壓力容器施工全面質量管理措施

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摘要：在現場對壓力容器進行組裝，必須要保證技術的高標準，同時施工難度巨大，需要投入大量時間成本才能完成現場組焊工作，工作強度較高。借助科學的準備工作，本文對組裝場地以及工裝機具直至各個核心技術展開詳細研究，從而發現較為高質量的組裝工藝以及具體的技術方案，進而找到合適的質量控制方法，并給出最終的實施對策，從而有效提高壓力容器在現場進行組裝的質量。

關鍵詞：壓力容器；施工；全面質量管理

一、壓力容器施工概述

為了和普通的容器進行區分開，作為壓力容器，必須要達到下述三個不同的標準：一是工作壓力不能低于0.11Mpa；二是內直徑不能低于0.15m，同時容積不能低于0.025m3，工作壓力和容積之間的乘積不能低于2.5MPa-L；三是盛裝介質必須是氣體液化氣體，同時介質的溫度最高水平要低于它的準沸點的液體。通常情況下，位于石油的煉制還有化學工業制造方面會選擇使用大量的壓力容器。現階段壓力容器已經逐步突破之前的應用束縛，在很多的現代工業領域進行了大數量的應用，而且在民用和軍工等各個部門都比較常見壓力容器，而且壓力容器成功推動了我國科學研究的發展。不過總的來說，在工業領域中，壓力容器是最為常見的，無論是煉油化工行業還是航空航天或者是輕工領域，均有著壓力容器的應用。由于石油工業不斷進步，大量的液化石油氣鋼瓶逐步被應用到了飲食行業，還有旅游業，以及人們的日常工作和生活當中去。由于近年來世界能源危機的情況頻發，很多國家重視了天然氣的生產工作，核能發電成為各國關注的重點。同時部分國家致力于對海洋能源進行前所未有的研究以及開發。由于國際之間各個國家都在軍備上展開了熱烈的競爭，直接推動了航天事業的進步，需要注意到，航天器升空均要借助壓力容器的輔助。一般情況下，壓力容器有6大部分最終組成其容器本體（如圖1所示），這6個部分分別是筒體以及封頭，還有法蘭與密封原件，同時包括開孔與接管，還有支座。而且除了這些要素以外，其中配備有安全裝置，還有表計和對于多種生產工藝進行作用的各種組件。由于壓力容器來說，本就有密封、承壓和介質等特點，所以這使其非常容易出現爆炸等情況，而且燃燒起火的現象時有發生，使人員和財產安全都受到損失，各種環境污染事故也會頻發。現階段，各個國家都將它當成是最為核心的關注點。目前，全球很多國家在國家層面設立專門的部門以及相應的法律法規，對其具體的技術規范進行檢驗檢查。

二、全面質量管理簡介

所謂全面質量管理，即從質量出發、并由全員參與其中的管理體系，以使質量管理活動滿足現代市場經濟的要求，將顧客滿意度當成最終目的，將整個過程管理當成是具有穩定作用以及動態性能的戰略系統工程。一般情況下，全面質量管理選擇更加科學完善，符合認識論的要求，也就是人們普遍強調的P、D、C、A循環法。PDCA由英文的計劃（P1an）、執行（Do）、檢查（Check）、處理（Action）這幾個英文單詞首個字母構成而來，其具體意思主要展示了質量管理一定要充分遵循的四個不同環節。對于項目質量的確定，往往從項目啟動工作開始。通常業主圍繞一個項目具體的花費，還有實際進度以及期望等有著非常嚴格的要求。但是對于專業設計人員來講，進行設計工作時需要耗費大量的時間以及預算才能使業主的此類需求得到充分滿足。因此，業主以及設計者之間達到需求平衡成為重中之重[1]。作為業主來講，一定要位于其要求以及經濟利益條件中與失敗機會進行相應的平衡。但是對于專業設計人員來講，則承擔著相應責任，必須圍繞最后完成項目范圍里的公共健康進行適當的保護工作。作為施工者，必須圍繞施工階段的各種手段和技術與工序進行相關安全防范措施的制定以及責任劃分。通常選擇將施工劃分為三個不同的環節，第一個環節是規劃以及設計環節；第二個環節是施工環節；第三個就是維護以及運行環節。

三、全面質量管理應用于壓力容器的措施

（一）組裝質量體系的運行質量控制

在低溫狀態里，壓力容器很容易遭到損害，同時，鋼材質量較差也會導致這種現象的發生。同時，無論是制造缺陷還是安裝缺陷，均會引發內部應力集中現象，且情況較為嚴重，所以會經常出現低溫脆性斷裂情況。在處于嚴重的低溫環境下，應力集中部位峰值應力會與其他應力出現疊加，如設備總體薄膜應力，因此，低溫壓力容器的局部應力水平顯著升高。但是，位于低溫狀態中，將致使鋼材固有塑形變形能力出現降低，進一步導致脆性斷裂。不管是進行低溫壓力容器制造還是進行安裝，一定要找到科學手段逐步降低內部應力水平。對于鋼板材而言，必須經過精細計算之后方可下料，以排版尺寸為依據進行下料，從而有效提升筒體的成型率。于二次下料時，需憑借圍繞封頭及球殼板展開，不斷提高制作精度。制作完成之后在運輸過程中，必須選擇科學工具進行及時的加固，避免出現變形。如果安裝組隊的話，必須依據標準及時進行尺寸復查，假如出現板材超標狀況，要進行及時的重復壓制，最終使質量得以保證。假如出現偏差超標狀況，那么強行組對將致使組裝應力出現顯著提升，所以，導致低溫壓力容器可能出現損壞。所以進行組對的話，必須要避免強行進行組對和組裝的情況發生。旨在使體系更加高效科學的運行，進行了相關項目小組的設定。對于設備的運行進行全過程的監控，無論是組對還是焊接，一定要依據標準的工藝開展。等到順利組對結束，要由公司檢驗人員實施檢驗，確認合格之后還需要項目小組檢驗人員再次確認，才能開始相應的焊接活動。而且，一定要進行返修方案的制定工作，同時要科學的審查方可對該方案同意。進行焊接時，對焊叉的焊接參數以及溫度等進行嚴格檢查。加強對焊后熱處理方案執行情況的檢查，對熱電偶對應點的電焊及固定、調試的整個過程都開展全方位的監控活動。等到最終調試合格，再借助公司質量負責人和技術人員的檢驗進行確認簽字方可開始充電，進行熱處理時均要有熱處理技術工作人員對工藝曲線進行監控。

（二）焊接施工質量控制的可行性辦法

1.確保焊接工藝的科學性及合理性焊接工藝有具體的評定合格標準，要求其必須符合相關標準。外部環縫實施埋弧自動焊。埋弧焊機操作難度較大的情況下可采用手工電弧焊。旨在使壓力容器最終的焊接質量得到保證，要按照全面質量管理這一要素由焊接材料引進的初始階段便進行科學把關[2]。進行生產的初始時期，要對壓力容器設計圖紙進行詳細的分析，對技術要求和國家標準以及法律法規進行了解，有效按照焊接材料標準和規定進行材料的選擇工作，最終使焊縫技術性能不低于母材性能。而且必須要構建科學合理的材料管理制度，圍繞其日常管理開展高效工作，要落實好材料標記移植制度，使材料全過程的追蹤性得到落實。假如有要求的話，可以進行定期的復檢活動來保證焊接材料最終質量能夠達到相應的規定標準，使壓力容器最終能夠得到高質量的焊接。2.明確每條環縫的施工工序由于殼體的材料具有一定的特殊性，壁厚相對較厚，因此對焊接質量的要求較高，焊接起來每一個環節都比較復雜，焊接時間投入較長。僅僅完成一條環焊縫便要浪費大約25天時間，因此全部的環焊縫要在施工順序上滿足標準。一般來說，環焊縫科學的施工順序為：坡口清理→環焊縫組對→焊前預熱→環縫焊接（外壁）→消氫處理→背部清根、打磨→磁粉（MT）→內部坡口清理→環縫背部焊接→消氫處理→無損檢測→內部堆焊（根據情況決定）→堆焊層打磨→堆焊層鐵素體檢測→焊后熱處理→無損檢測。待外部焊縫完成焊接之后，需要在第一時間開展后熱銷輕處理工作，之后開展背部清根以及打磨工作。3.焊前檢查對于現場需要的各種配置滿足焊接工藝的特殊設備進行及時的檢查，使焊接能夠有效開展下去。必須圍繞其型號，還有使用狀況和各種范圍開展相應核查，使工作質量得以改善。進行選擇焊接設備時，要充分認識到本身的經濟實力。在正式焊接時，要對筒節具體的組隊質量進行精準檢查，嚴格按照規范要求檢測筒節坡口設計表面是否符合質量要求，以坡口變暗及其邊緣50mm處為中心，將油污、鐵銹等清除干凈。4.焊前預熱環縫在準備焊接前，需采用專用工具對其實施焊前預熱，并且需將溫度控制于150℃以下的水平，選擇紅外線測溫儀進行科學檢查，必須滿足預熱溫度所需標準，同時，預熱溫度時要保證筒體內外壁均可以滿足相關的標準規定。5.焊接過程控制如果環縫外部滿足了一定的預熱溫度標準，一定要在第一時間開展焊接工作。進行焊接工作時要不定時圍繞焊接工藝參數開展及時抽查，這關系到電壓以及電流強度等要素，一定要滿足相應的焊接工藝需求。針對抽查焊縫溫度此環節而言，溫度必須要高于200℃。進行焊接時，必須對層間溫度進行科學的控制，其溫度需控制在275℃及以下。6.后熱處理控制待外部焊縫完成焊接之后，需控制預熱溫度持續保持同一水平狀態，第一時間對焊縫表面質量實施認真、細致的檢查。如發現相關質量問題，要在第一時間內開展補焊工作或者是對其進行打磨修理。如果焊縫最終檢查合格，那么馬上圍繞外部焊縫開展后熱處理，將其溫度上升至300℃到350℃之間，達到為期三個小時的保溫，合理控制加熱溫度以及實踐。經檢查焊縫焊接成功且無任何質量問題后，便可及時實施后熱處理。7.背部清根、打磨控制外部焊接結后熱處理順利完成之后，需對其背部進行清根打磨，處理形式包括碳弧氣刨、砂輪打磨等，以此來預防出現裂紋，開始實施碳弧氣刨時，首先需以沿著殼體外焊縫部位進行及時的加熱，最終滿足殼體內部標準。同時，及時清除定位焊熔敷金屬。經清根打磨之后，需符合寬窄度一致這一標準，使質量得到保證。如果進行砂輪打磨，圍繞所有氧化層開展清除工作，選擇磁粉及時檢查坡口表面質量，規避多種缺陷，比如裂紋、氣孔等[3]。

（三）預熱消氫過程的質量控制

1.預熱、消氫工裝。實施預熱以及消氫工裝時，必須嚴格按照相關規范要求執行，因為海拔較高的因素會致使空氣氧含量急劇減少，充分燃燒液化氣。在進行加熱時，主要選用的是環形燒嘴。假如溫度未達標，必須增加直形燒嘴，以此來繼續加熱工作。焊接筒體外部焊縫時，需提前在內部完善布置預熱工裝，并在短時間內完成加熱。焊接筒體內部焊縫時，加熱工作則需要在筒體外部來完成。2.預熱、消氫的加熱區域。寬度要求達到焊接接頭中心及兩端板厚的三倍之多，并且要求寬度的最小值需達到100mm及以上。3.預熱、消氫的溫度控制。采用電子測溫儀或者溫控表來監測和控制預熱、消氫溫度，電子測溫儀受到測點表面形狀的影響而產生變化，位于溫度監控階段，選擇測溫筆開展監控行為。預熱、消氫溫度無論是內壁還是外壁均要滿足相應的標準。及時進行消氫，而且溫度控制在300℃—350℃范圍，持續三個小時的保溫，要保證保溫時間達到相應的標準。消氫時，需將焊縫兩側50mm處作為溫度監測與控制的測量點。

四、結語

壓力容器安全監理工程師需對專業容量有全面的了解和認識，并形成相關的知識體系，與此同時還要參加經國家安全監察機構認可的培訓活動，經考核合格后持證上崗，借助各種技術以及質量手段，確保壓力容器殼體現場組裝的進度和質量，可以給現場組裝人員一些指導性意見，從而提高我國大型設備現場組裝的技術水平及質量水平，促進大型壓力容器的技術發展與進步。

參考文獻：

[1]周波.壓力容器焊接安裝中的質量節點控制[J].化學工程與裝備，2021（02）：174-175.

[2]關宏圖.壓力容器焊接質量問題及控制措施分析[J].科技創新導報，2019（10）：93-94.

[3]海瑩，張科，王莎.低溫鋼制壓力容器施工工藝要點[J].石化技術，2018（09）：100.

作者：馬寧 單位：七冶壓力容器制造有限責任公司