浅谈电厂锅炉压力容器焊接技术及新发展

浅谈电厂锅炉压力容器焊接技术及新发展

郑洪松

郑洪松

山东电力建设第三工程公司山东青岛266100

【摘要】压力容器是工业生产中的一种常用设备，其中很多组成部分需要高质量的焊接工作连接而成，焊接在压力容器制造中作为重要工序，是决定压力容器产品整体质量的关键。导致压力容器焊接缺陷的因素有很多，我们应必须制定完善的焊接工艺，对焊接工序进行有力支撑，从容器产品的焊接特性、焊材选择和焊接要点方面加深对焊接工艺的理解。

【关键词】电厂锅炉；压力容器；焊接技术；发展

引言

伴随锅炉压力容器工作领域的扩展，它们对焊接技术提出的要求越来越高，所使用的焊接材料、焊接工艺、焊接设备和焊接方法必须要确保焊接接头具有良好质量，并且能够满足低消耗、高效率和低污染的标准要求。焊接技术在压力锅炉领域一直面临艰巨复杂的技术问题，人们在研究和探索解决办法的同时，它们给我们带来了诸多便利，不仅获得了一定的经济效益，还使压力、锅炉容器与管道焊接技术有了新的发展水平。

一、压力容器的结构和特点

由于压力容器产品适用范围广从而有品种繁多的特点，导致制造工艺的多样性；压力容器是多学科范围的综合性产品，需要多行业、多学科、多方面协作一起完成，制造流程以工件的焊接质量为重要质量掌控点，同时也是制造经过的单薄节点。

锅炉压力容器具有焊接淬硬性。一般Cr和Mo是低合金耐热钢的重要合金元素。这些元素在实际氧化的时候会不断提升高钢的淬硬性。同时其中的Mo元素相比于Cr元素来说，其提高钢淬硬性的作用更大。这些重要的合金元素可以有效的抑制钢在受热冷却后的变质作用，进而在冷环境下，钢的稳定性得到了提高。锅炉压力容器的尺寸较大，壁厚也较大，无论在焊件的预热、微观组织获得和焊缝观察上，都给焊接技术带来较大的挑战，焊接技术需要向自动化、智能化、简单化的方向发展。

二、锅炉压力容器的焊接方法

1、埋弧自动焊焊接工艺

埋弧自动焊焊接工艺是电厂锅炉焊接工作中所运用得比较多的焊接工艺。汽包是锅炉的重要组件，在锅炉工作过程中起着收集水、气以及水汽分离的作用。这种工艺不仅能够保障焊口的质量和寿命，同时还省去了过去在利用普通缝焊进行焊接时，所必须进行的正火处理，从而节省了企业的焊接成本。另外，埋弧自动焊焊接工艺还能够适应不同线性的焊接需求，这也是其在锅炉焊接工作运用如此广泛的重要原因。

2、手工电弧焊技术

手工电弧焊的主要特点是必须通过手动操作来完成焊条的焊接。它的最明显的优点是焊接焊条上所融化的药皮会随空气氧化形成气体和熔渣。这样就有效地避免了周围空气对焊接熔池的不利影响，手工电弧焊的设备非常简单，便于携带与操作，手工电弧焊的使用范围也非常广，多种材料都可以由它单独焊接完成，焊接的方位也非常全面，在工业生产中很受欢迎。

3、电渣焊技术

电渣焊是以电流熔渣作为热源的焊接技术。它的工作原理是在电流的作用下将熔渣融化来填充母材和金属，待熔渣冷却后将金属原子进行焊接。电渣焊主要适用于厚板材的焊接，而且它具有很强的预热与加热功能，在焊接过程中，焊接密度好，不会形成气孔和裂纹。但是电渣焊在高温下工作，容易出现过热现象。在操作的过程中，需要添加特殊材料来弥补其韧性差的特点。

4、气体保护电弧焊

气体保护焊主要是利用电极间气体和高温电弧热作用的原理把焊丝和焊件的电弧融化供应给母材和焊丝。在持续不断地电弧融化中形成熔池和焊缝。熔化极气体保护焊主要分为氩弧焊和二氧化碳气体保护焊两种。它的优点是以焊丝作为电极，焊接的质量和过程都比较易于控制；熔深大；生产效率很高，对板材的厚度和部位没有特殊的要求，自动化的程度也比较高。

三、锅炉压力容器的焊接材料

选择耐热钢焊接材料时，焊缝金属的强度指标需要和母材保持一致，也就是等强焊接。不仅需要保证焊缝金属和母材在常温状态下强度一致，还要保证在高温状态下焊缝的强度不低于母材的标准值。焊接材料中的C含量对焊缝金属的影响较大，应保证焊材C含量低于母材的C含量，避免焊缝金属产生裂纹。

四、锅炉压力容器的焊接工艺

1、底层焊

通常底层焊采用的都是氩弧焊。其流程是由上至下，开始方式为点焊方式。同时还要进行底层焊的检查，以保障底层焊接的均匀性，尽可能的降低产生裂纹的可能性。

2、中层焊

在进行中层焊接之前，要对已焊焊缝进行检查与清理。如果焊接不合格，要重新焊接的话，要保证底层焊缝的接头与焊缝接头保持十毫米以上的距离。通常，中层焊接都会选择直径在3.2mm的焊条进行焊接，同时其焊缝的厚度要大于焊条直径，一般是不大于焊条直径加2mm。

3、表层焊

表层焊接要考虑到焊缝已焊接厚度，并将其作为焊条直径的参考标准。每根焊条的起弧与收弧位置都要错开中层焊缝接头，同时还要确保表层焊缝的均匀完整，确保压力容器的表面圆滑过渡。

4、焊后热处理

压力容器焊后热处理是非常重要的一个环节。其可以有效的将焊接的残余应力消除，避免产生冷裂纹，将焊接接头的力学性能加以优化。通常压力容器焊后热处理有三种方式，及消除应力后的处理、后热处理和改善焊接接头性能的焊后热处理，要结合不同的情况选择恰当的方式。

5、焊接质量检验

容器焊接过程结束之后，树立严谨的态度对待每一步操作。紧跟着一个检验过程，而焊后检验也就意味着焊接工作的完成，焊接后检验是压力容器焊接的最终步骤。压力容器焊接检验主要包括两种方式，第一破坏性检查，第二非破坏性检验，即无损检验。经过破坏性检验之后，压力容器会完全被破坏，与原设计的容器标准不符，进而导致压力容器不能出厂，简单来说，生产出的压力容器的作用只是一个试验品。破坏性检验一般都在极限条件下应用，用来检验压力容器自身的耐压程度。通常利用破坏性检验时，试件的性能、焊接工艺、焊接环境以及焊接流程都要符合其所代表的标准，从而符合试件的要求。另外，非破坏性检测手段则以无损检测为主，常用手段包括射线检测、声波检测等。当前，无损检测的应用范围较广。

五、焊接技术未来发展展望

在锅炉压力容器发展的时间内，其焊接技术的发展主要表现在新钢种焊接技术的发展与完善，同时也提升了焊接接头的性能。综合来说，压力容器焊接材料也是逐渐向自动化、智能化方向发展变化，尤其是药芯焊接产品的数量呈现不断增多的态势。压力容器焊接技术实现现代化主要体现在其焊接工艺以及焊接装备的现代化。压力容器焊接技术的现代化发展可以保证焊接出的压力容易拥有较高的质量。当今时代是技术高速发展的时代，焊接技术需要不断引进高新技术，才能快速实现装备和工艺的现代化，构建焊接专业系统及焊接数据库，帮助焊接生产尽早实现现代化的管理，有效控制整个焊接过程，提升焊接技术水平，提高焊接生产率与质量。

结语

压力容器是能够承载一定压力的容器，主要用于气体或液体的储存，这是中国作为装备制造业大国的标志，是生产工业发展完善与否的体现，而焊接技术是压力容器保证质量的基础，而在实际焊接中经常出现裂纹、咬边、气孔等现象严重影响了压力容器的质量，影响容器的气密性，甚至有可能会给人们带来人身和财产损失，因此压力容器焊接技术的优化是十分必要的。本文主要分析了压力容器的焊接特点及焊接方法，并由此探讨了锅炉压力容器的焊接工艺，以供参考。

参考文献：

[1]刘家生，郑力.钢制锅炉压力容器筒节纵焊缝端部产生裂纹的原因及其预防措施[J].科技与企业，2014，04：330.

[2]申露波，郭一.浅谈锅炉压力容器压力管道安装监督检验[J].科技展望，2014，13：109.

[3]刘威，李涛，郑津洋，陈志伟，杨国义，寿比南，郭伟灿.超高压容器规范标准最新进展[J].压力容器，2014，12：47-54.

[4]李超胜.15CrMoR（H）反应器焊接工艺研究[D].西安石油大学，2014.

[5]臧弋心.电磁检测管道焊接残余应力方法的开发与实验研究[D].北京化工大学，2014.