劉建波

摘 要：壓力容器屬于特種承壓設(shè)備，制造單位需要取得特種設(shè)備制造許可資質(zhì)。壓力容器安全性要求高，質(zhì)量控制難度大，如何更好地提升壓力容器制造質(zhì)量是我們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。本文從壓力容器制造過(guò)程中的幾項(xiàng)主要質(zhì)量要素入手，圍繞《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)GB150展開(kāi)，分析質(zhì)量管理中重點(diǎn)關(guān)注的控制節(jié)點(diǎn)以及注意問(wèn)題，以供參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器;特種設(shè)備;制造;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;質(zhì)量要素;控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.058

0 前言

制造單位需要建立一套系統(tǒng)完善的質(zhì)量管理體系，具備符合體系管理要求的設(shè)計(jì)能力、生產(chǎn)能力、質(zhì)量管理能力等基本條件。制造過(guò)程要以主要控制點(diǎn)為脈絡(luò)，確保其生產(chǎn)制造的安全與質(zhì)量。

1 壓力容器質(zhì)量管理體系

1.1 國(guó)家法律、法規(guī)要求

質(zhì)量體系的建立要以符合法律法規(guī)、相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。

1.2 人員要求

質(zhì)量管理體系中人員是第一要素，公司法定代表人對(duì)特種設(shè)備安全負(fù)責(zé)，要按照質(zhì)量管理文件要求，安排質(zhì)量控制系統(tǒng)的質(zhì)量保證工程師及相關(guān)責(zé)任人員，質(zhì)量管理人員在體系運(yùn)行中獨(dú)立行使其在管理體系中權(quán)限與職責(zé)，在質(zhì)量保證工程師統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，協(xié)調(diào)各相關(guān)工作接口，有效有序開(kāi)展質(zhì)量管理工作。

1.3 技術(shù)、生產(chǎn)能力及質(zhì)量管理能力

壓力容器設(shè)計(jì)需要取得壓力容器設(shè)計(jì)許可證書(shū)，設(shè)計(jì)單位及設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人要對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量負(fù)責(zé);生產(chǎn)設(shè)備需要符合相關(guān)規(guī)范要求的制造加工能力;質(zhì)量管理系統(tǒng)、控制環(huán)節(jié)、控制點(diǎn)要設(shè)置合理。

1.4 壓力容器文件控制

文件管理是壓力容器質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)。包括體系文件和記錄文件。體系文件主要包括《質(zhì)量管理手冊(cè)》和《程序文件》，它們是整個(gè)質(zhì)量管理中的綱領(lǐng)性文件，指導(dǎo)管理體系正常運(yùn)行;記錄文件需要詳細(xì)記錄控制系統(tǒng)、控制環(huán)節(jié)及控制點(diǎn)的控制范圍、內(nèi)容，記錄必須詳細(xì)真實(shí)。

2 壓力容器在制造過(guò)程中的主要質(zhì)量要素

2.1 質(zhì)量計(jì)劃

產(chǎn)品制造之前，制造單位要根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件要求及特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)程要求制定產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)劃。質(zhì)量計(jì)劃應(yīng)當(dāng)明確容器本體及受壓元件、部件的制造工藝控制節(jié)點(diǎn)、質(zhì)量控制要求及需要進(jìn)行的檢驗(yàn)項(xiàng)目，為產(chǎn)品制造和質(zhì)量控制起到指導(dǎo)作用。

2.2 材料控制

（1）采購(gòu)部門(mén)要按照體系要求對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行合格供方評(píng)價(jià)，并根據(jù)其業(yè)績(jī)進(jìn)行考評(píng)，建立合格供方檔案，材料采購(gòu)優(yōu)先選擇優(yōu)質(zhì)客戶進(jìn)行采購(gòu);

（2）材料按照設(shè)計(jì)采購(gòu)計(jì)劃進(jìn)行，入廠材料按照《程序文件》要求進(jìn)行檢驗(yàn)，合格材料進(jìn)行材料標(biāo)記移植，材料責(zé)任人要對(duì)材料進(jìn)行建檔。必要時(shí)，要按照規(guī)范要求進(jìn)行材料復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)合格方可使用。對(duì)有材料代用要求的，相關(guān)部門(mén)需要提交材料代用申請(qǐng)，需經(jīng)質(zhì)保工程師審批。材料下料前要先對(duì)材料標(biāo)記進(jìn)行移植，確保材料可以追蹤。

2.3 工藝控制

（1）筒體成型。a. 筒體焊接接頭的對(duì)口錯(cuò)邊量需要嚴(yán)格控制，這是焊接質(zhì)量的根本保證。以Q345B厚度為16mm鋼板制作的筒體為例，其A類(lèi)焊縫的對(duì)接錯(cuò)邊量要求≤3mm;B類(lèi)焊縫的對(duì)口錯(cuò)邊量要求≤1/4δs，也就是≤4mm。b. 筒體卷筒過(guò)程中，焊接接頭的環(huán)向、軸向所形成的的棱角度相當(dāng)重要，也是卷筒工序的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 需要有效控制卷筒過(guò)程中預(yù)留的壓頭尺寸，通過(guò)二次校圓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得筒節(jié)的棱角度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。檢查棱角度需要制作弦長(zhǎng)=Di/6，且≥300mm的內(nèi)弧樣板（或外弧樣板），棱角度E≤（δs/10+2）mm且≤5mm，按照厚度δs =16mm鋼板計(jì)算，E≤3.6mm為合格。c. 筒體組焊完成后的圓度控制（針對(duì)內(nèi)壓容器）。容器組焊完成后，需要檢查筒體的圓度。通過(guò)檢驗(yàn)筒體的內(nèi)徑尺寸，計(jì)算最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差。對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)鋼而言，圓度（Dmax-Dmin）≤1%Di（筒節(jié)該斷面內(nèi)徑），按照筒體內(nèi)徑2000mm計(jì)算，圓度（Dmax-Dmin）≤20mm為合格。

（2）筒體組對(duì)。a. 直線度控制。首先筒體組對(duì)直線度要符合圖紙要求，另外，筒體直線度的允許偏差應(yīng)≤筒體長(zhǎng)度（L）的1‰;對(duì)于直立容器而言，其筒體直線度應(yīng)≤（0.5L/1000）+15mm，按照筒節(jié)長(zhǎng)度20米計(jì)算，直線度≤25mm為合格。直線度的檢查應(yīng)該從筒節(jié)斷面的水平與垂直平分線的中心四個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量位置要離開(kāi)縱向接頭焊縫中心線至少100mm的距離，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。b. 焊接接頭控制。 筒體組裝時(shí)，不宜采用十字焊縫，這種焊縫方式在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該予以避免;相鄰?fù)补?jié)之間的A類(lèi)接頭應(yīng)錯(cuò)位，其在筒節(jié)外表面上的弧長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)大于筒體母材厚度的3倍，并且≥100mm（如果母材厚度為16mm，那相鄰?fù)补?jié)的縱縫在外圓弧上的距離應(yīng)選擇≥100mm的最低要求）;所有的筒體中，單個(gè)筒節(jié)長(zhǎng)度不得小于300mm。

2.4 焊接質(zhì)量控制

（1）焊接工藝。壓力容器施焊之前，受壓元件焊縫、與受壓元件組焊的焊縫、熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫、受壓元件母材表面堆焊與補(bǔ)焊，以及這些焊縫的返修焊縫都應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，只有經(jīng)過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝支持，才進(jìn)行施焊。焊接工藝評(píng)定技術(shù)檔案需要妥善保管，直至該工藝評(píng)定失效為止，工藝評(píng)定試樣保存期限不少于5年。

（2）組焊。a. 焊前對(duì)焊道進(jìn)行清理，焊道兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)去除氧化皮、油污、熔渣及其它雜質(zhì);b. 有坡口要求的焊縫，坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷。對(duì)于抗拉強(qiáng)度≥540MPa的低合金鋼及Cr-Mo低合金鋼經(jīng)熱切割后的坡口表面，坡口制備完成后應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測(cè);c. 全熔透焊縫需要根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求和工藝文件規(guī)定定位組件，保證組焊間隙，確保熔透效果;d. 焊接材料應(yīng)保持干燥，施焊環(huán)境需要滿足規(guī)范規(guī)定的風(fēng)速、濕度、溫度等環(huán)境因素要求。當(dāng)焊件溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱處理。

（3）焊縫外觀控制。a.焊縫余高控制。壓力容器A、B類(lèi)焊縫，焊縫余高e1、e2要滿足標(biāo)準(zhǔn)GB150要求，焊縫高度不得低于母材高度。例如：筒體母材Q235B采用單面坡口的筒體，需要滿足A類(lèi)焊縫余高e1≤0%～15%δs;B類(lèi)焊縫e2≤1.5mm。b.焊縫咬邊。咬邊缺陷是危害焊縫質(zhì)量的重要因素，所以標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)咬邊的控制相對(duì)較嚴(yán)格。在日常產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)高度重視。對(duì)于Rm≥540MPa及Cr-Mo低合金鋼制造的容器及不銹鋼容器、低溫容器等標(biāo)準(zhǔn)要求的特殊容器，咬邊的缺陷是不允許存在的;對(duì)于其它容器，焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不得大于100mm，并且焊縫兩側(cè)咬邊長(zhǎng)度總長(zhǎng)不得超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的10%。c. 焊縫其它外觀要求。焊縫表面

應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢查，不允許有表面裂紋、未焊透、未熔合、表面氣孔、弧坑、未填滿、夾渣等缺陷;焊縫與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡，角焊縫應(yīng)凹形圓滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中。必要時(shí)，需要配合表面無(wú)損檢測(cè)進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

2.5 熱處理及無(wú)損檢測(cè)

熱處理。壓力容器熱處理主要包括成形受壓原件的恢復(fù)性能熱處理、改善性能熱處理和焊后熱處理。a. 受壓元件在經(jīng)過(guò)冷成型或溫成形加工后，其變形會(huì)存在較大的殘余應(yīng)力，在一定條件下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)部件進(jìn)行恢復(fù)性能熱處理。如封頭成形前厚度大于16mm，封頭加工成型后需要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行熱處理。b. 容器焊后及改善性能熱處理需要根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求和材料性能，制定合理的工藝文件。c. 產(chǎn)品焊接試板應(yīng)與容器（或受壓元件）一起進(jìn)行隨爐熱處理，以獲得與本體相同的力學(xué)性能試驗(yàn)參數(shù)。

2.6 無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)方法主要包括射線、超聲、著色、磁粉等檢測(cè)方法。壓力容器的無(wú)損檢測(cè)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中都已明確敘述，作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了有效的數(shù)據(jù)記錄和依據(jù)。無(wú)損檢測(cè)人員需要依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求嚴(yán)格執(zhí)行，以提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)作為參考，更好地進(jìn)行質(zhì)量管控。無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)檔案需要完整保存，保存年限不得少于容器的設(shè)計(jì)使用年限，以備查閱。

2.7 耐壓試驗(yàn)

容器的耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品是否泄漏的關(guān)鍵工序。耐壓試驗(yàn)和泄漏試驗(yàn)需要采用兩件量程相同的、并經(jīng)檢定合格的壓力表進(jìn)行測(cè)量，壓力表建議放置于容器頂部和底部各一塊，確保壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。壓力表的精度不得低于1.6級(jí)，表盤(pán)直徑不得小于100mm，壓力表的量程應(yīng)為1.5～3倍的試驗(yàn)壓力，最好選用2倍。對(duì)于特殊材料如Q345R，液壓試驗(yàn)溫度不得低于5攝氏度，其它材料的試驗(yàn)溫度要依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。

液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)的程序和步驟要按規(guī)范進(jìn)行，緊固部件要裝配齊全妥當(dāng)，保證操作的安全性。不允許帶壓進(jìn)行泄漏位置的修補(bǔ)和緊固。

合格標(biāo)準(zhǔn)為容器無(wú)泄漏，無(wú)可見(jiàn)變形和異常聲響。氣液組合試驗(yàn)，要先檢查有無(wú)液體泄漏再進(jìn)行肥皂液等檢漏液檢查，無(wú)漏氣為合格。

泄漏試驗(yàn)要在耐壓試驗(yàn)完成后進(jìn)行。泄漏試驗(yàn)主要包括氣密性、氨氣檢漏等試驗(yàn)，主要是對(duì)焊接接頭和連接部位進(jìn)行泄漏檢查，小型容器可放入水中檢查。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壓力容器涉及到社會(huì)及人身安全，其質(zhì)量控制意義重大，深度理解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，才能更好地進(jìn)行制造過(guò)程質(zhì)量控制，有效預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生。

壓力容器技術(shù)規(guī)范繁多，未能面面俱到，略析重點(diǎn)，望所述對(duì)讀者有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]壽比南，陳鋼等.《壓力容器》GB 150-2011[S].中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布.