試論壓力容器焊接新技術的應用

喬霞

摘 要：壓力容器的應用范圍隨著其制作工藝的提升和社會經濟的發展而逐步擴大，在這種情況下，對于壓力容器的質量和加工效率也有了更高的要求。以往的焊機技術存在很大的局限性，難以滿足新形勢下的生產需求，而新技術的誕生則很好的解決了這一問題。本文首先對壓力容器及其焊接技術進行了概述，然后分析了目前應用最為廣泛的三種新型焊接技術。

關鍵詞：壓力容器；焊接技術；技術應用

引言

目前，壓力容器在化工、機械、石油加工等領域應用廣泛，由于其制造工藝復雜，對各個制作環節都有非常高的要求。其中，焊接處理直接影響著壓力容器的使用安全和使用壽命，是重點工序之一。為了提高其生產質量，近年來誕生了新型焊接技術，有效解決了以往焊接操作中的多項技術難題，下文將進行具體的分析。

1.壓力容器焊接技術的概述

壓力容器的最高工作壓力在0.1MPa以上，且容積大于25L，工作的介質是液化氣體或者氣體，由于其在工作的過程中溫度相對較高，因此一旦出現問題，就會造成泄露或者容器破壞的現象發生，嚴重情況下，還會造成加大的人身傷亡和財產損失。壓力容器的制造過程也比較復雜，工序繁多。其中，焊接處理是其重點工序之一，利用高熱和高壓技術，將同種或異種材料永久性的結合在一起。焊接的質量直接影響著壓力容器的使用，這就要求不斷提高焊接技術，并加強對焊接過程的管理。隨著焊接技術的不斷發展，很多新型焊接技術被研究出來，有效提升了壓力容器的焊接質量和使用安全，下面對新型焊接技術和應用方法進行重點介紹[1]。

2.窄間隙埋弧焊接技術

在制作壓力容器的過程中，有些容器的壁厚值比較大，當厚度超過100mm時，利用傳統的U型坡口焊接技術就無法達到滿意的焊接效果。而窄間隙氬弧焊可以有效保證這種情況下的焊接質量，減少不必要的資源浪費。這種焊接技術是在傳統的焊接方法和工藝上演變而來的，綜合利用的保護氣和特殊的焊絲，還有現在較為先進的焊縫自動跟蹤技術以及導入技術等。在長期的應用過程中，窄間隙埋弧焊技術受的越來越廣泛的關注，并得到了良好的實踐效果。其應用優勢包括：第一，有著極高的焊接速度，能夠顯著提高生產效率。第二，節約了焊絲和電能等大量資源，能夠減少生產成本，增加經濟效益。第三，在實際的焊接過程中，前道焊道可以預熱后面的工序，而后面的工序在進行時又能對前面的焊道進行回火，這樣一來就極大的保證了焊接質量。第四，熔敷率比較高，能夠提升焊接效率，并且在熱輸入量較大的情況下也不會對母材的性能產生影響[2]。

我國自行研發的雙絲窄間埋弧焊的專利技術就是在充分考慮上述優勢的基礎上而誕生的，其中兩根焊絲的布置呈現出空間交叉的形式，這種形式的優點是，當壓力容器壁的厚度過大時保證焊接質量和焊接效率的統一性。一般來說，在進行埋弧焊的過程中，無法避免的會出現電流波動，如果焊絲是垂直且指向側壁的話，在電流波動系數過大的情況下，就很容易使焊絲熔于側壁中，降低焊縫金屬成分的均勻性。利用雙絲窄間埋弧焊技術時，前絲是向側后方傾斜的，焊絲的端頭要靠近側壁，從而保證電弧能夠對側壁進行均勻的熔合，但是又可以避免對側壁產生強烈的沖刷。而后絲是垂直向下并且離側壁比較遠，這樣電弧有利于形成比較寬而且薄的焊道，能夠在提高熔敷效率的同時，利用后續的焊道焊接時所產生的熱量和改善影響區中的過熱粗晶區的組織情況。

3.接管自動焊接技術

在壓力容器的制造過程中，接管的焊接一般分為兩種情況：一是接管和封頭的焊接以及接管和筒體的焊接。利用階段自動焊接技術，能夠提高壓力容器接管焊接的質量。第一，接管和封頭的自動焊接。接管和封頭有兩種焊接形式，一種是向心接管焊接，另一種是非向心接管焊接。封頭接管埋弧自動焊機一共有6個懸掛于十字操作機上的運動軸，在進行焊接處理之前，首先要對設備進行自動定心，具體的操作方法是：利用焊槍對接管的外壁進行自動尋位，保證焊槍的旋轉中心自動定位在接管的中心線上[3]。和傳統的人工定位方法相比，不僅能夠提高定位的精準度和提高了定位的速度，減少施工時間。自動定心結束之后，要通過焊絲端部進行自動尋位，并將焊縫高度方向上出現的改變記錄下來，從而實現自動跟蹤，完成對非向心接管的焊接。由于該設備還配有跟蹤傳感器，因此在自動焊接過程中能夠一直跟蹤到接管的外壁，這樣就保證了焊材和坡口側壁距離的一致性。第二，接管和筒體的自動焊接。馬鞍形狀的埋弧焊接設備在以往的焊接技術中被普遍運用，但是對壓力容器制造工藝技術要求的不斷提高，這種設備已經無法滿足制作要求。當壓力容器的厚度比較大時，就會存在窄間隙坡口，那么馬鞍形狀的埋弧焊接技術就沒辦法完成相應的操作。在這種情況下，利用接管自動化焊接技術，能夠保證施工質量。其中，接管的實際內徑采用四連桿夾緊的方式保證自動定心的精確性，焊接對象的筒體和接管直徑值焊槍運行軌跡的主要參數，通過人機交互的操作界面，能夠直接對各項參數進行控制，實現連續性的焊接作業[4]。

4.彎管內壁堆焊技術

很多壓力容器在長期的使用過程中接管內壁都會出現一定程度的腐蝕現象，這不利于延長其使用壽命，并埋下安全隱患。因此，在制造壓力容器時，需要在接管內壁堆焊不繡鋼耐磨層，以提高其使用壽命和安全性能。但是，由于30°彎管內壁堆焊無法滿足90°彎管堆焊的要求，需要先將90°的彎管分成三個部分，然后進行分別焊接，焊接完成之后再組合到一起，才完成了整個焊接工序。很明顯，這樣的焊接方法非常繁瑣，并且極大的延長的焊接的時間，在焊接過程中還容易發生意外。彎管內壁堆焊技術的出現，可以有效解決這一問題。

第一，30°彎管內壁堆焊。操作方法：彎管的曲率半徑和內徑是該技術實施的參數。首先，利用5軸協同運動，按照既定的數學模型進行自動焊道焊接。在這個過程中，要注意始終保持旋轉的勻速性，每焊一圈，就要進行一次擺角變位。第二，90°彎管內壁堆焊。操作方法：把工件安裝在二維變位機上面，利用工件的旋轉來帶動焊接，這種方法最大的優勢是，工件在選擇過程中可以保證每個焊道都能夠保持平焊。除此之外，該焊接技術使用的焊槍是安裝在三維的導軌上面的，可以保證焊槍進行自動變化，提高了整體的焊接質量。彎管內壁堆焊技術在實際的應用過程中，能夠使焊接速度始終處于平均狀態下，而焊縫和焊槍又一直在同一個垂直平面內，還能夠使堆焊層的厚度始終保持均勻性和一致性。

5.結論

通過以上分析可以發現，隨著對壓力容器制造工藝要求的不斷提高，傳統的焊接技術已經無法適應其制作需求。考慮到壓力容器應用的廣泛性，必須在制作過程中融入新型焊接結束，以提高其制作效率和質量。本文提到的三種焊接技術，有各自的優勢和局限性，并適合運用在不同的制造階段，因此需要根據實際的工序，選擇合適的焊接技術。并且，為了不斷提升壓力容器的制作水平，在后期的制造過程中，還要不斷開發新型的焊接技術，使其滿足不同狀態下的生產需求。

參考文獻

[1]楊影襯，孫艷力.關于壓力容器焊接技術有效應用研究[J].房地產導刊.2014，（05）：117.

[2]藺向宏.淺析壓力容器焊接新技術[J].軍民兩用技術與產品.2014，（11）：193.

[3]寇繼超.探究壓力容器焊接新技術及其應用[J].建筑工程技術與設計.2015，（07）：2466.

[4]林尚揚，于丹，于靜偉.壓力容器焊接新技術及其應用[J].壓力容器.2009，（11）：02.