摘 要：压力容器作为特种设备，国家相关部门对其设计、制造、使用都有专门的法律法规进行严格的控制和监督。在制造过程中，工艺人员常常会遇到如：工艺过程的控制、材料代用、容器变形等问题。文章基于压力容器制造的构成和特点，分析了压力容器制造中常见的工艺问题并进行了深入细致的分析，在评价现行各观点基础上，对上述问题提出笔者自己的想法，以便施工中掌握与执行，确保产品质量的安全可靠。
关键词：压力容器；工艺；问题
1 工艺过程的控制问题
如何采取有效的方法来控制工艺纪律的严格执行呢？古人常说：“皮之不存，毛将焉附。”首先就是要将安全质量责任意识牢记心中，以工艺技术为根本，来指导产品的整个生产过程和全部检验项目，建立行之有效的工艺管理控制系统。确保作业文件的准确、完整并具有可操作性，通过工艺评定或工艺验证整个制造过程中需要控制的重要参数和特性值要，并将之形成文件。在整个生产过程中必须严格执行工艺要求，任何工序中的任何人不得凭借自己的意愿改变工艺文件的内容，如有必要修改时，要严格遵照修改制度进行。这就是工艺指挥生产，而不是生产指挥工艺。严格工序流转，真正的发挥出制作过程流转卡的作用，遇到控制点时就必须进行质量控制，遇到停止点时就必须停止检验。明确质量责任制，将生产过程中的原始数据记录完整，并由相关责任人员进行签字确认，严禁弄虚作假，其实亦是对工序操作者本身的一种自我保护。
加强工艺制度的管理，建立起完善的工艺管理体系和组织，从工艺技术文件的制定到执行与贯彻，到日常的检查监督，再到最终的管理考核，各环节都做好了，才能达到效果。
2 材料代用问题
在压力容器制造过程中，材料的代用是工艺人员常常遇到的问题之一。很多同行、专家也常常谈及这一范围。特别是下文要讨论的“以优代劣”和“以厚代薄”这两个被挂在嘴边的论题。
谈及“以优代劣”，那么就要先谈谈何谓“优”又何谓“劣”，其实这很难讲。压力容器所使用的金属材料，其主要性能包括：力学性能、化学性能、物理性能和工艺性能，而一种材料的性能是不会改变的。就两种材料而言，其中一种在力学性能上优于另一种，但有可能就会在工艺性能上劣于对方，由于容器使用的位置、温度、压力不同，人们对材料的性能要求也是变化万千的，对于判断材料的“优”、“劣”，只能根据具体的问题进行具体分析。比如强度级别越高的材料，其焊接性能与冷加工性能就会越差。像低合金钢在机械性能方面的指标要比碳素钢好，但在焊接性能以及冷加工性能上却不如碳素钢。不锈钢在含CL-介质的工况时其耐蚀性能不如碳素钢和低合金钢。
总之，随便地在压力容器产品制造过程中进行材料的代用是不允许的，特别是主要的受压元件，由于材料采购困难等原因必须代用时，制造厂家必须向容器设计单位提出材料代用申请，取得同意后再进行生产，并且在竣工图上进行详细记载。
而“以厚代薄”，很多人武断的认为可以使容器安全性提高，便大胆的使用此代用方式，甚至以此作为自己产品厚道的表现。其实使用比设计材料更厚的材料，常常有害于壳体的受力状态，壳体本身是平面应力状态，由于加大壁厚而向平面应变状态进行了转变，有时甚至会受到三向拉应力而产生平面应变脆性断裂。当薄板被厚板替代时，连接结构也会同时发生变化，例如封头的厚度增加时，要对封头进行削边处理。有些容器设备是直接使用钢管来制作筒体的，如果钢管需要加厚壁厚时，它与封头的连接处，也必须进行削边处理。有些人说如果将整个容器全部以厚代薄，会不会就没有问题了呢？我们说这么做筒体与封头连接部位的局部应力增加问题是解决了，但壳体厚度增大后，焊接方式、检测方法的变化，同时容器也增大了其自身重量，那么当初设计的支座和基础就有可能不满足变化的需要。另外像换热器这类设备，需要壳体兼作传热部件，那么壳体的厚度增加了就必然会影响其传热的效果。
3 容器制造时的各类变形
压力容器制造时，对于容器本体或某一部件的变形问题，是令很多制造厂家头疼的事情，由于变形量在图纸及标准规范中都有明确要求，所以一旦超标，便成为不合格产品。
而导致变形的原因，大概可分为由于应力导致的变形（如：使用割刀、焊接、热处理及加工失稳等导致的变形），由于加工上的误差而导致的变形（如：下料误差、成型误差和组装误差等导致的变形）。在这些变形中，一部分变形可以通过一些方法来进行矫正，而另外的一部分是没有办法去改变的。所以，在压力容器制造时，变形问题是工艺人员高度重视的一大环节，在制订制造工艺时，要通过周密的考虑力求避免变形的产生，制造出符合图样和标准规范的容器产品。
先来说说由于应力导致的变形，例如一些直径较大而筒节较短的壳体，在下料时采用自动割刀加工坡口，加工边产生收缩，直线边会产生明显的弧线，再到卷板机上进行辊圆后，其端口必然不在同一平面上。像这种情况，在下料、坡口时采取对称切割或机械加工的方法是较好的。
在大部分容器上都设计有人孔或手孔，那这类的开孔常常由于加工失稳而导致壳体变形。在制造过程中，如遇到开大口径孔洞时，最好将壳体组装成大段或整体后再进行开孔，开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。
下面说说加工误差变形，在容器制造过程中，除却使用的附件外，真正的加工工作较少，无非是下料、成型、组装。我们从这三方面进行控制，就可减少变形量。如果不能准确的掌握下料尺寸，那成型后的部件肯定也会有较大误差。这主要是由于计算或放样时有误差，除了提高下料人员的技术水平，工艺人员还应使用电脑绘图软件进行电脑放样，对下料尺寸进行校对。
在容器附件的加工成型中，由于操作者的操作不规范或者使用的模具不标准同样可以产生变形，像热压封头在脱模时没有控制好温度，那封头的外形尺寸必然受到影响；筒节在卷制过程中，卷板机操作工的控制不当会使筒节出现鸭蛋形活桃形等；设计的模具有误或者由于长期使用准确度有多改变，成型后的部件其几何尺寸肯定也不符合要求。此类变形的预防措施还是要对工艺纪律进行严格要求，同时使用CAD进行放样后制作准确性较高的样板对工件进行检查；在加工件的理论尺寸形状的基础上进行模具设计，充分考虑工件在加工成型中和成型后发生的变化，热成型模具要考虑成型件冷却后的收缩量，冷成型模具要考虑成型件的回弹量。
最后谈一谈组装误差的变形，即容器壳体组装时由于焊口错变量严重或直线度误差等超标所产生的变形。特别是对于一些直径与整体长度都较大的容器，往往会出现此类问题。即使变形量在允许范围内，也会影响容器的外观。控制这类变形，其一是要严格限制错口量，壳体组装应使用定位卡块，对于直径大、厚度薄的容器，可使用钢管在内壁进行十字或米字支撑后再进行组装。其二是壳体卧式组装应在托辊上进行，并用直线检查其直线度。
4 结束语
压力容器制造工艺人员应认真且严格的把握好制造过程中的各个工艺环节，从设计文件工艺性审核、工艺文件编制、工艺质量控制与工艺纪律检查，每一项都不容马虎。在工作中不断充实自己，提高个人能力，合理优化工艺细节，严格执行与检查工艺纪律，为企业的质量体系良好运行做出贡献，努力改进不足之处，帮助企业形成良好的生产氛围和工作局面，确保压力容器产品制造质量。
作者简介：谷雨（1982-），男，汉族，山东济南人，助理工程师，主要从事压力容器制造、压力管道配制、压力管道元件制作工艺技术工作。