徐海洋

山東理工大學(xué) 山東 淄博 255000

引言

近年來，國家加大對壓力容器制造產(chǎn)業(yè)支持力度，出臺多項(xiàng)相關(guān)政策文件以推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。在此背景下，我國壓力容器制造業(yè)呈現(xiàn)出一派繁榮景象，并逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。目前我國壓力容器制造企業(yè)普遍存在著產(chǎn)能過剩，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊等諸多問題。為提高我國壓力容器制造產(chǎn)業(yè)核心競爭力，應(yīng)積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)理念和模式，將創(chuàng)新思維融入企業(yè)日常工作之中，通過引入先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段，加強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，從而達(dá)到改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。同時(shí)，也能使企業(yè)適應(yīng)當(dāng)前市場環(huán)境變化需求，獲得更為廣闊的發(fā)展前景。

1 新形勢下壓力容器制造企業(yè)的現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備落后

設(shè)備陳舊是影響壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。目前，大多數(shù)壓力容器制造企業(yè)都面臨著設(shè)備老化問題。由于我國幅員遼闊，地形復(fù)雜多樣，所以在實(shí)際使用中，需要對各種不同類型的容器進(jìn)行分類加工處理才能保證其正常運(yùn)行[1]。

1.2 工藝單一

現(xiàn)階段壓力容器制造企業(yè)普遍采用手工焊接技術(shù)制作壓力容器，這種方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重制約了我國壓力容器制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大與生產(chǎn)能力增強(qiáng)。此外，傳統(tǒng)的焊接方法還容易導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)裂紋以及氣孔缺陷。

1.3 管理粗放，安全風(fēng)險(xiǎn)高

隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展速度不斷加快，我國越來越多的壓力容器出口至海外。與此同時(shí)，壓力容器作為一種特種設(shè)備，具有極高的危險(xiǎn)性和危害性，一旦泄露將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)危害。例如：焊接操作人員技術(shù)水平不高，安全意識薄弱等都是導(dǎo)致壓力容器安全事故頻發(fā)的主要原因。另外，由于焊接環(huán)境差、焊工缺乏專業(yè)技能也使得壓力容器制造安全性較低。這些問題的發(fā)生不僅會(huì)影響到壓力容器整體質(zhì)量水平的提升，還會(huì)造成人員傷亡甚至財(cái)產(chǎn)損失。因此必須要重視對其進(jìn)行有效控制。

1.4 傳統(tǒng)工藝無法滿足當(dāng)下市場

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，人們對于產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，這就需要企業(yè)能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)方案。而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，焊接工藝占據(jù)了十分重要的地位，它決定著整個(gè)生產(chǎn)流程是否可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行。傳統(tǒng)的焊接加工方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前市場需求。傳統(tǒng)工藝存在著諸多弊端[2]：①在材料選擇上不合理，不利于節(jié)約成本；②操作流程煩瑣且耗時(shí)較長，容易造成人為錯(cuò)誤。③焊接質(zhì)量控制難度大，存在諸多問題有待解決。例如：材料選擇不當(dāng)；焊縫缺陷多；未按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行坡口加工等；焊前準(zhǔn)備不足，影響后續(xù)焊接質(zhì)量；焊接順序不合理等。

1.5 工作人員技術(shù)水平較低

當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，對于壓力容器產(chǎn)品的需求量也在持續(xù)增加。但是，我國現(xiàn)階段的壓力容器焊接生產(chǎn)技術(shù)水平還存在一定差距。一方面是因?yàn)閴毫θ萜鞅旧砭哂休^強(qiáng)危險(xiǎn)性，另一方面是由于壓力容器焊接生產(chǎn)過程涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域，必須要有相應(yīng)的技術(shù)人才來承擔(dān)起這一重要任務(wù)。所以，為了進(jìn)一步促進(jìn)壓力容器焊接產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，就應(yīng)該加大對從業(yè)人員的專業(yè)培訓(xùn)力度，從而使其更好地滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需求。

1.6 壓力容器的設(shè)計(jì)有待完善

目前我國的壓力容器設(shè)計(jì)水平較低，很多時(shí)候還存在一些缺陷，導(dǎo)致其無法達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)要求。其中最常見的問題包括：應(yīng)力分布不均勻、壁厚不均以及焊縫疲勞破壞等。這說明了我國的壓力容器設(shè)計(jì)還處于初級階段，還需要進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)水平。主要體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選擇不當(dāng)以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等方面，從而導(dǎo)致容器出現(xiàn)開裂甚至破裂現(xiàn)象，這些都嚴(yán)重影響著壓力容器的安全性，不利于提高壓力容器的使用效果。

2 新常態(tài)下壓力容器制造企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營優(yōu)化

2.1 壓力容器制造過程中的設(shè)備優(yōu)化

設(shè)備與工藝是實(shí)現(xiàn)容器質(zhì)量提升的關(guān)鍵因素。因此，在當(dāng)前壓力容器制造行業(yè)不斷發(fā)展壯大的同時(shí)，也需要做好相關(guān)工作以保障設(shè)備和工藝技術(shù)的有效運(yùn)用。在壓力容器制造過程中引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備需要從多方面入手[3]：首先，要保證設(shè)備選型科學(xué)合理。設(shè)備選型應(yīng)充分考慮到自身實(shí)際情況及所需功能，進(jìn)而根據(jù)具體要求科學(xué)制定出最佳方案。此外，還應(yīng)注重設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方式，避免因設(shè)備故障而影響正常使用。選擇合適類型設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，不僅可以減少成本投入，還能夠?yàn)楹罄m(xù)工作提供良好支撐條件。除此之外，還必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備質(zhì)量實(shí)施監(jiān)督檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決問題，這樣才會(huì)使設(shè)備發(fā)揮其真正作用。其次，要積極更新設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化，同時(shí)也能滿足市場發(fā)展需求。還要重視安全防護(hù)措施，做好日常檢修與保養(yǎng)工作。只有如此才能最大限度降低安全隱患，延長使用壽命。最后，還要不斷優(yōu)化焊接工藝，完善配套設(shè)施，從而更好地適應(yīng)市場需求。

2.2 強(qiáng)化壓力容器制造過程中各環(huán)節(jié)工藝管理

2.2.1 加強(qiáng)無損檢測力度。在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，盡可能地降低因缺陷而引發(fā)事故的發(fā)生率，提高產(chǎn)品合格率。如，在檢驗(yàn)過程中需定期開展超聲波探傷檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)隱患，并及時(shí)采取措施予以消除，避免產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2.2.2 嚴(yán)格落實(shí)“三檢”制度。壓力容器制造企業(yè)在制定檢驗(yàn)方案時(shí)首先需要對原材料進(jìn)行全面質(zhì)量控制，確保原材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；其次是做好焊接工序前準(zhǔn)備工作，包括焊縫坡口加工與焊接方法選擇等。此外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行射線照相監(jiān)督檢驗(yàn)制度。

2.2.3 加強(qiáng)安全管理，提高工作人員素質(zhì)。通過強(qiáng)化員工培訓(xùn)教育，提升人員綜合能力水平，從而保障壓力容器制造企業(yè)各項(xiàng)工作有序展開。

2.2.4 建立完善的管理制度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。從設(shè)計(jì)源頭到制作安裝各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該嚴(yán)格遵守國家法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合壓力容器使用情況制定相應(yīng)的檢修計(jì)劃，以減少因使用不當(dāng)而導(dǎo)致的事故。建立健全規(guī)章制度和健全相關(guān)法律體系。一是要健全質(zhì)量檢驗(yàn)管理體系，二是要嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)作業(yè)，三是要定期開展產(chǎn)品缺陷檢測。目前，我國已經(jīng)初步形成了比較完善的法規(guī)體系，為保證壓力容器焊接質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的法律依據(jù)。

2.2.5 積極采用先進(jìn)的工藝裝備，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。通過引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程等手段來改善產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)新材料、新工藝的開發(fā)與應(yīng)用。目前，國內(nèi)外對于激光焊接技術(shù)已經(jīng)有較成熟的研究成果。隨著科技的不斷發(fā)展，激光焊接技術(shù)必將得到更加廣泛的推廣應(yīng)用。

在眾多激光熔覆應(yīng)用案例當(dāng)中，以激光熔覆Ni基合金涂層為主線，主要集中研究了3種類型的激光器：CO2激光器、YAG激光器和Nd∶YVO4激光器，分別對應(yīng)兩種不同的激光功率范圍。這類激光功率范圍廣，適用于各種基材。其中，YAG激光器由于其獨(dú)特的光學(xué)性能而被廣泛使用于激光熔覆領(lǐng)域。根據(jù)現(xiàn)有激光熔覆裝備的特點(diǎn)，提出一種基于DSP的激光電源控制系統(tǒng)方案，通過合理選擇硬件電路結(jié)構(gòu)及軟件算法，提高整機(jī)運(yùn)行可靠性，降低制造成本。然后，為滿足激光功率控制精度要求高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)的要求，采用雙閉環(huán)PID控制算法對電源進(jìn)行閉環(huán)控制。最后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果分析，驗(yàn)證所開發(fā)樣機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2.3 完善傳統(tǒng)工藝，引進(jìn)先進(jìn)工藝

在傳統(tǒng)制造模式基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展新工藝，實(shí)現(xiàn)制造流程的全面升級與改造。通過引入現(xiàn)代機(jī)械制造工藝手段，進(jìn)一步增強(qiáng)壓力容器制造工藝水平及可靠性。另外，應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)際情況，制定切實(shí)可行的實(shí)施方案。如針對大型復(fù)雜壓力容器，可采用焊接技術(shù)或真空釬焊法；對于小型壓力容器，則可以利用焊條電弧焊方式來實(shí)施加工制作[4]。除此之外，還應(yīng)重視對原材料質(zhì)量控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。要加強(qiáng)壓力容器檢驗(yàn)管理，并定期開展定期檢驗(yàn)活動(dòng)。同時(shí)還需注重壓力容器結(jié)構(gòu)完整性以及材料選用等方面。此外，還應(yīng)加大對無損檢測方法的運(yùn)用力度，從而保證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。通過先進(jìn)制造工藝技術(shù)應(yīng)用，將傳統(tǒng)制造工藝流程進(jìn)行徹底改善和完善，進(jìn)而降低壓力容器制造安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率。

2.4 提高生產(chǎn)工藝工作人員的綜合素養(yǎng)

首先，應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)管理人員以及技術(shù)人員的綜合素質(zhì)培養(yǎng)工作，提高他們的專業(yè)技能與職業(yè)道德素養(yǎng)。其次，還要做好員工的技術(shù)培訓(xùn)工作，只有這樣才能從根本上確保整個(gè)焊接工藝過程處于良好狀態(tài)。嚴(yán)格規(guī)定工作人員按照標(biāo)準(zhǔn)操作，這也要求工作人員不但需要具備扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)，同時(shí)還應(yīng)熟練掌握各項(xiàng)操作技能，并能夠?qū)⑵潇`活應(yīng)用到實(shí)際工作中去，以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對人才的需求。

建立完善的培訓(xùn)機(jī)制，通過開展多種形式的培訓(xùn)班可以有效提升從業(yè)人員的技能水平和專業(yè)能力。加強(qiáng)監(jiān)管與監(jiān)督檢查。壓力容器焊接過程中涉及較多環(huán)節(jié)，而且每個(gè)工序都有可能發(fā)生安全隱患，因此必須要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作才能確保產(chǎn)品質(zhì)量合格，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決。在具體生產(chǎn)過程中還應(yīng)當(dāng)注重?zé)o損檢驗(yàn)技術(shù)的使用，從而避免安全事故的發(fā)生。

2.5 完善壓力容器設(shè)計(jì)管理，提高生產(chǎn)效率

首先，加強(qiáng)壓力容器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的管理，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理；其次，通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝提高制造效率，降低能耗；最后，積極研發(fā)先進(jìn)高效的檢測儀器與工藝，提升焊縫質(zhì)量[5]。一些新型自動(dòng)化焊接設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生并廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中激光熔覆技術(shù)便是典型代表之一。該技術(shù)利用特殊材料作為熱源，借助高能激光束產(chǎn)生大量高溫熔化金屬或非金屬粉末，形成具有一定厚度和硬度的熔覆層，進(jìn)而快速填充焊道間隙，完成工件表面或內(nèi)部連接。與常規(guī)焊接相比，激光熔覆具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.5.1 成形速度快。由于采用了高能量密度的激光器，因此其成形時(shí)間短，效率高，并且能夠滿足不同尺寸工件對焊縫質(zhì)量要求高的特點(diǎn)；同時(shí)也能減少能耗。此外，還具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2.5.2 表面光潔平整且無飛濺現(xiàn)象發(fā)生。由于激光作用于被焊構(gòu)件表面后迅速氣化冷卻，因而不會(huì)出現(xiàn)氣孔及夾渣等鑄造缺陷，從而大大提高了零件的使用壽命。另外，由于不需要預(yù)熱處理，故可省去昂貴的保溫設(shè)備。

2.5.3 操作簡單，易于掌握，無須專用夾具即可實(shí)施自動(dòng)加工。與傳統(tǒng)焊接方法相比，不僅焊工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，而且生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。尤其適合大批量，多品種、小批量生產(chǎn)的情況。特別是適用于長周期生產(chǎn)，便于批量化生產(chǎn)。

2.5.4 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，且具有良好的可維修性能。同時(shí)也有利于改善勞動(dòng)條件，減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。因此，該系統(tǒng)完全滿足現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展對焊接機(jī)具提出的新要求。

2.5.5 可以有效避免因局部加熱造成的熱變形等缺陷。通過優(yōu)化焊接參數(shù)及焊后熱處理技術(shù)來解決此類問題：采用合理的坡口形式和正確的施焊順序，從而減小或防止焊接殘余應(yīng)力對工件性能的不利影響。例如：增加熔深。適當(dāng)加大電流以增大焊縫金屬與母材之間的熱膨脹差異等方法均可使焊縫獲得較好的力學(xué)性能，為進(jìn)一步改進(jìn)焊接工藝提供了可靠依據(jù)。

3 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平不斷提高，在這種大背景之下，壓力容器制造企業(yè)的競爭壓力越來越大，為了適應(yīng)市場需求并贏得市場，壓力容器制造企業(yè)必須進(jìn)行改革創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。本文介紹了國內(nèi)外壓力容器制造行業(yè)的現(xiàn)狀，分析研究了新常態(tài)下壓力容器制造企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營優(yōu)化策略，希望對其他同類企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營有一定借鑒。