特种设备压力容器焊接方法的选择分析

特种设备压力容器焊接方法的选择分析

杨冰

浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310020

摘要：随着我国工业的蓬勃发展，对于压力容器的要求逐渐提高。焊接技术作为生产过程中的关键部分，其工艺技术与质量是至关重要的。压力容器的使用条件苛刻，受温度、压力、介质、时间等多种因素的影响且极易发生生产安全事故，因此人们对压力容器的质量要求严格。焊接技术在压力容器的制作过程中发挥着关键性作用，焊接质量的高低直接影响着压力容器的性能。文章根据压力容器的工作性能，研究特种设备压力容器焊接方法的选择。

关键词：特种设备；压力容器；焊接方法；选择

引言：特种设备指的是具有一定危险性的设备，这类设备的对制作的精度要求很高，否则日后的使用当中会威胁到人员生命安全。压力容器是一种典型的特种设备，对于不同的需求和使用环境，往往需要采用最为合理的方式进行焊接，才能保证压力容器的质量。

一、弯管内壁堆的焊接技术

压力容器在长期使用过程当中，会由于腐蚀等情况产生破损，导致压力容器的使用寿命大幅度降低。为了规避压力容器被迅速腐蚀，延长压力容器的使用时间，要实施不锈钢涂层相关的焊接工作，一般直管内堆焊操作比较简单，可是针对弯管内壁实施堆焊操作是有很大难度的。对于弯曲角度上存在的不同，操作的难易程度也是不同的。弯管内壁堆焊通常有两种角度形式，即30°和90°，30°弯管内壁堆焊操作的难度并不高，可是90°弯管内壁的堆焊操作难度就非常大。

在对30°弯管实施内壁堆焊操作的时候，需要基于圆周环向实施焊接操作，当前焊接设备已经能够五轴协动了，因此可以使用特殊形式的数学模型进行带动，让焊道能够自动排列。基于数学模型的实际应用，设备中的胡建亚能够进行自动跟踪，确保自动焊接操作的稳定性与整体性。

在对90°弯管内壁实施焊接操作的时候，要沿着弯管母线纵方向实施自动堆焊，通常会使用熔化极气体保护焊的方式来实施焊接操作。在二维变位机的实际安装过程中，确保旋转的工作状态。当工件需要进行翻转的时候，一定要确保焊道是水平的，并且把焊枪安置在三维导航上边，让焊枪能够保持位置的自动变换。

当前伴随弯管内壁堆焊相关技术的进步与发展，弯管内壁的堆焊技术也实现稳定发展，规避生产过程形成的资源浪费情况，降低压力容器的价格。当前，弯管内壁堆焊技术在压力容器生产中被广泛应用，并且获得比较好的成效，在实际工作中，其具有较强的应用优势。

二、压力容器焊接的常见问题

（一）焊缝布置不合理

压力容器对焊缝的技术要求较高，焊缝作为容器中最薄弱的部分，需要技术人员提高焊接水平，强化焊缝的抗压性。工人在进行容器焊缝的过程中极易出现焊缝重叠、交叉、距离过近、焊层过薄等现象，从而造成容器的抗压能力下降。

（二）焊缝余高过量或未填满

焊缝余高过量是指焊接人员在焊接完成后焊接缝隙远高于母材，使得容器表面凹凸不平，严重影响容器抗压性的现象。这是焊接工人在进行焊接操作时，焊接手法不够灵活，移动焊条速度过慢、机器电流不稳定、焊接层数过多等因素导致的。焊缝未填满主要是指焊接处出现了连续的凹槽，使得容器表面不平整。出现这种情况的原因是焊接工人对焊接参数不明确、焊缝处没有充足的金属原料、焊条粗度不够、工人的焊接速度过快等。

（三）未熔合和未焊透

焊缝未熔合是指金属焊材与抗压容器没有充分熔化在一起，造成了容器的金属结构脆弱的一种现象。工人焊接之前没有细致检查容器表面，在进行压力容器焊接时往往没有明确焊接参数且焊接时间较短、移动焊条速度过快、手臂摆动幅度过大，使得焊缝未熔合。容器未焊透是指工人在操作过程中焊条的移动速度过快，导致焊缝根部与容器出现缝隙，未形成一条完整焊缝的现象。由于压力容器对技术要求极高，容器未焊透极易造成焊缝的抗压能力下降。容器在高强度作业过程中出现焊缝破裂，存在极大的安全隐患^[1]。

三、焊接方法的选择

（一）手弧焊

手弧焊是所有焊接方法中运用最早的焊接方法，也是目前应用最广的焊接方法，它采用的焊接方式主要是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用，熔渣的另一个重要作用是能够与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，从而改善焊缝金属性能。手弧焊操作比较简单、灵活，可以用于各种压力容器短缝或难以达到部位的焊接，焊接对象也很广泛，包括工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。

（二）埋弧自动焊

埋弧自动焊的焊接方法在压力容器的生产过程中是比较常见的焊接技术，即在焊剂保护层下的电弧进行燃烧焊接的方式，运用此种方法的优势在于不会产生电弧光外露，通过一层颗粒状的可熔化焊剂的覆盖将焊接的容器与空气隔开，避免对操作工人产生伤害，降低职业病对健康伤害的程度。采用埋弧自动焊的方式要注意使用裸焊丝，在埋弧焊接车中有一种自动变速的送丝机构和行走机构，在焊接的过程中自动形成美观的焊接缝，既能够保证焊接的质量，又不影响压力容器的外观欣赏。采用埋弧自动焊法一般适用于成批生产的中厚板结构的长直缝或较大直径的环缝的平焊和平角焊，对焊接钢板的厚度也有一定的要求，一般控制在6-60mm之间，材料一般为钢材，在压力容器中的大直径的管件焊接中得到广泛的应用。

（三）TIG焊法

TIG焊接的方式具有良好的气密性，能够有效的降低压力容器在焊接操作时产生的气孔，是一种不熔化极气体保护电弧焊。TIG焊接方式采用的热源是直流电弧，工作时的电压一般控制在10-95V之间，允许的最大电流可以达到600A。在焊接的工作中，要注意焊接机的正确连接方式，即采用工件连接电源的正极、钨极为负极，氩气作为焊接中的惰性气体，虽然这种操作方式能够提高工作效率，但是焊接的程序却比较复杂。目前市场上出现率和使用率最高的TIG焊法的焊机就是热丝自动焊接机，它的工作原理是在填充丝送到焊接池之前，通过利用电压恒定的交流电供压、让电阻加热到650-800℃之间的高温，然后就可以加速焊丝的融化，从而实现更好的封底，保证压力容器的封底质量。此种焊接方法可以用于压力容器筒体直径较小的焊接，最小的直径为1mm。

（四）MIG焊法

MIG焊法是通过使用融化电极、外加气体作为电弧介质，并可以保护金属熔滴、焊接池以及焊接区高温金属的电弧焊接的方式，主要是以氩气或氦气为保护气。焊接时采用的热源也是直流电弧，但是与TIG焊法不同是采用不同的极性，即采用工件连接电源的负极、钨极为正极。它的焊接优势在于方便各种位置的焊接，同时具备焊接速度快、熔敷率高的优点。此种焊接方法可以用于不锈钢、耐热钢材质的压力容器的焊接，可以保证压力容器的外观更有美感^[2]。

四、结束语

压力容器是一种特种设备，对质量的要求比普通的设备更高，爱生产的过程中，如果没有控制好设备的质量和方法，就会在日后的使用当中给使用人员带来巨大的威胁，并影响到生产工作的进行。为此，必须要根据实际的需求选择最合理的方法进行压力容器的焊接，保证压力容器的质量，从而保证压力容器操作人员的生命安全。不同的焊接方法有着不同的优势，适用于不同的情形，实际工作时，必须要了解每种方法的利弊，保证在选择时能够找到最为合理的焊接方式。

参考文献：

[1]赵东宁.特种设备压力容器焊接方法的选择分析[J].商品与质量,2019,000(009):123.

[2]王毅.特种设备压力容器焊接方法的选择分析[J].冶金丛刊,2019,004(003):117-118.