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摘要：为保证压力容器的产品质量，制造厂必须在生产过程中各个环节进行严格的质量控制。本文阐述了压力容器制造过程中材料的质量控制、下料与成型、焊接过程的质量控制、焊缝检验等方面的要求，描述了制造厂对压力容器从材料源头直到产品最终检验整个过程中的关键环节的质量控制措施。
关健词：压力容器 制造 质量控制 材料 焊接 检验
引言
压力容器都承载一定的压力，并且多在高温、高压、真空、腐蚀等环境下使用，所盛装的介质常为易燃、易爆、有毒有害物质，因此产品的安全可靠性被放在首位。压力容器制造技术涉及到金属材料、机械加工、焊接、无损检验、腐蚀与防护等行业，因此制造过程中各环节必须严格进行质量控制，必须建立完善的质量管理体系而后在制造过程中要从上到下有效实施。本文从材料、下料与成型、焊接过程、焊缝检验等方面讲述了压力容器制造过程关键环节的质量控制。
1.材料的质量控制
如果材料本身存在缺陷会直接将隐患埋藏于容器中，这些缺陷在容器使用过程中，由于 受热、承压、介质的腐蚀、以及疲劳破坏的影响容易引起容器泄漏、甚至爆炸事故。因此，材料的质量控制是在整个制造过程质量控制中处于先导地位，必须从以下各个方面控制好材料的质量。
1.1.合格供应商评审
首先要认真做好合格供应商评审工作。为了能采购到合格的材料，采购部门应组织质量部门、技术部门对供方的质量保证能力、技术水平、信誉和业绩进行评审。经评审合格的供应商方可纳入合格供应商名录并定期对其进行后续评审、动态管理。
1.2.材料进厂验收
材料采购的渠道是材料制造厂或是贸易商。一般来说，从材料制造厂（尤其是国内知名制造厂家）直接采购的材料，其质量是有保障的；然而从贸易商采购的材料，部分供应商缺少完备的质量管理体系及检测手段，经常出现材料标记不全、质保书与实际材料不符等现象，出现质量问题的情况较多。因此，在材料进厂入库前，应做好验收工作。
1.2.1. 质量证明书的核查
检查每种规格、每批材料、元件的质量证明资料。质量证明资料必须清晰完整，必须有生产厂家的质量检验印章，所有材料、元件必须符合相应的标准的要求。
1.2.2 .材料外观和内部质量检验
应每批抽取一件或几件进行全面的质量检验，包括尺寸检验、外观质量和内部质量检验。
材料外观不得存在裂纹、砂眼、针孔、锈蚀等情况。标识不全，例如没有钢厂炉号和批号的材料不得验收。
对用于制造压力容器壳体的厚度大于等于12mm的碳素钢和低合金钢钢板应按规定进行超声波检验，符合JB/T4730.3Ⅱ级合格。[1]
1.2.3 .理化试验复验
除要执行TRG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中要求外，对一些特殊的压力容器，比如低温、高压压力容器、盛装易燃易爆或剧毒物质的容器，由于发生事故危害性极大，应对所用材料进行理化试验复验以确保其化学成分、力学性能满足标准要求。
1.3.材料代用
材料代用必须按程序文件执行，以确保由于材料代用可能引起的制造工艺的变更、焊接工艺的变更、无损检验或热处理要求的变更得到关注和实施，不能简单认为厚可以代薄、优可以代劣致使最终产品无法满足设计要求。
1.4.材料的保管和发放
1.4.1. 材料的保管
材料应分区存放，按材料状态分别存放于待检区、合格区、不合格区。材料的标识必须齐全、清晰。不锈钢及有色金属应与铁素体钢材料分开存放。
1.4.2. 材料的发放
根据领料单按其材料标准、牌号、规格等要求准确发放。发放材料时应做好标识移植工作。
2.下料与成型
如果材料下料尺寸不准确会使得产品形状达不到预期的要求，同样在材料成型加工过程中会出现回弹、收缩等变形情况，为防止产品加工后因变形而导致尺寸或外形不符合设计要求，应从以下方面进行控制。
2.1. 下料布排图尺寸尽量精确，即尽量缩小公差范围，使得所下的材料更容易保证产品的尺寸。对下料人员也应提出较高的技术水平要求，并且建立严格的下料尺寸检验制度。
2.2. 在材料成型时，应该严格按照工艺要求操作，认真检查所使用的样板，在模具的设计制作上应该考虑成型后材料可能出现回弹、收缩等情况。
2.3. 在筒体组装时，要用定位卡具进行定位，直径大、厚度薄的壳体，筒节应该使用内支撑以防变形、限制筒体对接的错边量。
3.焊接的质量控制
在压力容器的制造过程中，钣金件的焊接是最主要的工艺，所以焊接过程是主要质量控制点。
3.1. 焊接工艺和返修工艺
3.1.1. 压力容器施焊前，由焊接工艺员根据设计图纸的结构要求和技术条件对焊缝编制焊接工艺。工艺内容通常包括：坡口形式、焊接方法、焊接材料、焊接参数和无损检验要求等内容。编制焊接工艺时还应事先确定是否有具备相应资格的焊工、是否有能够覆盖的焊接工艺评定。重要设备或有特殊要求的产品施焊前，焊接工艺员应向焊工进行焊接工艺技术交底。
3.1.2. 如果焊缝需进行返修，必须编制焊缝返修工艺，焊工按返修工艺实施，并且同一焊缝部位只允许返修两次。
3.2.施焊过程
3.2.1.焊接必须由具备资格的焊工实施。焊工必须严格执行焊接工艺规程的要求。产品施焊过程中，由车间主管进行施焊过程控制，焊接工艺员或焊接责任工程师有权对工艺规程的实施情况进行监督检查，内容包括：焊工资格、焊条烘干参数、焊接材料、焊前预热、焊接顺序、层间温度、焊接工艺参数等。[2]
3.2.2. 注意事项 焊接是压力容器制造的关键工艺环节，焊缝往往是产品质量的薄弱环节。从坡口制备至焊接完成，涉及的各项操作、工艺参数繁多，稍有不慎焊缝将出现这样那样的缺陷。外部缺陷如咬边、焊瘤、凹陷、表面气孔和表面裂纹等容易发现和处理，但内部缺陷即使在后续的无损检验中检测出来处理起来也比较麻烦，因此应特别强调在施焊过程中尽量避免产生内部缺陷。
3.2.2.1. 为防止产生气孔，应选择合理的焊接电流和焊接速度；坡口加工后施焊前应做清洁处理；严格按照规定保管和烘干焊接材料；操作时收弧不能太快；避免空气中氮气侵入。埋弧焊时，应当选择合适的焊接工艺参数，当焊接薄板时，焊接速度应尽量慢些。
3.2.2.2. 为防止产生夹渣，应严格按工艺规程的规定进行坡口加工确保尺寸、认真清理坡口、选择合适的电流和焊接速度，多层焊时，要仔细观察坡口两侧的熔合情况，每层焊道均要清理焊渣。
3.2.2.3. 为防止出现未熔合、未焊透，应严格按工艺规程的规定进行坡口制备、组对和清洁处理；钝边不能太大、间隙不能太小、坡口角度要适当；还要严格控制错边量。焊接工艺参数上主要是注意电流不能太小，焊接速度不能过大，控制线能量，防止电弧偏吹，注意电压极性不能接反。
3.2.2.4. 为防止出现裂纹，使用经验收合格的焊材并按要求烘干；焊前应按工艺规程的规定进行预热、后热处理；焊材或母材上仔细清理去除水、油污、锈点等；不能为减少焊接工作量而减小坡口角度；施焊环境温度不能太低，一般不低于5℃；焊接速度不能太快；焊缝焊好后采取缓冷措施降低裂纹产生的可能性。
3.3.焊缝检验
为保证产品质量，不仅要在焊接工艺过程中进行质量控制，焊好后必须对产品焊缝进行全面的检验。焊缝检验包括一般外观检验、无损检验。
3.3.1.焊缝外观检验是按照图纸或引用的技术标准对尺寸进行测量检验、并检验焊接接头是否有咬边、焊瘤等表面缺陷。尺寸检验工作一般与表面质量目视检查同时进行。
3.3.2. 无损检验可以检测出焊接接头的不连续性缺陷、检查裂纹、夹渣、气孔及未熔合等焊接缺陷。常用的无损检验方法包括检验表面缺陷的渗透检验和磁粉检验、检验内部缺陷的射线检验和超声波检验。必须严格执行设计要求的检验方法及验收标准。通常，要求严格的国内制造厂的质量控制均是要求按JB/T 4730.2进行射线检验，Ⅱ级合格；按JB/T 4730.3进行超声波检验，Ⅰ级合格；按JB/T 4730.4进行磁粉检验，Ⅰ级合格；JB/T 4730.5进行渗透检验，Ⅰ级合格。[3]
4.结束语：
为防止由于压力容器制造质量不过关导致产品使用过程中存在安全隐患，制造厂必须建立完善的质量管理体系，质量管理理念必须贯穿于生产过程的各个环节中。生产过程中各关键工序应有书面的操作程序文件或质量保证措施，操作人员必须按要求实施，另外应加强对工艺纪律实施情况的监督。制造厂应在实践中不断积累经验，找出产品出现缺陷的原因并探索最佳的质量控制措施。
参考文献：
[1] TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程
[2] 单利，压力容器制造焊接质量控制[J]，焊接与切割，2006.3.
[3] JB/T 4730.1～.6[S]，承压设备无损检测
作者简介：
姓名：王燃；性别：男；籍贯：江苏泰兴；出生年月：1976年1月；民族：汉；毕业学历：抚顺石油学院本科；职称：机械工程师；工作单位：江苏汇工机械科技有限公司；
研究方向：制冷系统换热器及压力容器的设计与制造
关健词：压力容器 制造 质量控制 材料 焊接 检验
引言
压力容器都承载一定的压力，并且多在高温、高压、真空、腐蚀等环境下使用，所盛装的介质常为易燃、易爆、有毒有害物质，因此产品的安全可靠性被放在首位。压力容器制造技术涉及到金属材料、机械加工、焊接、无损检验、腐蚀与防护等行业，因此制造过程中各环节必须严格进行质量控制，必须建立完善的质量管理体系而后在制造过程中要从上到下有效实施。本文从材料、下料与成型、焊接过程、焊缝检验等方面讲述了压力容器制造过程关键环节的质量控制。
1.材料的质量控制
如果材料本身存在缺陷会直接将隐患埋藏于容器中，这些缺陷在容器使用过程中，由于 受热、承压、介质的腐蚀、以及疲劳破坏的影响容易引起容器泄漏、甚至爆炸事故。因此，材料的质量控制是在整个制造过程质量控制中处于先导地位，必须从以下各个方面控制好材料的质量。
1.1.合格供应商评审
首先要认真做好合格供应商评审工作。为了能采购到合格的材料，采购部门应组织质量部门、技术部门对供方的质量保证能力、技术水平、信誉和业绩进行评审。经评审合格的供应商方可纳入合格供应商名录并定期对其进行后续评审、动态管理。
1.2.材料进厂验收
材料采购的渠道是材料制造厂或是贸易商。一般来说，从材料制造厂（尤其是国内知名制造厂家）直接采购的材料，其质量是有保障的；然而从贸易商采购的材料，部分供应商缺少完备的质量管理体系及检测手段，经常出现材料标记不全、质保书与实际材料不符等现象，出现质量问题的情况较多。因此，在材料进厂入库前，应做好验收工作。
1.2.1. 质量证明书的核查
检查每种规格、每批材料、元件的质量证明资料。质量证明资料必须清晰完整，必须有生产厂家的质量检验印章，所有材料、元件必须符合相应的标准的要求。
1.2.2 .材料外观和内部质量检验
应每批抽取一件或几件进行全面的质量检验，包括尺寸检验、外观质量和内部质量检验。
材料外观不得存在裂纹、砂眼、针孔、锈蚀等情况。标识不全，例如没有钢厂炉号和批号的材料不得验收。
对用于制造压力容器壳体的厚度大于等于12mm的碳素钢和低合金钢钢板应按规定进行超声波检验，符合JB/T4730.3Ⅱ级合格。[1]
1.2.3 .理化试验复验
除要执行TRG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中要求外，对一些特殊的压力容器，比如低温、高压压力容器、盛装易燃易爆或剧毒物质的容器，由于发生事故危害性极大，应对所用材料进行理化试验复验以确保其化学成分、力学性能满足标准要求。
1.3.材料代用
材料代用必须按程序文件执行，以确保由于材料代用可能引起的制造工艺的变更、焊接工艺的变更、无损检验或热处理要求的变更得到关注和实施，不能简单认为厚可以代薄、优可以代劣致使最终产品无法满足设计要求。
1.4.材料的保管和发放
1.4.1. 材料的保管
材料应分区存放，按材料状态分别存放于待检区、合格区、不合格区。材料的标识必须齐全、清晰。不锈钢及有色金属应与铁素体钢材料分开存放。
1.4.2. 材料的发放
根据领料单按其材料标准、牌号、规格等要求准确发放。发放材料时应做好标识移植工作。
2.下料与成型
如果材料下料尺寸不准确会使得产品形状达不到预期的要求，同样在材料成型加工过程中会出现回弹、收缩等变形情况，为防止产品加工后因变形而导致尺寸或外形不符合设计要求，应从以下方面进行控制。
2.1. 下料布排图尺寸尽量精确，即尽量缩小公差范围，使得所下的材料更容易保证产品的尺寸。对下料人员也应提出较高的技术水平要求，并且建立严格的下料尺寸检验制度。
2.2. 在材料成型时，应该严格按照工艺要求操作，认真检查所使用的样板，在模具的设计制作上应该考虑成型后材料可能出现回弹、收缩等情况。
2.3. 在筒体组装时，要用定位卡具进行定位，直径大、厚度薄的壳体，筒节应该使用内支撑以防变形、限制筒体对接的错边量。
3.焊接的质量控制
在压力容器的制造过程中，钣金件的焊接是最主要的工艺，所以焊接过程是主要质量控制点。
3.1. 焊接工艺和返修工艺
3.1.1. 压力容器施焊前，由焊接工艺员根据设计图纸的结构要求和技术条件对焊缝编制焊接工艺。工艺内容通常包括：坡口形式、焊接方法、焊接材料、焊接参数和无损检验要求等内容。编制焊接工艺时还应事先确定是否有具备相应资格的焊工、是否有能够覆盖的焊接工艺评定。重要设备或有特殊要求的产品施焊前，焊接工艺员应向焊工进行焊接工艺技术交底。
3.1.2. 如果焊缝需进行返修，必须编制焊缝返修工艺，焊工按返修工艺实施，并且同一焊缝部位只允许返修两次。
3.2.施焊过程
3.2.1.焊接必须由具备资格的焊工实施。焊工必须严格执行焊接工艺规程的要求。产品施焊过程中，由车间主管进行施焊过程控制，焊接工艺员或焊接责任工程师有权对工艺规程的实施情况进行监督检查，内容包括：焊工资格、焊条烘干参数、焊接材料、焊前预热、焊接顺序、层间温度、焊接工艺参数等。[2]
3.2.2. 注意事项 焊接是压力容器制造的关键工艺环节，焊缝往往是产品质量的薄弱环节。从坡口制备至焊接完成，涉及的各项操作、工艺参数繁多，稍有不慎焊缝将出现这样那样的缺陷。外部缺陷如咬边、焊瘤、凹陷、表面气孔和表面裂纹等容易发现和处理，但内部缺陷即使在后续的无损检验中检测出来处理起来也比较麻烦，因此应特别强调在施焊过程中尽量避免产生内部缺陷。
3.2.2.1. 为防止产生气孔，应选择合理的焊接电流和焊接速度；坡口加工后施焊前应做清洁处理；严格按照规定保管和烘干焊接材料；操作时收弧不能太快；避免空气中氮气侵入。埋弧焊时，应当选择合适的焊接工艺参数，当焊接薄板时，焊接速度应尽量慢些。
3.2.2.2. 为防止产生夹渣，应严格按工艺规程的规定进行坡口加工确保尺寸、认真清理坡口、选择合适的电流和焊接速度，多层焊时，要仔细观察坡口两侧的熔合情况，每层焊道均要清理焊渣。
3.2.2.3. 为防止出现未熔合、未焊透，应严格按工艺规程的规定进行坡口制备、组对和清洁处理；钝边不能太大、间隙不能太小、坡口角度要适当；还要严格控制错边量。焊接工艺参数上主要是注意电流不能太小，焊接速度不能过大，控制线能量，防止电弧偏吹，注意电压极性不能接反。
3.2.2.4. 为防止出现裂纹，使用经验收合格的焊材并按要求烘干；焊前应按工艺规程的规定进行预热、后热处理；焊材或母材上仔细清理去除水、油污、锈点等；不能为减少焊接工作量而减小坡口角度；施焊环境温度不能太低，一般不低于5℃；焊接速度不能太快；焊缝焊好后采取缓冷措施降低裂纹产生的可能性。
3.3.焊缝检验
为保证产品质量，不仅要在焊接工艺过程中进行质量控制，焊好后必须对产品焊缝进行全面的检验。焊缝检验包括一般外观检验、无损检验。
3.3.1.焊缝外观检验是按照图纸或引用的技术标准对尺寸进行测量检验、并检验焊接接头是否有咬边、焊瘤等表面缺陷。尺寸检验工作一般与表面质量目视检查同时进行。
3.3.2. 无损检验可以检测出焊接接头的不连续性缺陷、检查裂纹、夹渣、气孔及未熔合等焊接缺陷。常用的无损检验方法包括检验表面缺陷的渗透检验和磁粉检验、检验内部缺陷的射线检验和超声波检验。必须严格执行设计要求的检验方法及验收标准。通常，要求严格的国内制造厂的质量控制均是要求按JB/T 4730.2进行射线检验，Ⅱ级合格；按JB/T 4730.3进行超声波检验，Ⅰ级合格；按JB/T 4730.4进行磁粉检验，Ⅰ级合格；JB/T 4730.5进行渗透检验，Ⅰ级合格。[3]
4.结束语：
为防止由于压力容器制造质量不过关导致产品使用过程中存在安全隐患，制造厂必须建立完善的质量管理体系，质量管理理念必须贯穿于生产过程的各个环节中。生产过程中各关键工序应有书面的操作程序文件或质量保证措施，操作人员必须按要求实施，另外应加强对工艺纪律实施情况的监督。制造厂应在实践中不断积累经验，找出产品出现缺陷的原因并探索最佳的质量控制措施。
参考文献：
[1] TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程
[2] 单利，压力容器制造焊接质量控制[J]，焊接与切割，2006.3.
[3] JB/T 4730.1～.6[S]，承压设备无损检测
作者简介：
姓名：王燃；性别：男；籍贯：江苏泰兴；出生年月：1976年1月；民族：汉；毕业学历：抚顺石油学院本科；职称：机械工程师；工作单位：江苏汇工机械科技有限公司；
研究方向：制冷系统换热器及压力容器的设计与制造