常见压力容器制造变形的预防措施

1　概述

压力容器制造变形指的是，压力容器或其某一部件的几何尺寸与图样要求及标准规范不一致，且误差超出了图样及标准规范的规定。

根据变形产生的原因，压力容器变形可分为两类：一类是由于应力引发的变形，包括火焰切割变形，、加工失稳变形、焊接变形和热处理变形等；另一类是由于加工误差引发的变形，包括下料误差变形、成型误差变形和组装误差变形等。

上述变形，有的可通过难度较大的矫形来纠正，有的则无法改变，只能成为不合格品而造成浪费。所以，对压力容器制造变形要引起高度重视，必须认真制订并切实遵守制造工艺，力求避免变形的产生，确保压力容器制造质量符合图样和标准规范的要求。

2　应力变形及预防

2.1　火焰切割变形

(1)筒节：大直径壳体短筒节下料(料较长且较窄)时，其端口的火焰切割加工边易发生变形。因切割高温冷却后，加工边产生收缩，直线边变为“弧线”边，筒节辊圆后，其端口就不在一个水平面上，误差较大时，满足不了组对和焊接的要求。应采取对称切割或机械加工等方法避免产生变形。

(2)封头：成型封头火焰净料切割后，其端口周边会产生收缩，使封头口径变小。严重时，收缩后的封头口径满足不了尺寸要求。对整体成型的封头端口加工，如采取火焰切割，则其成型模具设计时要考虑切割后的收缩量；对瓣片式组合封头的端口加工，如采取火焰切割，则封头组装时口径要适当放大，以弥补切割后的收缩量。也可采取机械加工的方法避免产生变形。

(3)机加工件坯料(主要是钢板坯料)：这种坯料多用于压力容器上的大型法兰或密封圈等。火焰切割后，由于钢板胀缩不均，致使坯料板面不平，严重时造成坯料面的加工量不够。应在坯料板切割后进行平整矫形，对难以矫形的坯料板，可适当增大其加工余量。

2.2　加工失稳变形

加工失稳变形往往是在已成型的封头或筒节上开大型孔(如容器的装卸孔)、由于开孔区及其附近稳定性减弱，造成壳体局部或部件的变形。尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔，可视情况将壳体组装成大段或整体后再开大孔；开大孔前将开孔区用紧贴壳体的筋板进行加强，组焊接管后壳体处于整体稳定状态时，再把加强板撤掉。

2.3　焊接变形

焊接工艺是容器焊接的技术要求和操作规定，包括：采用的焊接方法、焊接坡口、焊条种类及直径，焊接工艺参数、焊接顺序、焊道层数、焊前和焊后的处理、焊接环境要求以及防变形、反变形措施等。

焊接工艺必须经过工艺评定达到合格，而且在焊接操作过程中必须严格执行工艺要求。

根据压力容器和大型部件的焊接条件和焊接量，预先分析焊接将要产生的变形大小和形态，有针对性地制定的控制措施：

(1)对多焊道的大型压力容器，例如球形容器，应先组装联结成整体后再进行焊接，焊接应对称进行，并要遵守规定的焊接顺序。

(2)对多焊道的大型部件，如瓜瓣式组合封头和由瓣片组合的壳体过渡段，除执行上述要求外，还应在施焊场地设口形固定卡具。

(3)较长且分多节组焊的压力容器，其筒节下料时尺寸要适当放出焊接收缩量，以避免出现焊后壳体缩短现象。

(4)对压力容器，特别对结构复杂的压力容器的组焊，要采取合理的组装顺序和焊接防变形措施，确保其制造中不变形。

(5)反变形措施：根据实践经验或推算，预先在焊接件上向焊接变形相反的方向给以变形，焊接后这个预变形量刚好得到抵消，具体做法是：压力容器筒节的纵缝对接处两端头压弧时，在发生焊接变形方向的相反向留出反变形量；组合式瓣形封头和过渡段模具尺寸考虑抵消焊接变形的反变形量。

2.4　热处理变形的预防措施

(1)热处理炉必须符合规范要求，炉内温度均匀准确，炉壁火焰喷嘴处应设挡火墙，严禁火焰直接接触或接近热处理件。

(2)长度较大的压力容器进炉后，要加临时支座支垫，所用数量视容器具体尺度而定。

(3)直径较大、厚度较薄的壳体，一般应进行内部加强。

(4)分段预制的压力容器，分段端口处应设加强支撑。

(5)对受高温易失去稳定的压力容器部件，也应根据具体情况进行加固加强。

3　加工误差变形

3.1　下料误差变形

由于下料尺寸不准，使成型后的部件形状超出了标准规定。下料尺寸不准主要是由于计算或放大样有误，除了提高下料人员的技术水平，还应施行下料尺寸校对制，并尽可能采取下料尺寸计算机软件管理。

3.2　成型误差变形

压力容器部件在加工成型中，由于操作不当或模具不标准而产生变形：热成型封头脱模温度有一定要求，如温度尚高就过早脱模会导致封头收缩较大，严重时可使其几何尺寸超标；机械辊制或压制的容器部件，因操作不当使之产生变形；模具设计考虑不周或有误，使成型后压力容器部件的几何尺寸不符合要求。

主要预防措施有：

(1)成型操作严格按工艺技术要求进行。

(2)用检查样板严格控制加工件的形状。

(3)模具设计在依照加工件的理论尺寸形状的基础上，充分考虑压力容器部件加工成型中和成型后发生的变化，冷成型模具要考虑成型件的回弹量，热成型模具要考虑成型件冷却后的收缩量。

3.3　组装误差变形

压力容器壳体组装时由于错口或不直度误差等超标所产生的变形，称组装变形。其预防措施：

(1)壳体组装应使用定位卡具，直径较大、厚度较薄的壳体，组装时筒节还要加支撑，严格限制壳体对接边的错口。

(2)壳体卧式组装应在托辊上进行，并用直线检查其不直度。

(3)分段预制的压力容器，安装时要设定位卡具，并用经纬仪检查其不直度。