淺議壓力容器焊接新技術及其應用

吳迪

摘 要：焊接新技術在壓力容器中的有效利用，一方面能夠根據壓力容器特性提供更完善的焊接方案，以此提升壓力容器焊接的整體性與質量性；另一方面，憑借新技術的應用，更有益于焊接材料利用率與操作效率的提升，使焊接技術滿足現代工業經濟性與安全性的要求。本文基于壓力容器焊接技術分類展開分析，在明確各類技術的應用同時，期望能夠為后續工業壓力容器的焊接工作提供良好參照。

關鍵詞：壓力容器；焊接工藝；新技術；應用分析

1 壓力容器焊接技術概述

壓力容器與其他工業設備不同，因為部分材料處理與加工的需求，通常容器內部與外部存在較大的壓力差值，并且容器操作較為繁瑣，所以出于使用安全性考慮，對壓力容器的氣密性要求較高，以便保障操作人員的生命財產安全。根據以往壓力容器制造資料可知，焊接技術主要應用于原材料切割與加工之后，確保材料拼接契合度滿足結構受力要求，才能將技術落實。在此期間，壓力容器的封頭與殼體都是焊接技術落實較重要的部分，并且在制造板材厚度較厚的壓力容器時，多數拼接工作也都是利用焊接技術完成的，以便壓力容器整體性與氣密性提高，可見焊接技術選擇的重要性。目前，常見的壓力容器焊接技術主要有埋弧焊、手工自動焊與氬弧焊等形式，根據不同規格與用途的壓力容器，焊接技術的選擇也不盡相同，只有確保焊接強度與壓力承載水準滿足壓力容器的需要，才能保障壓力容器的使用質量。

2 壓力容器焊接新技術與應用分析

2.1 激光復合焊接技術

鎢極填絲氬弧焊技術在焊接質量與接頭性能方面具備較明顯的優勢，并且在焊接過程中不會產生飛濺等問題，使壓力容器材料受損，因此在以往壓力容器焊接工作中被作為主要焊接措施，以便保障焊接工作的質量。但是，根據以往資料顯示，鎢極填絲氬弧焊技術效率低的問題也較為明顯，并且氬氣作為保護氣體并無法保障電弧持續穩定使用，為確保壓力容器快速投入生產并且運行穩定，才有了激光復合焊接技術的出現。激光復合焊接技術是基于傳統鎢極填絲氬弧焊技術演變而來的新型技術，在焊接過程中能夠在熔池中形成空隙，使內部充滿金屬蒸汽與等電離子，進而吸引并調控電弧強度，再利用氬氣作為保護氣體進行焊接，便能夠令焊接電弧使用穩定性得到極大提升，由此保證壓力容器焊接的均勻性與強度。同時，激光復合焊接技術同樣秉承了傳統技術的優點，不會在壓力容器焊接中出現飛濺問題。

2.2 窄間隙埋弧焊技術

此種焊接技術多應用于板材較厚且焊縫寬度較小的工作，憑借設備與技術方面的特點，在100mm操作空間內更具焊接質量優勢，因此在材料較厚的壓力容器中經常被使用。根據窄間隙埋弧焊技術操作流程與材料利用狀況可知，焊接材料利用率能夠得到顯著提升，并且能夠在短時間內完成焊接工作，使壓力容器焊接技術滿足高效率、高質量與經濟性的要求，更能夠避免材料變形等問題出現，使壓力容器焊接質量得到保障。其次，根據以往研究資料可知，窄間隙埋弧焊技術在使用期間，比較傳統的人工焊接技術更具質量優勢，不但能夠更均勻的把控焊接厚度與強度，同時更豐富了壓力容器焊接方式，使壓力容器焊接技術適用環境得到極大拓展。

2.3 接管自動焊接技術

2.3.1 接管與封頭自動焊接

此種自動焊接根據不同的操作形式可分為非向心與向心焊接兩種。從焊機技術原理來看，焊接設備在使用過程中可由六個不同方向的運動軸與焊接操作機組成，在焊接過程中可借助運動軸更均勻的焊接壓力容器，使焊接質量得以保障。根據以往焊接技術資料可知，在焊接工作開始之前，技術人員必須借助自動定位系統判斷壓力容器的中心點，再將焊接操作機定位工作落實，以便定位精準性得到有效提高。其次，在焊接技術應用期間，技術人員可借助自動跟蹤系統使焊絲定速移動，以便使壓力容器焊縫更加均勻，同時此種焊縫技術比較傳統人工焊縫，在穩定性與質量性方面具備明顯優勢，更符合壓力容器焊接工作的要求。

2.3.2 接管與筒體自動焊接

傳統馬鞍形焊接技術無法適應實際生產情況，所以，新型的接管馬鞍形自動焊技術被廣泛應用于壓力容器的制造過程中。該技術具有較高的自動化水平，接管內徑通過夾緊四連桿自動定心，焊槍的運動軌跡的主要通過自動化焊機控制，焊機根據接管和筒體的直徑參數，可以建立相應的數字模型，之后再根據模型，確定焊槍的移動軌跡，進而實現自動化焊接。此外，通過在機器上輸入參數能實現多道工序的自動焊接，包括內馬鞍、外馬鞍和水平環焊縫的焊接。具體應用中，利用超薄的大功率焊槍對板材較厚且間隙較窄的坡口進行焊接，還可用一層兩道自動埋弧焊的方法完成對板材厚度和坡口間隙適中的焊接工作。

2.4 彎管內壁堆焊技術

由于工作環境的需要，某些壓力容器的內壁要進行防腐蝕層的焊接，對于壓力容器的直管部位，焊接相對比較容易，而彎管內壁由于具有特殊性，在內壁部位存在相應的角度，增加了焊接工作的難度。對于不同角度的彎管，根據其內壁的實際情況，需采用不同的焊接技術，目前我國對于彎管內壁的堆焊技術研究已經逐漸成熟。

90°彎管內壁堆焊。90°彎管內壁堆焊是壓力容器焊接工作中難度較大的一種焊接方式。在焊接技術還較為落后的時期，進行90°彎管對焊時主要是仿照30°彎管堆焊的方式進行的，焊接時需要將90°的彎管平均分成三個30°的彎管，過程十分繁瑣，焊接效率非常低，而且焊接質量也得不到保障。如今，相關技術人員已經研發出專門用于90°彎管內壁堆焊的焊接設備，該設備主要是利用90°彎管母線的縱向結構，通過二維變位機對焊接點進行旋轉焊接。這種焊接方式大大提高了壓力容器內壁焊接的效率與質量。

30°彎管內壁堆焊。30°彎管的堆焊是通過借助焊機自身的五軸協調運作完成的。焊機根據預設的數學模型，進行五軸運動自動焊接。在焊接的過程中，工件運作要與焊機的搖擺幅度相協調，焊劑要保證一個相對穩定的運行速度。每當焊接完成一圈之后，需要對擺角位置進行變動，在移動焊機之后重新進行自動定位。在內壁堆焊的過程中，需注意對焊機搖擺幅度的控制，一般情況下，搖擺幅度由小到大進行調整，焊機工作進入收尾部分時，再次將幅度調小，保證內壁焊接的結構和層次。在彎管內壁堆焊時，需應用數學模型對所需的參數進行計算。盡量選用具有自動追蹤和斷點記憶功能的焊機，這種機械設備能夠自動復位，保證焊接過程的順利進行。

3 結束語

焊接新技術在壓力容器加工中的有效落實，不但能夠根據壓力容器特點提供更完善的焊接方案，由此降低焊接難度與操作水準的要求，使壓力容器焊接質量顯著提升，同時借助新技術的應用，更能夠細致控制焊接材料的損耗，以便滿足現代工業發展經濟性與安全性的要求。故而，在論述壓力容器焊接新技術及其應用期間，必須明確焊接新技術的分類與特點，并提供詳細的壓力容器焊接方案，才能為后續壓力容器使用安全性與質量性提供更全面的技術保障。

參考文獻

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