關于低溫鋼制壓力容器焊接工藝綜述

戴念羽

摘 要：低溫鋼壓力容器的焊接工藝越來越受到重視，但制造條件相對復雜且工作性能受到壓力、溫度、介質等諸多因素的影響，很容易引起破壞性事故的發生。因此，必須對低溫鋼壓力容易的制造進行嚴格控制，加強低溫鋼壓力容器焊接工藝的改良。本文主要通過分析影響低溫鋼壓力容器焊接質量的因素，總結在低溫鋼制壓力容器焊接過程中的相關注意事項和質量控制措施，希望能為未來低溫鋼壓力容器產品市場的發展奠定堅實的基礎。

關鍵詞：低溫鋼壓力容器 焊接工藝

低溫壓力容器一般是指設計溫度低于-20℃的壓力容器，包括CO2吸收塔、H2S吸收塔、液化乙烯、液化天然氣等存儲和運輸容器。隨著我國工業水平的進步和發展，低溫鋼壓力容器焊接工藝水平也有了一定程度的提高，其質量管理水平也有了明顯改善，同時也促進了我國經濟的提升。因此，在進行低溫鋼壓力容器的生產和制造過程中，必須重視焊接工藝，滿足國家規定的有關焊接標準和要求，從而確保低溫鋼壓力容器的質量。

1、我國低溫鋼壓力容器焊接工藝現狀分析

我國低溫壓力容器鋼的類型包括含Ni和不含Ni兩類。而鋼的韌性也和溫度有關，溫度越低，鋼的韌性越低。因而，在低溫環境下，鋼材容易出現破壞性脆性斷裂。我國的低溫鋼壓力容器在能源、石油和化工行業產品的各種液化氣的運輸中有著重要應用。所以，對于低溫鋼壓力容器的要求是具有抗低溫脆化能力。另外，因為鎳元素會增加熱裂的趨勢，所以低溫鋼容器的焊接工藝應得到嚴格控制。

當前，我國低溫鋼壓力容器焊接工藝還存在很多質量問題有待解決。

外部焊接質量問題：

由于焊接工藝出現不合理設計或是焊接工藝不靈活，產生外力對壓力容器的作用，使其局部應力增大導致變形出現，很大程度上降低了壓力容器的安全性；

焊接工作進行時，由于使用電流強度不夠的焊接設備，出現焊縫的寬度變窄現象，導致焊接的尺寸不符合要求；

焊接設備的工作電流過大、焊接技術的選擇不規范，導致出現咬邊現象；

由于不恰當的焊接工藝，導致容器出現凹陷等缺陷。

內部質焊接量問題：

由于留在焊接池中的氣泡沒有及時逸出、金屬表面被少量油污染，造成氣孔的出現；

由于焊接設備電流強度不符合標準、焊接操作太快或焊道不平整等產生爐渣，通常出現在非平滑位置，如槽的邊緣；

（3）由于焊接接頭未完全熔化時，兩個焊接部分之間存在一定間隙，不能很好地集成，影響壓力容器的穩定性和密封性。

2、低溫鋼壓力容器焊接工藝要點

2.1低溫鋼的管理

低溫鋼材的管理對后續焊接工藝的順利實施具有非常重要的作用。對低溫鋼材的分布、循環利用和現場管理，需要制定全面完善的制度。尤其是在施工現場，不能把低溫鋼和普通鋼互相混淆，避免埋下安全隱患。對于低溫鋼，表面質量不能忽視。在存儲和運輸過程中，應注意其表面和使用顏色標準的分類標記。相關管理人員需要隨時監督，避免對低溫鋼材表面做鋼標。管理低溫鋼和焊條的技術人員，應熟悉低溫鋼和焊條的識別，避免與其他鋼混淆。對于低溫鋼材的采購和使用必須專門記錄，做好剩余材料的及時遷移工作。低溫鋼材的存放還需要根據批號、尺寸分類堆疊，框架與地面之間的距離不應小于300mm，嚴謹直接放置在地面上。

2.2對焊接材料進行合理選擇和管理

常用于低溫鋼壓力容器的焊接方法，包括電極電弧焊（SMAW）和埋弧焊（SAW）。當使用低溫鋼在-45℃以上時，一般選擇高韌性的低氫電極；當使用低溫鋼在-60℃以下時，一般選用含鎳低溫鋼電極；當使用低溫鋼在-100℃時，一般選擇鎳含量為3.5%以上的鋼，并含有一定量的鉬低溫鋼焊條。此外，焊條使用前，必須進行完全干燥，放入便攜式保溫管內，并將機筒溫度保持在100～150℃。對于焊接材料，采購前必須進行供應商檢查，檢測評價焊接材料，保證低溫焊接材料的制造符合相關法律資格，進行測試以便確保產品質量。供應商應有合法營業執照和材料制造商的銷售授權書。低溫鋼壓力容器焊接工藝在選擇焊接材料時，應保證材料具備以下要求：要選擇焊縫中含有有害雜質少的焊接材料；焊接材料的選擇需要關注其低溫金屬焊接金屬的韌性。

2.3低溫鋼冷裂紋的防止措施

關于低溫鋼冷裂紋的防治措施：減少氫氣源，選擇低氫焊條，且需要完全干燥保存；置于空氣中4小時，就必須干燥，最多干燥一次；選擇合適的焊接線能量，線能量過大或過小都不利于消除冷裂紋；焊前預熱，焊后緩慢冷卻，及時進行焊后熱處理；非焊接部位不能進行點焊，會造成冷裂紋的產生，更有可能留下安全隱患；使用正確的焊接參數，保持焊池是圓形、淺而寬；對于出現裂紋的情況，要及時用碳弧氣刨或砂輪將被完全拋光去除，避免再進行熔化；用收弧板將凹坑移動到焊件的外部。

2.4焊后熱處理質量控制

低溫鋼壓力容器焊接后的各種內部應力，會造成低溫下的脆性斷裂現象。而焊后熱處理可以消除焊接殘余應力，能夠有效去除焊縫金屬中的氫氣，有效軟化熱影響區和加工變形區的組織，一定程度上提升容器的低溫韌性。因此，焊后熱處理質量控制對低溫壓力容器的質量具有重要意義，主要方法包括局部熱處理、爐整體熱處理、副爐熱處理、整體內部熱處理四種。使用效果最好的是整體熱處理，消除殘余應力去除率達90%。焊后熱處理需要考慮工件的材料、尺寸、加熱方式等多種因素，還需要控制保溫溫度（保溫溫度范圍一般為低于轉變點并高于再結晶溫度，從而通過回復和再結晶消除晶格畸變和硬化結構，以便殘余應力完全松弛和釋放而不會引起焊接區再加熱脆性等不良后果）、保溫時間（通常保溫時間只要按照所需規定和溫度差要求，就能夠很好地消除殘余熱應力，一般延長保溫時間更有利于應力的消除）、加熱、冷卻速度（加熱和冷卻速率應與鋼合金元素和厚度、結構的復雜性有關，隨之升高而降低，避免新溫差應力的產生）等多個因素的使用條件。要根據焊接工藝及現場的實際條件進行合適的選擇。

3、結語

對于低溫鋼壓力容器的焊接過程，一定要嚴格執行生產要求，加強監督檢查，確保低溫鋼壓力容器的生產符合檢驗標準后投入使用。另外，還需要定期進行焊接工藝評估的員工培訓，學習低溫鋼壓力容器焊接工藝的相關專業知識，對員工進行科學合理的管理。對于不符合生產標準或質量出現問題的低溫鋼壓力容器，應及時予以修理，提高低溫鋼壓力容器在運行過程中的平穩性，從而為企業的發展提供更多的經濟效益。

參考文獻

[1]馬志剛，孫靈群，譚兆強.淺析鍋爐、壓力容器的焊接質量控制[J].現代制造技術與裝備，2004，（4）：34-36.

[2]馬鳴，張亞奇，李春光.低溫鋼制壓力容器焊接工藝綜述[J].機械制造文摘——焊接分冊，2011，（6）.

[3]陳澤盤，蒲亨前.鍋爐壓力容器焊接質量控制系統的建立與質量控制[J].電焊機，2010，（12）.