高分求機械或壓力容器論文一篇

【專家解說】：壓力容器的質(zhì)量包括設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量，其中制造質(zhì)量的好壞起著關(guān)鍵的作用。壓力容器的制造單位為了使本企業(yè)的質(zhì)量管理更科學(xué)和系統(tǒng)化，使壓力容器的制造過程處于管理狀態(tài)和控制狀態(tài)之下，從而制造出達到國家標準、規(guī)程和設(shè)計要求的產(chǎn)品，建立了適合本單位的一套完整的壓力容器制造質(zhì)量保證體系［在IS09000系列標準中又叫“質(zhì)量體系”］。根據(jù)我們多年基層監(jiān)檢工作的經(jīng)驗和對法規(guī)、標準的理解，筆者認為：在質(zhì)量體系的運轉(zhuǎn)過程中，必須對影響壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行嚴格控制，才能確保壓力容器的制造質(zhì)量。 1　材料的控制 　　由于壓力容器廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，所處的工況既復(fù)雜又惡劣，如高溫、低溫、高壓、疲勞載荷、介質(zhì)有毒、劇毒、易燃、易爆、腐蝕性強，這就決定了壓力容器所用的原材料種類繁多，質(zhì)量要求高。針對壓力容器用材的特點，從原材料入廠到產(chǎn)品合格出廠，必須自始自終堅持主要受壓元件材料的可靠性和可追蹤性。 1.1　材料進廠后，按訂貨協(xié)議核對材料生產(chǎn)廠提供的材質(zhì)證明書(或復(fù)印件)，各項指標應(yīng)符合相應(yīng)的材料標準，方可入庫；然后編制入庫號，建立材質(zhì)檔案，按照質(zhì)量手冊的有關(guān)規(guī)定，逐件打鋼印，為防止鋼印銹蝕，打鋼印后立即涂上防銹涂料，分類(按板材、管材、鍛件、焊材……)整齊擺放。 1.2　材料發(fā)放應(yīng)手續(xù)齊備，檢驗員、保管員和領(lǐng)料員三方共同到場，確認材質(zhì)和數(shù)量。材料到車間后按工藝程序流轉(zhuǎn)，并按規(guī)定進行標志移置，還要有檢驗員的確認印記，余料也是如此。 1.3　主要受壓元件材料的選用和代用手續(xù)應(yīng)符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《容規(guī)》)、GB150等有關(guān)規(guī)程和標準的要求。材料的選用和代用必須按審批手續(xù)進行。 　　由于我國多數(shù)情況下都是由工程公司或設(shè)計單位進行壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算，制造廠根據(jù)圖紙加以制造，設(shè)計部門在設(shè)計時并未考慮到制造廠的材料庫存情況以及制造過程中可能采用的焊接工藝、板厚、制造質(zhì)量及檢驗手段等因素，而制造廠往往從經(jīng)濟效益角度出發(fā)，根據(jù)工廠材料的庫存情況或市場上的供貨情況投料，就可能碰到材料的代用問題。有些特殊情況，制造者并不是十分清楚壓力容器所處的工況，在工藝流程中的作用以及設(shè)計者的意圖，因此材料的代用，除以薄代厚、以劣代優(yōu)、以低代高必須經(jīng)原設(shè)計部門同意外，下面一些特殊情況的材料代用也應(yīng)征得原設(shè)計部門的同意。 　　(1)石油、天然氣行業(yè)使用的壓力容器16MnR代20g、Q235系列； 　　(2)對于熱套容器，以厚板代薄板； 　　(3)有氯離子介質(zhì)的壓力容器，用18－8不銹鋼代低合金鋼、碳鋼； 　　(4)碳鋼、低合金鋼在熱處理臨界厚度時以厚代薄。 2　工藝的控制 　　與普通的機械產(chǎn)品加工相比，壓力容器制造具有多品種單臺套的特點，因此制造廠對每一臺壓力容器都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件具有指導(dǎo)生產(chǎn)、保證質(zhì)量、提高效率的作用。制定了正確、合理的工藝后，關(guān)鍵是在施工過程中嚴格執(zhí)行已定的工藝，每道工序完成后，操作者和工廠檢驗員都要在工藝流程卡上簽字認可，做到在制品隨工藝流程卡一同進入下道工序。 　　筆者在壓力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量的監(jiān)督檢驗工作中，發(fā)現(xiàn)一些工藝控制方面的問題，現(xiàn)提出來，以引起同行的重視。 2.1　鉚裝時不按容器主焊縫布置圖來組裝筒節(jié)對接焊縫的位置，造成不必要的焊縫上開孔； 2.2　鞍座墊板未鉆φ10的排氣孔，墊扳與容器的角焊縫兩側(cè)未間斷焊，采用全封閉式焊接結(jié)構(gòu)； 2.3　換熱器設(shè)置膨脹節(jié)應(yīng)注意的問題：根據(jù)GB151－89附錄A的要求：U形膨脹節(jié)與換熱器圓筒的連接，一般采用對接，膨脹節(jié)本身的環(huán)焊縫及膨脹節(jié)與圓筒連接的環(huán)焊縫，均應(yīng)采用全熔透結(jié)構(gòu)；臥式換熱器的U形膨脹節(jié)，必須在其安裝位置的最低點設(shè)置排液接口。 2.4　耐壓試驗時安全意識差，在試壓時發(fā)現(xiàn)滲漏，不按規(guī)定卸壓后再補焊或緊固螺栓，而是帶壓補焊或帶壓緊固螺栓，甚至在帶壓設(shè)備上作無關(guān)試壓的作業(yè)。 2.5　試驗壓力值的確定：對設(shè)計溫度大于等于200℃的鋼制或大于等于150℃的有色金屬制成的壓力容器，應(yīng)重視Pr=1.25 公式的應(yīng)用，否則試驗壓力值達不到GB150規(guī)定要求；直立容器臥置液壓試驗時，試驗壓力要考慮立置時液柱靜壓力；夾套容器在進行壓力試驗時，必須校核內(nèi)筒在試驗壓力下的穩(wěn)定性。如不能滿足穩(wěn)定要求，必須同時在內(nèi)筒內(nèi)保持一定壓力，以使在整個試驗過程中的任一時間內(nèi)，夾套和內(nèi)筒的壓力差不超過設(shè)計壓差。 2.6　壓力試驗的順序問題 　　(1)容器內(nèi)部的盤管和有對接接頭的換熱管(特別是U型換熱管)，必須是壓力試驗合格后，才能與殼體組裝； 　　(2)浮頭式換熱器第一步：用試驗壓環(huán)和浮頭專用試壓工具進行管頭試壓，第二步：管程試壓，第三步：殼程試壓； 　　(3)如圖1所示的夾套容器，必須是內(nèi)筒液壓試驗合格后，才能組焊夾套，然后再對夾套試壓。如圖2所示的夾套容器，前二步與如圖1所示的相同，待在內(nèi)筒上開孔、焊好接管后，還應(yīng)再對內(nèi)筒試壓，一共是三次試壓。 　　 圖1　　　　　　　　　　圖2 3　焊接質(zhì)量的控制 　　一般來講，焊接質(zhì)量在很大程度上，決定著壓力容器的安全與壽命，因此控制焊接質(zhì)量成為壓力容器制造質(zhì)量保證的關(guān)鍵。 3.1　焊接材料的管理 　　必須建立嚴格的焊接材料的驗收、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。購進的焊材須有質(zhì)量證明書和產(chǎn)品合格證，標記清晰、牢固。經(jīng)檢查、驗收合格后，方能按要求登記入庫。設(shè)立焊材一級庫、二級庫。一級庫應(yīng)具有保溫、去濕的必要條件。入庫、發(fā)料手續(xù)及記錄齊全。二級庫應(yīng)具有良好的環(huán)境和烘干、保溫設(shè)備。設(shè)備上的各種儀表應(yīng)在周檢期內(nèi)使用。詳細記錄由一級庫領(lǐng)出焊材的規(guī)格、型號、編號、數(shù)量及領(lǐng)取日期。應(yīng)詳細記錄烘干的溫度和時間。一般酸性焊條150～200℃，1～2h,堿性焊條烘干380～420℃，2h。注意焊絲在使用前應(yīng)除銹、去油。根據(jù)領(lǐng)料單發(fā)放焊材，并記錄所發(fā)放焊材的日期、規(guī)格、型號、批號(廠編號)、數(shù)量及所焊產(chǎn)品或部件編號。 3.2　焊工資格與管理 　　從事壓力容器生產(chǎn)的焊工必須持證上崗。焊工必須通過《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》規(guī)定的相應(yīng)考試項目，取得焊工合格證，并在有效期內(nèi)承擔合格規(guī)定范圍內(nèi)的焊接工作。焊工應(yīng)在焊縫的相應(yīng)位置上打鋼印，并記錄在產(chǎn)品檔案資料中。 　　建立焊工焊績檔案，作為今后辦理免考延期的依據(jù)。 3.3　焊接工藝評定 　　受壓元件之間的焊縫，受壓元件與受壓元件之間的焊縫及其上述定位焊縫和受壓元件母材表面堆焊、補焊均應(yīng)按JB4708－92《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標準進行評定。有色金屬的焊接工藝評定須按有關(guān)標準進行評定。 3.4　焊接工藝 　　根據(jù)圖樣的技術(shù)要求、焊接規(guī)程及焊接工藝評定，制訂焊接工藝。焊接工藝還應(yīng)對焊接工作環(huán)境提出要求。對超次返修的焊縫，還應(yīng)制定返修工藝措施，并應(yīng)得到焊接技術(shù)負責人的同意。 3.5　焊縫質(zhì)量的檢驗 　　焊縫質(zhì)量的全面檢驗包括焊縫的外觀檢查；化學(xué)成分和金相組織檢驗；硬度、拉力、抗彎和沖擊試驗；以及對焊縫區(qū)的無損檢測。在特殊環(huán)境下使用的壓力容器，還應(yīng)包括疲勞、蠕變和抗應(yīng)力腐蝕性能的檢驗。 　　在壓力容器產(chǎn)品上，通常只能做焊縫的外觀檢查以及焊縫表面和內(nèi)部缺陷的無損檢測，對于焊縫質(zhì)量的破壞性檢驗就只能在產(chǎn)品試板上進行。 　　按照有關(guān)規(guī)定，產(chǎn)品焊接試板是在產(chǎn)品A類焊接接頭的延長部位與產(chǎn)品一同施焊，目的在于用其代表和檢驗產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能，因此，它是控制產(chǎn)品焊接接頭質(zhì)量的重要手段之一。為充分發(fā)揮產(chǎn)品焊接試板的作用，GB150將容器分為兩類：一類是材料強度級別較高，力學(xué)性能的有嚴格要求以及其安全性有特殊要求的容器［詳見GB150第10.5.1.2款］，需每臺制備產(chǎn)品焊接試板；另一類是材料可焊性好，制造廠已經(jīng)積累了充分生產(chǎn)經(jīng)驗的產(chǎn)品，如Q235系列、16MnR制造的容器，在一定條件下可采用以批代臺的方法來制備焊接工藝紀律檢查用試板，但以批代臺必須履行申報省級勞動部門審查同意后方可實施。當焊接試板各項檢驗均合格后，產(chǎn)品才能轉(zhuǎn)入下道工序；當產(chǎn)品要求后熱和焊后熱處理時，試板隨產(chǎn)品同爐熱處理，并嚴格執(zhí)行工藝；當熱處理后性能試驗不合格時，應(yīng)重新處理。 　　在壓力容器產(chǎn)品試板、試樣的制備和檢驗過程中應(yīng)注意下述問題： 　　(1)當一臺壓力容器產(chǎn)品筒體縱、環(huán)焊縫焊接工藝不相同，而這些焊接工藝不能用同一焊接工藝評定覆蓋時，試板數(shù)量應(yīng)與工藝相同； 　　(2)有不同焊后熱處理要求的壓力容器，應(yīng)分別制備試板； 　　(3)熱套壓力容器內(nèi)、外筒材料不一致時，應(yīng)各作一塊試板，材料相同，又是同一厚度范圍，作一塊試板； 　　(4)產(chǎn)品焊接試板經(jīng)外觀檢查和射線探傷，如不合格，允許返修。如不返修，截取試樣應(yīng)避開缺陷部位。 　　(5)產(chǎn)品試板焊接接頭的沖擊試驗除《容規(guī)》第72條已規(guī)定的幾種情況需做以外，凡設(shè)計選用的殼體材料，若該材料相應(yīng)的技術(shù)標準有沖擊試驗要求的，需做沖擊試驗；若無沖擊試驗要求的，則不需做沖擊試驗，后一種情況，在制造中殼體材料即使發(fā)生了代用，其產(chǎn)品試板焊接接頭仍可不做沖擊試驗； 　　(6)對于鋼制管殼式換熱器管箱部分，是否另作產(chǎn)品焊接試板，由設(shè)計單位確定； 　　(7)對于焊縫接頭系數(shù)設(shè)計取為1的焊縫，不管是氬弧焊打底的單面焊，還是單面焊雙面成型的手工電弧焊，均屬全焊透的對接焊縫，按GB150附錄G作試樣冷彎試驗時，應(yīng)與雙面焊同等對待，否則達不到設(shè)計取焊縫接頭系數(shù)為1的要求。 4　無損檢測的控制 　　一般來說，壓力容器生產(chǎn)過程中，無損檢測工作量大約占整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程工作總量的15%～16%。壓力容器從原材料入廠、零部件加工直至產(chǎn)品組裝完工都涉及到無損檢測的工作，無損檢測工作的好壞直接影響著出廠產(chǎn)品的質(zhì)量。無損檢測涉及到檢測方法、評定標準、檢測比例、合格級別的確定，這是一項十分重要的工作，既需了解產(chǎn)品的設(shè)計和使用條件，也要了解產(chǎn)品生產(chǎn)工藝條件和采用無損檢測方法的可靠性。過高的要求會造成生產(chǎn)過程中的大量返修；過低的要求可能導(dǎo)致遺留的缺陷在使用過程中誘發(fā)事故隱患。 4.1　檢測方法、檢測標準和合格級別 　　(1)檢測方法的選擇按《容規(guī)》第86條執(zhí)行。 　　(2)無損檢測標準執(zhí)行JB4730。 　　(3)合格級別。 　　100%射線檢測的A、B類焊接接頭，Ⅱ級為合格；局部射線檢測的A、B類焊接接頭，Ⅲ級為合格。磁粉和滲透檢測，Ⅰ級為合格。 4.2　檢測比例 　　(1)內(nèi)部無損檢測 　　a.按《容規(guī)》第85條和GB150第10.8.2.1款進行100%無損檢測； 　　b.按《容規(guī)》第87條和GB150第10.8.2.2款進行局部無損檢測； 　　(2)表面無損檢測 　　按《容規(guī)》第90條、第91條和GB150第10.8.31款。 　　需要說明的是殼體母材無損檢測執(zhí)行GB150第4.2.9款。 4.3　無損檢測應(yīng)注意的問題 　　(1)以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓中所包容的焊縫，應(yīng)進行100%無損檢測； 　　(2)凡被補強圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊縫，以及先拼焊后成形的封頭上的所有拼接焊縫應(yīng)100%無損檢測； 　　(3)管板、法蘭拼接焊縫，膨脹節(jié)的對接焊縫應(yīng)100%無損檢測； 　　(4)Cr－Mo低合金鋼制乙型法蘭的法蘭盤與補短節(jié)連接的焊縫表面應(yīng)進行100%無損檢測； 　　(5)換熱管的對接接頭應(yīng)進行射線檢測，抽查數(shù)量應(yīng)不少于接頭總數(shù)的10%，且不少于一條； 　　(6)作氣壓試驗的壓力容器，A、B類對接接頭必須100%無損檢測； 　　(7)公稱直徑>250mm接管的A、B類對接接頭應(yīng)100%無損檢測； 　　(8)無損檢測工作必須由取得相應(yīng)資格的人員承擔，嚴格執(zhí)行初評和復(fù)審制度，確保底片和評片質(zhì)量，記錄和報告完整、準確，并收存于產(chǎn)品質(zhì)量檔案中。 5　焊后熱處理的控制 　　在壓力容器制造中，熱處理一般分為兩大類：一類為焊后熱處理；另一類為改善力學(xué)性能熱處理。焊后熱處理的目的可概括為如下幾方面： 　　(1)消除和降低焊接應(yīng)力； 　　(2)避免焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋(如熱裂紋、冷裂紋等)； 　　(3)改善焊接接頭區(qū)的塑性和韌性； 　　(4)恢復(fù)因冷作和時效而損失的機械性能。 　　基于上述情況，GB150第10.4款規(guī)定了哪些情況下要進行焊后熱處理以及熱處理的方法。為了保證達到預(yù)期的熱處理效果，必須正確編制熱處理工藝，對熱處理全過程的各個關(guān)鍵工藝參數(shù)(如進爐溫度、升溫速度、升溫過程中工件各部位的溫差、爐內(nèi)氣氛、保溫時間、保溫過程中工件各部位的溫差、降溫速度、出爐溫度等)都要作出明確而嚴格的限制。嚴格執(zhí)行熱處理工藝規(guī)范所定的要求。做好實測的熱處理溫度時間等記錄憑證，簽字齊全，并收存于產(chǎn)品質(zhì)量檔案中。熱處理儀表定期校驗。 　　值得注意的是下述情況也應(yīng)進行焊后熱處理： 　　(1)用板材或型材制造的法蘭環(huán)的對接接頭，應(yīng)經(jīng)焊后熱處理。 　　(2)法蘭斷面厚度大于76mm的碳素鋼或低合金鋼制法蘭；焊制整體法蘭；鍛制法蘭應(yīng)經(jīng)正火或完全退火熱處理。 　　(3)當有耐應(yīng)力腐蝕要求時，碳鋼低合金鋼換熱管的冷彎管段及至少包括150mm的直管段應(yīng)進行消除應(yīng)力熱處理。 　　(4)除不繡鋼外，拼接管板應(yīng)作消除應(yīng)力熱處理。 　　(5)冷作成型的鐵素體鋼膨脹節(jié)必須進行消除應(yīng)力熱處理。 　　(6)碳鋼、低合金鋼制的，焊有分程隔板的管箱和浮頭以及管箱的側(cè)向開孔超過1/3圓筒內(nèi)徑的管箱，應(yīng)在施焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭密封面應(yīng)在熱處理后加工。 6　結(jié)束語 　　總之，建立壓力容器制造質(zhì)量保證體系，就是實行由過去管結(jié)果變?yōu)楣苓^程；從對產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)為主，轉(zhuǎn)入到以預(yù)防產(chǎn)生不合格產(chǎn)品的全面控制為主。當然，在質(zhì)量保證體系運轉(zhuǎn)的過程中，勢必增加費用，引起成本的提高。但是，對影響壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)必須嚴格控制，才能確保壓力容器的制造質(zhì)量。■ 作者單位：袁曉峰(成都市鍋爐壓力容器檢驗研究所，