙等；焊中检验要检测中间工序的焊接质量，焊缝是否工整焊接过程是否严格执行焊接工艺规程和焊接操作规程，以及焊接要求是否符合图纸尺寸和技术要求；焊后检验是通过外观检查、无损探伤检查、压力试验、外观检查等方式现场检查焊接后工件的焊接质量。针对压力容器的特殊用途，对焊接后的质量检查应当采用多层次、多角度、多方法的检查方式对其进行全面检查，一旦发现焊接缺陷立即采取补救措施，返修或直接报废。

三、结论

综上所述，在压力容器制造的过程中，焊接是一种比较特殊的重要工艺，其质量的优劣直接影响到压力容器的使用寿命。因此，在焊接压力容器时，要从细微处着眼，避免违规操作，以提升压力容器的制造质量。

参考文献：

［1］田立志．压力容器焊接质量分析及控制［J］．应用技术，2012（08）

［2］刘彩梅．压力容器焊接质量控制［J］．化学工程与装备，2010（08）

［3］杨柳．谈压力容器焊接与质量控制［J］．中国石油和化工标准与质量，2010（09）