耐熱鋼壓力容器焊接技術研究

丁傳海

安徽省機械科學研究所，安徽合肥 230022

壓力容器在石油化工以及能源工程等多個行業中均有著非常廣泛的應用，并帶動了這些領域的進一步發展。焊接工業作為耐熱剛壓力容器制造過程中的一項重要工藝，其還會直接影響到整個耐熱鋼壓力容器的應用性能跟應用安全性。近年來，隨著我國工業技術的不斷發展，使得壓力容器也朝著巨型化以及多功能化的趨勢不斷發展，這也就要求各企業能夠對現有耐熱鋼壓力容器的特點以及焊接工藝進行不斷的研究，并對其焊接技術進行必要的優化與完善，才能夠取得良好的耐熱鋼壓力容器制造效果。

1 耐熱鋼壓力容器焊接接頭的要求

一般情況下，耐熱鋼壓力容器的焊接工藝多是在高溫、高壓條件下進行的，對于焊接接頭也有著非常嚴格的要求，在具體的焊接過程中，還要求焊接接頭能夠充分滿足幾點要求。

1.1 焊接接頭的等強性

耐熱鋼壓力容器的焊接接頭除了需要具備跟該壓力容器材料基本相符的室溫以及高溫短時強度之外，還需要具備有貼近的高溫持久強度。只有在這一基礎上來進行焊接工作，才能夠保障焊接接頭在同一環境下進行穩固的焊接工作，并使得具體的焊接質量得到有效的保障。

1.2 抗氫性以及抗氧化性

耐熱鋼壓力容器的焊接接頭自身還需要具備有跟耐熱鋼壓力容器本身材料基本一致的抗氫性跟高溫抗氧化能力。在充分滿足了這一要求的基礎上進行焊接處理工作，才能夠讓焊接接頭與耐熱高壓容器兩者的合金成分基本保持一致，在焊接完成之后，耐壓容器整體也能夠擁有良好的抗氫性以及高溫抗氧化性能，來促使其使用安全性跟可靠性得到更進一步的提升。

1.3 焊接接頭的組織穩定性

在應用焊接接頭來進行耐熱鋼壓力容器的焊接處理過程之中，其還需要長時間在高溫環境下來進行工作，而焊接接頭在應用過程中還需要受到高溫、高壓等環境的刺激，這也就導致了接頭的各個部分會出現較為明顯的組織變化，并容易出現焊接接頭軟化或者強度降低的問題。因此在對耐熱鋼壓力容器進行焊接處理的過程中，需要保持焊接接頭組織具備有良好的穩定性，從而為焊接工作的順利進行奠定一個良好的基礎。

2 耐熱鋼壓力容器焊接特點簡析

2.1 淬硬性

因為低合金耐熱鋼的主要合金元素主要是Cr以及Mo，這些元素在氧化過程之中還會導致鋼的淬硬性得到一定程度的提升，并導致了剛在受熱之后冷卻過程中的變質情況得到有效的抑制，從而使得鋼在過冷環境之中的穩定性得到一定程度的增加。

2.2 冷裂紋

由于Cr以及Mo合金元素的影響，導致了鋼容易產生淬硬性，在焊接過程中所散發出現的高濃度氫跟焊接殘余應力等因素的共同作用之下，還會導致耐熱鋼壓力容器的接頭部位容易出現裂紋的情況，對于整個耐熱鋼壓力容器的后期運行情況也會造成非常嚴重的影響。

2.3 回火脆性

Cr以及Mo合金元素跟焊接接頭在高溫高壓環境下進行工作時，還會導致耐熱鋼壓力容器出現一定程度的脆變跟軟化情況，并導致耐熱鋼壓力容器的回火脆性出現，對于該容器的后期使用也會造成比較大的影響。

3 幾種常見的耐熱鋼壓力容器焊接技術簡析

近年來我國的耐熱鋼壓力容器焊接技術變得越來越成熟，并促進了各個工業領域得到了進一步的發展。本文主要就幾種常見的焊接技術進行了簡要介紹。

3.1 手工電弧焊技術

在該焊接技術中主要是通過手動操作的模式來進行焊條的焊接處理，但是在該焊接模式之中還會導致焊接焊條上面融化的藥皮在空氣中發生氧化反應，形成氣體以及熔渣，并有效避免了周圍空氣對于焊接熔池所產生的不利影響。此外，手工電弧焊還具備有應用范圍廣以及焊接方位全面的應用優勢，在現階段的工業生產過程中也得到了廣泛的應用。但是，在該焊接技術之中還存在有一定的應用缺陷，比如手工電弧焊的焊縫熔深相對比較淺，其生產效率低下，并只能夠用于短焊縫的焊接處理。在手工電弧焊焊接技術之中多是進行單根焊接的焊接處理，對于焊條的長度也有著非常嚴格的限制。而在焊接工作完成之后，其還需要借助于人工手工的模式來進行熔渣的有效清除，并存在比較嚴重的使用價值跟使用效率不足的問題。

3.2 埋弧焊技術

埋弧焊這一焊接技術主要是借助于燃燒所產生的高溫來進行焊接，其主要是在焊劑層下面來進行焊接處理，并且具備有比較多的機械化程度以及自動化程度。在通過埋弧焊技術來進行耐熱鋼壓力容器的焊接過程中，能夠通過機械操作的模式來完成送絲、引燃、焊接方位以及收尾等多項工作，并且具備有熔深達、焊縫之中雜質比較小、效率高以及勞動強度低的應用優勢。但是在通過埋弧焊技術來進行焊接處理時，對于水平位置、加工物件的邊緣以及裝配質量等因素都有著非常嚴格的要求，并存在焊接靈活度比較差的缺陷?，F階段，在進行大批量以及厚長材料焊接過程中多是采取埋弧焊技術來進行施工，并需要通過嚴格的規范操作來保障焊接質量。

3.3 熔化極氣體保護焊技術

該焊接技術多是通過電極間氣體跟高溫電弧熱作用原理來進行焊絲跟焊件之間的融化工作，再在持續不斷的電弧融化過程之中形成焊池跟焊縫。目前，熔化極氣體保護焊技術中主要應用的是氬弧焊以及二氧化碳氣體保護焊兩種模式，其均能夠將焊絲作為電極，對于焊接的質量及過程也能夠起到良好的控制效果。該焊接技術具備有熔深大、生產效率高、自動化水平高的應用優勢，在具體焊接過程之中對于板材的厚度跟部位也無特殊的要求。但是，在通過熔化極氣體保護焊技術進行具體的焊接過程中，還存在電弧與電流密度過大以及光輻射比較嚴重的應用缺點，在具體的焊接過程中設備的復雜程度比較高，因此在實際應用過程之中多是在鍋爐、橋梁以及核電站等工業生產中進行應用。

3.4 電渣焊技術

電渣焊主要是一種將電流熔渣作為熱源的焊接技術，通過電渣焊技術來進行焊接施工時，其能夠在電流作用下來進行熔渣的有效融化，用其進行母材以及金屬的填充工作，并能夠在熔渣冷卻之后取得良好的金屬原子焊接效果。電渣焊技術多是在厚板塊的焊接過程中進行應用，其具備有較強的預熱以及加熱功能，在具體焊接過程中還能夠形成良好的焊接密度，從而有效避免氣孔以及裂紋等焊接問題的出現。但是，電渣焊技術在高溫環境下進行工作時，還容易出現比較嚴重的過熱情況，這也就需要在具體操作過程中添加特殊材料的模式來獲取一個良好的焊接效果。

4 兩種常見的耐熱鋼壓力容器焊接新技術

耐熱鋼壓力容器焊接技術在石油工業、軍工以及航空航天等多個領域中也得到了非常廣泛的應用，這也就使得耐熱鋼壓力容器焊接技術被越來越多的人關注，人們對于焊接質量的要求也得到了進一步的提升，促使了幾種新型的耐熱鋼壓力技術出現。

4.1 雙TIG焊技術以及雙脈沖MIG焊技術

雙TIG焊技術跟雙脈沖MIG焊技術其能夠在繼承了傳統焊接技術優勢的基礎上，對于其焊接過程中存在的缺陷進行有效的改進，從而使得焊接效率以及焊接質量得到更進一步的提升。在雙TIG焊技術之中主要是對傳統TIG焊槍的電流連接部分進行了改進，使得焊槍中的電流能夠得到互相的傳輸，并能夠在工件跟兩把焊槍之間構建獨立的電弧。較之于傳統的焊接技術，通過雙TIG焊技術的應用能夠促使耐熱鋼壓力容器的焊接熔深變大，變形量減少，并能夠在提升其焊接質量的基礎上使得焊接成本得到大幅度的降低。

雙脈沖MIG焊技術則應用了低頻率的脈沖來對單位脈沖的峰值跟脈沖時間進行有效的調制跟控制，在單位脈沖中的強度大小還能夠進行有效的切換，從而形成一種周期性變化的強弱脈沖群。在應用該技術來進行耐熱鋼壓力焊接處理時，其還能夠有效避免焊接接頭間的簡析變寬這一情況出現，并能夠提升焊縫的平整以及細化度，從而使得氣孔跟裂縫等不良焊接問題得到有效的控制。

4.2 激光—電弧復合熱源焊技術

在該焊接技術之中主要是將純氬氣作為保護氣體，然后通過大功率激光照射的模式來然電弧熔池中的小孔內充斥滿金屬蒸汽，再將電弧的部分保護氣體發生電離，從而產生等離子體。通過激光-電弧復合熱源技術還能夠有效解決傳統MIG焊技術中焊接功率過于地下的問題，并能夠在應用純氬氣作為保護氣之后促使電弧的穩定性跟剛性得到進一步的提升，這樣也就能夠獲得一個良好的電弧控制效果，并促使焊接效率跟焊接質量得到更進一步的提升。

5 結語

我國的耐熱鋼壓力容器焊接技術近年來隨著得到了迅速的發展，但是在具體應用過程中依舊存在有比較多的問題，這也就要求相關技術人員能夠對耐熱鋼壓力容器焊接接頭的要求以及焊接特點有清晰的了解，對傳統的焊接技術進行不斷的優化與完善，這樣才能夠形成新型高效的焊接模式，并促進我國工業領域以及航天航空等領域得到更進一步的發展。

[1] 曹益華.耐熱鋼壓力容器焊接技術研究[J].價值工程，2015（1）：35-36.