耐熱鋼壓力容器焊接技術分析

鄭 波

（撫州市特種設備監督檢驗中心，江西 撫州 344000）

耐熱鋼壓力容器在實際應用中，焊接技術工藝的質量對耐熱鋼壓力容器的使用安全與可靠性會產生直接的影響。基于此，結合耐熱鋼壓力容器的特點，對焊接工藝進行優化與完善，對提高耐熱鋼壓力容器的制造水平方面有積極作用。考慮耐熱鋼壓力容器使用的壓力承載要求，焊接工藝在實際應用中，對焊接接頭的等強性、焊接抗氧化性、焊接結構優化等方面進行優化，對進一步人提高耐熱鋼壓力容器的焊接技術應用水平有積極作用[1]。

1 耐熱鋼壓力容器的特性分析

耐熱鋼是壓力容器生產中的主要材料之一，在實際應用中，耐熱鋼中加入了合金元素，以此提高其實際應用效果[2]。耐熱鋼在實際應用中，其淬硬性比較高，在耐熱鋼壓力容器中，淬硬性對焊接質量會產生直接的干擾。耐熱鋼中加入Cr、Mo等相關元素，在一定程度上提高了耐熱鋼的淬硬性，因而影響耐熱鋼壓力容器的焊接質量。耐熱鋼壓力容器在實際生產制造過程中，熱影響區內會出現冷裂紋，影響耐熱鋼壓力容器的焊接質量。在耐熱鋼壓力容器的焊接操作過程中，會出現再熱裂紋，加熱處理后，裂紋現象比較明顯，會因為消除應力，而出現裂紋。熱裂紋屬于相對比較常見的問題，采用梨形焊道時，極容易出現低熔點共晶，最終會影響耐熱鋼壓力容器的焊接效果與質量。回火脆性的特性存在，耐熱鋼在高溫環境下，會脆變，影響耐熱鋼的后續使用效果[3]。

2 耐熱鋼壓力容器焊接技術分析

2.1 手工電弧焊技術

手工電弧焊在實際應用中，采用手動湊走的方式對耐熱鋼壓力容器進行焊接處理，但是，在實際操作中，焊條上面熔化的藥皮會在空氣中出現氧化反應，從而形成氣體、熔渣，可避免空氣對焊接熔池所產生的負面影響。但是，在實際應用中，焊接技術還存在一定的應用缺陷，其生產效率相對比較低，適用于耐熱鋼壓力容器生產制造中的短焊縫處理[4]。

2.2 埋弧焊技術

埋弧焊是通過燃燒所產生的高溫進行有效的焊接，在焊劑層下面對耐熱鋼壓力容器生產進行焊接處理，具有一定的機械化程度以及自動化程度。利用機械操作的方式，完成送絲與引燃、焊接方案與收尾等相關操作處理工藝。在耐熱鋼壓力容器焊接處理的過程中，對水平位置、加工物件邊緣、裝配質量等方面的要求相對比較高[5]。在實際施工的過程中，可通過焊接操作處理，從而保證焊接質量。

2.3 氣體保護焊技術

利用電極之間氣體高溫電弧熱作用原來，對焊絲與焊件進行熔化處理，在熔化的過程中，可通過二氧化碳氣體保護以及氬弧焊等方式進行處理，這對提高焊接的綜合控制水平方面有積極作用。焊接技術本身具有熔深大、生產效率高等應用特點。在實際操作的過程中，復雜程度相對比較高，因此，可在耐熱鋼壓力容器生產制造中進行推廣應用。

2.4 電渣焊技術

電渣焊是通過電流熔渣的方式，對焊接施工過程進行優化。在厚板塊的焊接過程中， 可以在電流的作用下對熔渣進行有效熔化，并用于母材、金屬的填充工作，其原子焊接效果比較理想。在預熱、加熱后，可以形成良好的焊接密度，有效的避免氣孔、裂紋等焊接問題。在高溫環境下進行焊接工作中，極容易出現過熱的情況，所以，在實際操作的過程中，添加特殊材料，對提高耐熱鋼壓力容器的焊接效果方面有積極作用[6]。

3 耐熱鋼壓力容器中焊接技術的應用策略

3.1 焊接接頭分析

結合耐熱鋼壓力容器的實踐應用，則需要考慮耐熱鋼的特性，對焊接接頭的等強性進行控制，接頭與焊接的母材存在一致的等強性，對保證焊接質量方面有積極作用。從穩定性的角度進行分析，焊接接頭大多需要多次頻繁的進行熱處理，因此，在實際焊接操作的過程中，可通過焊接接頭的穩定控制，保證焊接的綜合質量。抗脆斷性對焊接質量會產生直接的影響，因此，針對焊接參數進行控制的基礎上，可不提高焊接的價值以及可靠性。

3.2 焊材的選擇

在耐熱鋼的焊接處理的過程中，重點是針對焊材的質量進行綜合控制，保證耐熱鋼壓力容器焊接的綜合質量。結合耐熱鋼壓力容器的焊接處理需求以及耐熱性，可對Cr、Mo等微量元素的含量進行控制，這對實現焊材質量控制水平提升方面有積極作用。從回火脆性的角度進行分析，對焊縫金屬的含碳量進行控制，最大程度上保障焊接的綜合質量，而且，可以提高焊接的韌性，提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。耐熱鋼壓力容器的焊材選擇與控制，需要對焊材質量、焊材適用的焊接工藝等方面進行綜合控制，在對焊接材料進行質量檢驗后，可應用于耐熱鋼壓力容器的焊接操作工藝中，給在給定的條件下，對焊接材料進行質量檢驗，并結合母材的厚度，對焊接操作方式、焊接操作工藝與焊接接頭、熱處理等方面進行綜合控制，從而提高焊接的工藝水平。

3.3 規范焊接操作流程

耐熱鋼壓力容器的焊接技術操作，則需要從焊接操作、質量等角度進行控制。控制焊接中的溫度，耐熱鋼壓力容器中的裂紋問題，與焊接溫度變化有直接關系，冷裂紋、熱裂紋、再熱雷文等與溫度變化有直接關系，所以，在預熱、層間溫度控制的過程中，可對韓額吉的溫度值進行控制，降低裂紋的產生概率。焊接后的熱處理控制，在對耐熱鋼壓力容器進行焊接操作的過程中，焊后熱處理過程中，可對殘余應力進行控制，而且，可以通過改變組織的方式，提高整體的力學性能。焊后熱處理可以提高接頭的高溫蠕變強度，在強化焊接組織穩定性的過程中，可對焊縫、熱硬區的硬度進行控制，降低冷裂紋的出現。后熱以及中間熱處理的過程中，Cr-Mo本身具有比較大的冷裂傾向，因此，氫的含量對耐熱鋼壓力容器焊接裂紋會產生直接的影響。為了有效降低氫含量，在焊后，可立刻進行消氫處理。耐熱鋼壓力容器壁厚，而且，材料的剛性比較大，制造周期比較長，因此，為避免裂紋以及保證焊件的穩定性，主焊縫在焊后需要進行中間熱處理，中間熱處理的溫度要低于熱處理。后熱溫度在350℃左右，而且，可以通過600℃進行熱處理控制。

3.4 縱環縫的窄間埋弧焊

耐熱鋼壓力容器的縱環縫焊接難度相對比較大，所以，為保證焊接質量，耐熱鋼壓力容器縱環縫的窄間隙可以采用埋弧焊的方式進行焊接，可以利用交流波形參數，對埋弧焊進行操作與控制。在進行設計的過程中，可對焊道成形、雙絲埋弧焊的工藝參數等方面進行綜合控制，通過波形控制AC/DC埋弧焊控制，提高埋弧焊的控制水平。影響耐熱鋼壓力容器焊接質量的因素相對比較多，在對耐熱鋼壓力容器的抗壓性能進行分析的過程中，可通過埋弧焊的實際操作控制，則可以通過正負半波電流值、脈沖波形斜率等參數的控制，提高耐熱鋼壓力容器的焊接控制水平。在對熱裂紋、冷裂紋等方面進行綜合控制的過程中，可對間隙的焊接過程進行優化，這對提高焊接控制水平有積極作用。在利用埋弧焊的過程中，可根據NB/T47014《承壓設備焊接工藝評定》以及相關的產品制造工藝，在焊接前，坡口表面以及兩側50mm范圍內，對焊接表面的雜質進行清理。在進行預熱處理中，預熱溫度控制在200℃，預熱范圍是焊接坡口兩邊150mm。在進行定位焊、正式焊的過程中，層間溫度控制在250℃左右，并在焊接后，進行350℃的消氫處理，處理時間為2h。通過埋弧焊處理與控制，可通過焊接熱輸入的方式，進行多道焊接以及窄道韓額吉，這對進一步提高耐熱鋼壓力容器的焊接質量方面有積極作用。在進行焊接處理后，進行100%的RT檢測，并進行焊后熱處理，最大焊后熱處理為690溫都×20h，最小熱處理為690×4h。從力學性能的角度進行分析，在進行焊后熱處理后，可進行力學試驗以及沖擊試驗，在對試驗數據進行分析與處理的基礎上，可對焊縫區、熱影響區等方面進行綜合控制，這對進一步提高焊接處理效果方面有積極作用。

3.5 重視質量驗收

耐熱鋼壓力容器在完成焊接作業后，重視質量驗收工作，對焊接工序以及耐熱鋼壓力容器的功能進行檢驗，保證耐熱鋼壓力容器的功能符合使用要求，而且，在實際驗收的過程中，要進行焊接工作的監督與質量控制，提高耐熱鋼壓力容器的焊接質量。質量驗收過程中，焊接接頭的結構形式，對耐熱鋼壓力容器的無損檢測會產生直接的影響。所以，耐熱鋼壓力容器的焊接接頭，可以采用底片放置的方式，對接頭位置進行照射。對角接頭則可以通過無損檢測的方式進行處理，在對耐熱鋼壓力容器的焊接缺陷進行檢驗與分析的基礎上，可提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。焊接質量控制以焊接工藝、焊接質量控制等為中心，在對焊接裂紋、氣泡等進行質量控制的基礎上，可實現焊接質量的進一步提升。提高耐熱鋼壓力容器的焊接自動化檢測水平，在對壓力容器的結構、焊接過程、焊接工藝應用等方面進行優化的基礎上，可提高耐熱鋼壓力容器的焊接檢測水平。

4 耐熱鋼壓力容器焊接技術的發展趨勢

4.1 雙TIG焊技術以及雙脈沖MIG焊技術

雙TIG焊技術以及雙脈沖MIG焊技術在實際應用中，可以通過TIG焊槍進行電流連接的改進，焊槍的電流可以互相傳輸，在對耐熱鋼壓力容器的焊接過程進行優化后，通過雙脈沖MIG焊接技術的實踐應用，對脈沖峰值、脈沖時間等方面進行綜合控制，通過脈沖切換與控制，可實現焊縫的平整細化，避免耐熱鋼壓力容器焊接過程中出現氣孔以及裂紋，保證耐熱鋼壓力容器的整體焊接質量。

4.2 激光-電弧復合熱源焊接技術

激光-電弧復合熱源焊接技術是利用氬氣，通過大功率激光的照射，對電弧熔池的小孔中的金屬蒸汽進行控制，并通過氣體保護的方式，提高焊接控制水平。MIG焊接技術在實際應用中，可以通過保護器的應用，利用純氬氣對電弧的穩定性、剛性進行保護，可對電弧進行控制，提高激光-電弧復合熱源焊接技術在耐熱鋼壓力容器焊接中的應用效果。

5 結論

研究與分析焊接技術在耐熱鋼壓力容器制造中的應用，則針對焊接技術的合理性、可靠性、安全性等方面進行綜合評估，從而保證耐熱鋼壓力容器的制造生產水平。對焊接接頭控制、焊材選擇、焊接處理等方面進行綜合控制，并對耐熱鋼壓力容器焊接的核心影響因素進行嚴格控制，重點提升并規范化處理焊接過程，通過焊接參數處理與焊接流程控制，提高耐熱鋼壓力容器的生產制造水平。