壓力容器制造焊接工藝研究

齊振杰 蘇安娜 喻美軍

【摘 要】 我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，壓力容器焊接技術(shù)取得了非常大的進(jìn)步，并逐漸有了自主知識產(chǎn)權(quán)的壓力容器制造廠，在很大程度上促進(jìn)了壓力容器生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。在壓力容器制造中，焊接作為重要工序，焊接質(zhì)量是決定壓力容器產(chǎn)品整體質(zhì)量的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】 壓力容器 ?制造 ?焊接工藝

為了確保焊接質(zhì)量滿足需求，要在承壓部件施焊以前依NT/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》實(shí)行焊接工藝評比，確保焊接接頭的力學(xué)功能、彎曲功能或堆焊層的化學(xué)因素都可以適合規(guī)章需求，達(dá)到提升焊接工藝可行性的目標(biāo)。

1 壓力容器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

壓力容器產(chǎn)品適用范圍廣，在不同行業(yè)有不同用途，同類產(chǎn)品也會因客戶需求差異造成結(jié)構(gòu)上不同，從而有品種繁多的特點(diǎn)，進(jìn)而引起制造工藝的多樣性;壓力容器是一個牽涉幾個行業(yè)多學(xué)科范圍的綜合性產(chǎn)品，需要多行業(yè) 、多學(xué)科 、多方面協(xié)作一起完成，同時構(gòu)成產(chǎn)品的每部分組件間關(guān)系比較松散，方便實(shí)行系列與模塊化;制造流程以工件的焊接質(zhì)量為重要質(zhì)量掌控點(diǎn)，同時也是制造經(jīng)過的單薄節(jié)點(diǎn)。在壓力容器產(chǎn)品制造的統(tǒng)計過程中，發(fā)現(xiàn)其中存在著許多相似信息，如工藝流程的相似性、零部件幾何形狀之間的相似性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的相似性、同事物處理過程之間的相似性。壓力容器制造技能牽涉到冶金、機(jī)械加工、腐蝕和防腐、無損檢驗、安全防護(hù)等很多行業(yè)，所以制造流程需要多行業(yè)、多學(xué)科、多方面的協(xié)作共同來完成，并且為確保產(chǎn)品質(zhì)量，形成了以職能為中心的、以控制為導(dǎo)向的機(jī)械式組織結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多種多樣。制造過程是以鈑金件的焊接質(zhì)量為主要質(zhì)量控制點(diǎn)，同時也是制造過程的薄弱環(huán)節(jié)。

2 焊接工藝參數(shù)的遴選

壓力容器制作中一般用的焊接辦法有：氣焊、焊條電弧焊、埋弧自動焊、氣體確保焊和鎢極氬弧焊等。不一樣的辦法，有不一樣的特征，使用區(qū)域也不一樣。氣焊，通常用于裝置時的管道尤其是薄壁管道的焊接。重要用來焊接主體焊縫的是埋弧自動焊與氣體保護(hù)焊。用于單面焊雙面成型的打底焊和管道焊接的是鎢極氬弧焊。焊條電弧焊，使用是最為廣闊，差不多全部構(gòu)造都能使用。焊接線能量綜合表現(xiàn)了焊接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對接頭功能的影響，要求使用小線能量焊接的是低合金高強(qiáng)鋼、低溫鋼與不銹鋼。而易淬火鋼，則使用小線能量焊接，因為冷卻速率快，容易發(fā)生冷裂紋，所以一般使用焊前預(yù)熱、控制層間溫度與焊后緩冷等工藝辦法，避免發(fā)生冷裂紋。另外，還要指出，只是對線能量數(shù)值掌控還不足，就算一樣數(shù)值的線能量，其中焊接電流、電壓、速度三者中間數(shù)值，或許有很大區(qū)別，當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)之間配合不適合，還是可以獲到優(yōu)秀的焊縫功能。

3 壓力容器用耐熱鋼焊接要點(diǎn)分析

3.1 預(yù)熱和層間溫度

在焊接流程中，為了確保焊縫質(zhì)量達(dá)到需求，要在焊接以前對焊接溫度實(shí)行清楚，選取預(yù)熱辦法來提高焊接溫度是因為那些溫度不達(dá)標(biāo)的，并確保焊接時層間溫度要高于預(yù)熱溫度，從溫度的角度確保焊接成型滿意實(shí)踐需求，把焊縫裂紋的產(chǎn)生降低，提升焊縫的抗拉功能與彎曲功能。

3.2 焊后熱處理

在焊接經(jīng)過中，某些特別材質(zhì)因為材質(zhì)自身需求，必要在焊接之后實(shí)行熱處理，以提升焊縫全體強(qiáng)度與焊接質(zhì)量。對于有熱處理需要的焊接工序，我們要在熟悉焊接工藝的基本上，在焊接之后加多熱處理工序，并對焊縫實(shí)行核心點(diǎn)解決，讓焊縫質(zhì)量滿足實(shí)踐需要，達(dá)到提升焊接質(zhì)量的目標(biāo)。

3.3 后熱與中間熱處理

對于特別材質(zhì)的壓力容器，在焊接以后不可以立刻實(shí)行熱處理，需要距離必定的時間之后再實(shí)行焊縫熱處理。為避免焊件在焊后熱處之前發(fā)生裂紋，方便而牢靠的辦法是把接頭作2-3h的低溫后熱處理。后熱處理的溫度依鋼種與壁厚來定。一般在250-300℃之間。

4 壓力容器的焊接技術(shù)

4.1 埋弧自動焊

在焊劑保護(hù)層下電弧實(shí)行燃燒焊接的焊接辦法就是埋弧焊，這種辦法發(fā)生的電弧光不會外露，在一層顆粒狀的可熔化焊劑的包圍下電弧實(shí)行燃燒，和空氣是隔開的。操作者身體也能夠減輕帶來太多的傷害。這種焊接辦法使用的金屬電極是一種裸焊絲。埋弧焊焊車中有自動變速的送絲機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)，能夠在焊接流程中自動送絲行走，變成美觀的焊縫，所以在工業(yè)中有廣闊的使用。

4.2 對接高效TIG焊法

跟著鍋爐容量的接連提升，鍋爐的受熱面過熱器與再熱器的部件管件接頭數(shù)也在接連增多，以前的填充冷絲焊已經(jīng)不能夠滿足實(shí)踐出產(chǎn)原委中的需要。所以，在壓力容器的焊接出產(chǎn)流程中，要使用效率高而且可以確保焊接接頭質(zhì)量的措施。厚壁管細(xì)絲脈沖自動焊管機(jī)的使用，很多程度上提升了焊接的效率，但是這種焊機(jī)也會呈現(xiàn)出根部不可以焊透和弧坑下垂等瑕疵，因此又做了相關(guān)的改進(jìn)，即用TIG焊，又稱為鎢極惰性氣體保護(hù)焊，它適用于對板材實(shí)行封底焊接。

4.3 雙面脈沖自動焊接

鍋爐是一種常見的壓力容器，而光管扁鋼組焊一般是大型電站的鍋爐水冷壁管屏的焊接辦法。光管扁鋼的外形大小與鍋爐的容量是成正比的，因為鍋爐的水冷壁管屏拼接長度很長，所以要選取比較高效的焊接措施。焊接設(shè)備的質(zhì)量與性能的好壞，直接影響了焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性，因此，這就要求在焊接中，必須使用高質(zhì)量的脈沖焊接電源以及速度保持恒定的送絲機(jī)。

5 焊接工藝控制

5.1 焊接工藝分析

良好的焊接工藝對焊接接頭有著重要的作用。現(xiàn)在社會上大部分用4708-2000《焊接工藝評定》作為焊接工藝編制依據(jù)。壓力容器的管板和換熱板的工藝評定一般按照GB151-1991《管殼式換熱器》附錄B作為評定標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 焊接工藝參數(shù)解析

壓力容器焊接工藝太多的形式辦法，重要的焊接辦法有：氬孤焊、氣焊、電焊和自動焊等等，在焊接流程中，依據(jù)壓力容器不一樣的特征與焊接辦法的實(shí)用領(lǐng)域，選取合理的焊接辦法實(shí)行焊接。焊接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對接頭功能有太大的影響作用，對于某些強(qiáng)度比較高的鋼、不容易生銹的鋼與低溫鋼，都要使用下小線能量焊接;而對于冷卻速率快，容易發(fā)生裂紋的易碎火鋼在使用小線能量焊接時，要留意焊前預(yù)熱。

5.3 焊接工藝管理解析

壓力容器在焊接前，第一要有一個完善的焊接規(guī)劃，焊接人員能夠結(jié)合壓力容器設(shè)計圖樣的構(gòu)造特征、技術(shù)條目，來編制一套焊接工藝方案。方案內(nèi)容包含：焊接材料的選取、焊接辦法的遴選、焊接參數(shù)檢驗、坡口形式等內(nèi)容。第二在壓力容器焊接工藝編制時最先肯定有沒有相應(yīng)包圍的焊接工藝評比與受壓部焊縫焊接的焊工是不是有焊接資歷證。主要裝備的焊接前，必須要焊接工藝人員到車間實(shí)行焊接工藝技能交底。

6 結(jié)語

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的一種常用設(shè)備，其中很多組成部分需要高質(zhì)量的焊接工作連接而成。因此，我們應(yīng)必須制定完善的焊接工藝，對焊接工序進(jìn)行有力支撐，從容器產(chǎn)品的焊接特性、焊材選擇和焊接要點(diǎn)方面加深對焊接工藝的理解。

參考文獻(xiàn)：

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