關(guān)于核化工儲(chǔ)罐對(duì)接環(huán)焊縫棱角度探索

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，核工業(yè)也實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足進(jìn)步。在核化工當(dāng)中，必須要嚴(yán)格防止物料泄露，避免造成核泄漏污染問(wèn)題。因此，對(duì)于儲(chǔ)存物料的儲(chǔ)罐而言，就必須做好焊接工作，確保其嚴(yán)密性符合核化工的基本需求。在儲(chǔ)罐焊接中，環(huán)焊縫棱角的問(wèn)題一直存在，對(duì)儲(chǔ)罐的性能造成了不小的影響。基于此，本文對(duì)焊縫棱角產(chǎn)生的原因進(jìn)行簡(jiǎn)單剖析，然后探討了判斷棱角度的基本標(biāo)準(zhǔn)和方法，最后提出了控制焊縫棱角度的具體工藝方法，希望可以對(duì)相關(guān)人士起到一定參考作用。

關(guān)鍵詞：核化工儲(chǔ)罐；焊縫棱角度；原因；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.028

儲(chǔ)罐屬于壓力容器的一類，在制造的過(guò)程中比較容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，壓力容器的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題有筒體圓度、直線度、內(nèi)徑偏差、焊縫對(duì)口錯(cuò)邊以及棱角度等問(wèn)題。在這些問(wèn)題當(dāng)中，棱角度問(wèn)題算是比較嚴(yán)重的質(zhì)量工藝缺陷，對(duì)設(shè)備的使用形成了一定潛在威脅。由于核化工的特殊性，對(duì)儲(chǔ)罐類壓力容器的質(zhì)量工藝要求較高，若是出現(xiàn)棱角度等嚴(yán)重問(wèn)題，就可以導(dǎo)致出現(xiàn)較為嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。因此，在制造核化工儲(chǔ)罐的時(shí)候，需要對(duì)焊縫棱角度的問(wèn)題加強(qiáng)研究，以消除這一問(wèn)題對(duì)儲(chǔ)罐質(zhì)量的影響，確保核化工生產(chǎn)安全。

1 核化工儲(chǔ)罐對(duì)接環(huán)焊縫棱角度形成的原因

從焊接的本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，其是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，金屬在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)膨脹和收縮的程度存在較大的差異。由此，就會(huì)使得金屬接頭區(qū)出現(xiàn)不同程度的塑性變形，在焊接完成之后出現(xiàn)不均勻的應(yīng)力狀態(tài)。在對(duì)儲(chǔ)罐對(duì)接環(huán)進(jìn)行焊接時(shí)，很容易出現(xiàn)不均勻應(yīng)力殘留，進(jìn)而使得焊縫處出現(xiàn)棱角度。通常情況下，棱角度在外觀上表現(xiàn)為內(nèi)凹形，這主要是因?yàn)樵诤附拥倪^(guò)程中使用單面坡口形式的焊縫，焊接流程是從內(nèi)往外逐層焊接。這樣就使得在焊接過(guò)程中，部分罐體受熱膨脹，而罐體外部并未受熱完全，使得其在自身約束作用下承受來(lái)自罐體內(nèi)部膨脹的壓力，結(jié)果致使加熱一側(cè)更加突起，一直被壓縮到出現(xiàn)塑形狀態(tài)，進(jìn)而出現(xiàn)塑性變形。在冷卻時(shí)，受到殘余應(yīng)力的作用，外凸部分逐漸內(nèi)凹。加之焊接對(duì)母材造成的影響，就會(huì)使焊縫棱角度的問(wèn)題更加突出。

2 判定棱角度的標(biāo)準(zhǔn)和方法

對(duì)儲(chǔ)罐焊縫棱角度進(jìn)行判定，需要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在對(duì)棱角度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，往往是通過(guò)直尺或是直板進(jìn)行檢查。因此不同儲(chǔ)罐的焊縫棱角度變形程度是不同的，因此檢查結(jié)果經(jīng)常會(huì)受到直尺或是直板長(zhǎng)度的影響。因此，在測(cè)量棱角度的時(shí)候，必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB150.4-2011）。其中具體規(guī)定，焊接接頭軸向產(chǎn)生的棱角，在用直尺檢查時(shí)，直尺的長(zhǎng)度不得小于300mm，E值不得大于5mm。在對(duì)棱角度進(jìn)行判定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)只是參照，要具體得出棱角度對(duì)儲(chǔ)罐的實(shí)際影響，需要通過(guò)合理的計(jì)算方法。一般，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)棱角度的應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。由于棱角度導(dǎo)致產(chǎn)生的應(yīng)力屬于二次應(yīng)力，存在自限性。

3 核化工儲(chǔ)罐對(duì)接環(huán)焊接棱角度的控制手段

在對(duì)核化工儲(chǔ)罐筒體進(jìn)行環(huán)向焊接之后，其產(chǎn)生的焊縫會(huì)出現(xiàn)軸線棱角變形，其從本質(zhì)核心上說(shuō)來(lái)就是焊縫的角變形。對(duì)于對(duì)棱角度變形要求不高的生產(chǎn)活動(dòng)，基本上可以接受儲(chǔ)罐存在的棱角度問(wèn)題。但是若是棱角度變形較大，就會(huì)對(duì)設(shè)備的安全產(chǎn)生影響，尤其是核化工這種高危生產(chǎn)行業(yè)，因此，在核化工中，必須對(duì)儲(chǔ)罐存在的焊縫棱角度問(wèn)題進(jìn)行全面控制。

第一，可以通過(guò)對(duì)制造缺陷進(jìn)行控制，達(dá)到控制棱角度問(wèn)題的目的。從棱角度產(chǎn)生的原因來(lái)看，儲(chǔ)罐筒體的直線度、圓度、內(nèi)徑等因素是導(dǎo)致軸向棱角度產(chǎn)生的關(guān)鍵原因。因此，為了從根源上杜絕棱角度問(wèn)題的出現(xiàn)，就需要加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐制造的質(zhì)量控制，確保儲(chǔ)罐筒體的各項(xiàng)性能質(zhì)量指標(biāo)能夠符合相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，在控制質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步提高制造的精度等級(jí)，并且在質(zhì)量檢查中使用合理的措施進(jìn)行偏差校正，將棱角度問(wèn)題從根本上進(jìn)行控制。

第二，對(duì)對(duì)口偏差質(zhì)量加強(qiáng)控制。對(duì)口偏差的問(wèn)題也是導(dǎo)致儲(chǔ)罐焊縫棱角度問(wèn)題的主要因素，其引發(fā)原因主要是對(duì)口錯(cuò)邊量不合理，或者是筒節(jié)組對(duì)中心線存在偏差。對(duì)口偏差的問(wèn)題使得儲(chǔ)罐在焊接時(shí)，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)造不連續(xù)而產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力的問(wèn)題，從而使得棱角變形如果錯(cuò)邊量不是很大，可以通過(guò)一定的措施對(duì)其進(jìn)行消除。如果錯(cuò)邊量較大，則產(chǎn)生的棱角度會(huì)比較難以消除。所以，在進(jìn)行組對(duì)時(shí)，必須要對(duì)筒節(jié)進(jìn)行良好控制，使其中心線形成對(duì)齊，盡可能減小錯(cuò)邊量。對(duì)錯(cuò)邊量較大的部位，可以通過(guò)反變形措施對(duì)錯(cuò)邊間隙進(jìn)行調(diào)節(jié)。

第三，對(duì)焊接坡口形式合理選擇。通過(guò)前文論述可以得知，坡口焊接形式的不恰當(dāng)，也會(huì)造成焊縫棱角度問(wèn)題的出現(xiàn)。在焊接工藝相同的情況下，對(duì)厚度相等的對(duì)接接頭進(jìn)行焊接，單面U型坡口在焊接之后要比V型坡口的棱角度要稍微小一點(diǎn)。如果使用雙面坡口焊接，要比單面坡口焊接的棱角度要小。所以，在對(duì)核化工儲(chǔ)罐進(jìn)行焊接的時(shí)候，應(yīng)該盡可能多的使用雙面坡口進(jìn)行焊接，以此減小焊接對(duì)筒體造成的變形，以此實(shí)現(xiàn)控制棱角度的問(wèn)題。

第四，選擇可靠的焊接工藝。在對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行焊接時(shí)，若是焊接線能量過(guò)大，就會(huì)在溫差因素的影響下，使得焊縫出現(xiàn)局部塑形變形，導(dǎo)致棱角度問(wèn)題產(chǎn)生。因此，在選擇焊接工藝時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)焊接線能量的考慮，盡可能選擇能量較小的焊接工藝，并且在焊接的過(guò)程中對(duì)層間溫度進(jìn)行控制，確保施焊均勻。

4 結(jié)束語(yǔ)

儲(chǔ)罐在核化工生產(chǎn)中具有非常重要的地位，是保證生產(chǎn)流程順利安全的關(guān)鍵。但是，在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)棱角度的問(wèn)題，使得儲(chǔ)罐性能下降，危及生產(chǎn)安全。因此，需要對(duì)棱角度產(chǎn)生的原因形成有效認(rèn)識(shí)，明確判斷棱角度的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及具體的計(jì)算方法。在核化工儲(chǔ)罐生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要通過(guò)控制制造質(zhì)量、對(duì)口偏差、坡口形式以及焊接工藝等，切實(shí)減少棱角度對(duì)核化工儲(chǔ)罐的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑋，張琦，陳聰.大型核化工儲(chǔ)罐對(duì)接環(huán)焊縫棱角度分析[J].廣東化工，2012（04）：288-289.

作者簡(jiǎn)介：付國(guó)權(quán)（1992-），四川遂寧人，本科，研究方向：核化工與核燃料。