压力容器施工过程全面质量管理策略

[摘要]　压力容器的现场组装工作技术要求高、施工难度大、现场组焊时间长、现场工作量大。通过精心准备，从组装场地、工装机具到关键环节技术要求和技术难点的详细分析，分别提出了合理可行的组装工艺及技术方案，制定合理的质量控制措施和实施方案，确保了压力容器现场组装的质量。

[关键词]　压力容器；施工；全面质量管理

一、全面质量管理的概念

全面质量管理是一个组织以质量为中心，以全员参与为基础。全面质量管理是从传统质量管理的符合性标准上升到现代市场经济要求以顾客满意为标准的追求，把实施全过程管理理论作为一项长期的、动态的战略系统工程，把质量管理引向系统化、规范化、群众化的深入发展的管理体制。

二、组装质量体系的运行质量控制

压力容器低温下的破坏除钢材本身质量因素外，制造及安装缺陷造成的内部应力集中也是引起低温脆性断裂的一个重要原因。特别在低温下，应力集中处较大的峰值应力与设备总体薄膜应力和弯曲应力相叠加，使低温压力容器在局部达到很高的应力水平，而低温下钢材的塑性变形能力下降，自限性条件消失，从而引起钢材突然的脆性断裂。此外，在施工过程中，钢材冷态下加工变形率过大时，会出现强度和硬度增大，而塑性和韧性降低，脆性转变温度升高的冷作硬化现象，如不加以消除则会增加低温脆性破坏的危险。因此，在低温压力容器的制造、安装过程中，应采取措施降低内部应力水平和冷作硬化现象。钢板材下料必须严格按照经计算的排版尺寸进行精确下料，确保简体成形准确。对于封头及球壳板进行二次下料，以保证精度。在运输过程中应采用合适的胎具进行夹固，防止产生变形，现场组对安装前，应进行尺寸复查，对复查超标的板材，应重新进行压制或校圆，确保组对质量。如果偏差超标而强行组对，就会产生很大的组装应力，这对于低温压力容器是很不利的。因此组对壳体时不得强行组对、组装。

为了确保体系的有效运行，专门设置项目小组，全过程监控体系的运行。组对、焊接必须按相应的工艺进行，组对完成后必须经公司的检验人员检验合格，再经项目小组检验人员检验并确认合格后，方可进行焊接；焊缝返修必须制定返修方案并经审查同意；焊接过程中随时检查焊接参数、预热温度、层间温度、消氢温度是否符合工艺要求；严格监控焊后热处理方案的执行：从热电偶的点焊、固定，加热片的布置、固定，保温棉的铺设及接线、调试全过程进行监控，调试合格后由公司质量总负责人及项目组热处理技术人员检查合格并签字确认方可正式通电；在热处理的整个过程中都有热处理技术人员监控热处理工艺曲线是否符合工艺要求；焊条的保管、烘烤、发放严格执行焊条库管理制度，烘烤必须见公司焊接技术人员的烘烤委托书才按要求进行烘烤，发放必须核对焊条的规格牌号与领料单一致。

三、焊接施工质量控制策略

(一)焊接工艺必须科学合理

焊接工艺必须以合格的焊接工艺评定为基础，外部环缝全部采用埋弧自动焊，清根后的内部环缝也尽可能采用埋弧自动焊，埋弧焊机无法操作的采用手工电弧焊。

(二)确定每条环缝正确的施工顺序

由于壳体材料特殊、壁厚较厚，焊接质量要求高，焊接工序较多，焊接时间长，一条环焊缝从组对到热处理完毕需要25天左右的时间，因此每条环焊缝科学合理的施工顺序就显得犹为重要，环焊缝正确的施工顺序如下：坡口清理——环焊缝组对——焊前预热——环缝焊接(外壁)——消氢处理——背部清根、打磨——磁粉(MT)——内部坡口清理——环缝背部焊接——消氢处理——无损检测——内部堆焊(必要时)——堆焊层打磨——堆焊层铁素体检测——焊后热处理——无损检测(100％超声波检测、100％磁粉检测、堆焊层100％PT检测)。外部焊缝焊接完毕后应立即进行后热消氢处理，再进行背部清根、打磨。

(三)焊前检查

正式焊接前必须严格检查筒节的组对质量，检查筒节坡口的表面质量，必须在坡口表面及边缘50mm清除所有铁锈、油污等。

(四)焊前预热

采用专用工装对环缝进行焊前预热、预热温度必须≥150℃；采用红外线测温仪和蜡笔式测温仪对预热温度进行检查；必须确保预热温度达到要求方能进行焊接，预热温度需筒体内外壁皆达到要求。

(五)焊接过程控制

环缝达到预热温度后，对环缝外部进行焊接，焊接过程要求连续进行：不定时抽查焊接工艺参数，包括电压、电流强度等都必须符合焊接工艺要求；随时抽查焊缝温度，不能低于200℃，焊接过程中要严格控制层间温度，层间温度应≤275℃。

(六)后热处理的控制

外部焊缝焊接完毕，保持预热温度，立即对所完成焊缝进行表面质量检查，存在表面质量问题的即进行补焊或打磨修理；焊缝检查合格后立即对外部焊缝进行后热(消氢)处理，加热到300℃～350℃，保温3h，严格控制加热温度、保温时间和即时性；内部焊缝焊接完毕、表面检查合格后也必须立即进行后热(消氢)处理。

(七)背部清根、打磨控制

外部焊接、后热处理后，背部采用碳弧气刨和砂轮打磨的方法进行清根打磨，为了避免产生裂纹，碳弧气刨前应在壳体外部焊缝处进行加热使壳体内部达到预热温度，碳弧气刨应将定位焊的熔敷金属清除，清根打磨后的坡口形状，应宽窄一致，确保清除背部的所有焊接缺陷及焊接坡口的尺寸和表面质量，砂轮打磨时必须清除所有的氧化层，坡口表面质量采用磁粉进行检查，应无裂纹、气孔等缺陷。

四、预热消氢过程的质量控制

(一)预热、消氮工装

预热、消氢工装必须设计合理，需充分考虑组装现场海拔较高，空气中的氧含量较低的特点，以确保液化气充分燃烧：采用环形烧嘴加热，在温度达不到要求时增设直形烧嘴共同加热，焊接简体外部焊缝时，预热工装布置在内部进行加热，焊接筒体内部焊缝时，预热工装布置在外部进行加热。

(二)预热、消氢的加热区域

预热消氢的加热区域应包括焊接接头中心两侧各3倍板厚的宽度(最小100mm)。

(三)预热、消氢的温度控制

预热、消氢的温度采用电子测温仪、测温笔进行监控，由于电子测温仪受所测点的表面形状影响较大，在温度的监控中主要采用测温笔进行监控；预热、消氢温度必须内外壁都达到要求，必须在规定的温度范围内，并且预热温度在整个焊接过程中都必须保持；消氢要求必须及时，温度必须在300℃～350℃保温3小时，必须确保在温度范围之内，保温时间符合要求。预热、消氢时的温度监控测量点应选择焊缝两侧50mm处。

压力容器的使用单位在购买或进行压力容器工程检标时，应选择具有相应资质的压力容器设计、制造(或组焊)和安装单位。从事压力容器安全监理的监理工程师应具备压力容器专业知识，并通过国家安全监察机构认可的培训和考核，要持证上岗。通过掌握压力容器的现场组装的技术关键及质量控制措施，一方面保证压力容器壳体现场组装的质量及进度；另一方面对我国越来越多的大型设备的现场组装提供技术支持和指导，逐步规范、提高我国大型设备的现场组装质量，促进我国大型、特大型压力容器的制造技术的发展。

参考文献

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