压力容器焊接技术分析

压力容器焊接技术分析

王文增 张颖 鲁克莹

中油管道机械制造有限责任公司 河北省廊坊市 065000

摘要：压力容器制造进程中的焊接质量占有重要的地位，从某一方面来分析，焊接的质量对压力容器的最终质量具有至关重要的作用。于是，焊接水平的大小极大地影响了压力容器制造的进程。最近几年，在封头以及筒体等焊接技术中，压力容器的焊接工艺慢慢地向数字化技术转化，可以满足非常多的需求，进一步实现自动化。基于此，本文将对压力容器焊接技术进行分析。

关键词：压力容器；焊接技术；技术分析

1 压力容器焊接技术概述

1.1 压力容器焊接的特点

压力容器主要应用于航空航天、石油化工、能源工业等领域中，主要包括反应容器、换热容器、贮运容器和分离容器。压力容器具有广泛的功能和用途，其使用范围非常广泛，包括低温、高温、负压、超高压、强腐蚀、强辐射、无腐蚀和无辐射。因此，不同用途的材料和板材厚度有不同的选择，因此需要采用不同的焊接工艺，以确保压力容器具有良好的密封性和承压能力。对于焊接母材为低合金高强钢的材质，因为含有碳、锰等元素，所以在焊接时容易出现淬硬，如果刚性较大或者约束应力高，就会出现冷裂纹，这些都是焊接中容易出现的质量缺陷，直接影响到压力容器的密闭性和承压能力。为了适应工业生产的需要，压力容器逐渐向大型化方向发展，使用的板材厚度增加，这对焊接技术提出了更高的要求。有些压力容器的结构比较复杂，在焊接90°弯管时，会增加焊接难度。这些都对焊接技术有较高的要求，所以为了适应压力容器焊接需要，焊接技术需要向机械化、自动化和智能化的方向发展，不断提高焊接水平和质量，为促进我国的工业发展奠定良好的基础。

1.2 压力容器焊接技术的缺陷

压力容器在焊接过程中经常出现诸如边缘错位或施工过程中变形等缺陷，这些缺陷将直接影响压力容器的使用。有时，由于电流速度过快，导致焊接电流过大或压力容器出现缺陷或咬边，这不仅会干扰焊接操作，还会影响压力容器的质量。有时还会由于人员的工作失误而出现残渣，既降低了压力容器的密封性，又为后续使用留下了隐患。另外，焊接接头中的金属没有熔合好，这也是导致压力容器破裂的主要因素。

1.3 压力容器的焊接工艺流程

压力容器焊接技术的主要过程是焊接设备的使用、工作检查、材料管理等。为了提高压力容器的耐久性，必须定期对焊接设备进行维护，以便设备能够安全运行。此外，应对电流表和电压表进行维护和检查，以确保设备正常运行。另外，有必要选择合适的焊接材料并满足压力容器的要求，以避免诸如材料混淆和错误之类的问题；有必要检查焊接操作，详细检查焊接材料，准确控制焊接速度、时间、温度等数据，并按标准进行焊接；有必要在焊接后检查压力容器的耐压性，并确保压力容器可以有效使用。

2 压力容器焊接技术要点

2.1 接管自动焊接

2.1.1筒体以及接管之间的自动焊

马鞍式的埋弧焊接设备的运动轨迹不能满足各类焊接设备的具体需求，不能与窄间隙坡口一起使用。在这种情况下，可以引进一种新的喷嘴鞍式埋弧焊设备。该设备采用的控制方法非常方便高效，适应性强，具有一定的自动化特点。接管内径有利于实现自动化马鞍式的埋弧焊接设备的基本原理，通常情况下使用四连杆夹紧的方式，进一步实现定心的自动化；这个焊枪的运行轨迹的焊接参数是通过筒体以及接管的直径所得到的，焊接模型在参数的作用下可以处在自动化声场当中；通过人机交互界面可以更好地对焊接的所有参数进行调节，使得多道实现焊接，另一方面，焊接中的焊道可以进行自动排列。

2.1.2接头以及焊管之间的自动焊接

头部和喷嘴有两种喷嘴焊接方式，即非向心和向心，头部的喷嘴埋弧有六个移动轴。首先由设备进行自动对中，然后进行自动焊接。通过焊枪完成接管外壁的自动化寻位，使接管中心线成为焊枪旋转的重心，与人工定位比较，这个策略的效率具有较大的上升空间。然后再从焊丝的端部顺着坡口底部进一步处理自动寻位，详细记录焊接高度的改变，进一步提升全面跟踪技术，最后让非向心接管进行焊接。

2.2 埋弧焊

埋弧焊是焊接技术机械化和自动化的体现。与传统的焊接方法不同，埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧，由机械完成引弧、送丝、电弧移动和收尾。埋弧焊具有熔深大、焊缝金属杂质少、焊缝质量高、辐射小等优点，被广泛应用于压力容器的壁板焊接和筒体接头焊接中，并可大量焊接。埋弧焊适用于较厚较长的直线或者直径较大的环形焊缝中，但是对于倾斜度较大或者结构比较复杂的焊缝却无法有效应用，较手工电弧焊灵活性差。因为是机械化焊接，所以在准备工件以及装配时会耗费大量的时间。由于焊接时无法直观看到焊缝和熔池状况，所以对焊接工艺有较高的要求。

2.3 承装腐蚀介质的压力容器焊接技术

目前新的表面处理方法是电渣表面处理。与以往的带式埋弧堆焊相比，它具有熔化效率高、熔深均匀、稀释率低等优点。单层表面处理可以满足性能要求，同时减少工作量，表面处理层形成良好，不容易产生夹渣、表面质量差、平坦度低等缺陷。助焊剂只需要在焊接方向的正面遮盖，而埋弧焊必须用焊剂覆盖整个焊接区域。

2.4 窄间隙埋弧焊

在厚壁压力容器中，如果壁厚≥100mm，使用普通U型会造成一定的材料能量损失和工时损失。近年来，我国在窄间隙埋弧焊方面做出了很大努力，一些企业采用窄间隙焊接。但是，对窄间隙焊接方法还不太了解，有的觉得在厚壁容器焊接中效率非常重要，于是，间隙更小，效果会更好。可偏偏不是这样，厚壁容器的质量才是最具价值的，原因是假如没有进一步实施焊接，就不能进一步修复小间隙的焊缝，有的甚至不好处理，应该对坡口实施再加工处理，综合效率也很低。应该进一步关注窄间隙埋弧焊所使用的设备的关键功能与基本功能，必须要具备良好的跟踪功能；每个焊接道应该和坡口侧壁进一步熔合，以及不能添加母材金属，原因是母材具有很高的含碳量；焊道应该保证宽、薄，在进行焊接的过程中，热量还可以不断传递，更好地提升了过热粗品区的性能；不但它的熔敷效率非常高，而且还不会威胁母材的热影响区。例如，确保了双侧横向的平稳性，完成了跟踪的自动化；在开展焊接的进程中，确保了坡口侧壁每处焊接的匀称性；改进了以前焊接技术下热粗晶区的缺点，对焊接焊道实现了全面的热处理等。窄间隙埋弧焊技术的出现，把压力容器焊接带上了一个全新的发展征程，完善了以前焊接技术的缺点。

2.5 手工电弧焊

手工电弧焊是早期的焊接技术，主要由操作焊条的焊接人员完成。电极和工件之间的电弧将熔化金属棒和工件表面，形成焊接熔池，为了避免熔池与氧气的接触，金属棒上的药皮熔化后会形成气体及熔渣以此来保护熔池。这种焊接方法灵活易操作，能够进行全位置多种材料的焊接。但是因为受到焊条长度的限制，只能进行较短焊缝的焊接，在焊接完成后需要清除焊道上的熔渣。因为是手工操作，所以焊接质量会受到焊接人员技术水平的影响，焊接效率不高，在焊接技术向机械化和自动化发展的背景下，这种焊接技术应用范围不断缩小。

3 结束语

简而言之，目前焊接制造技术的水平很高且影响力很强，并且在大型压力容器内的运用更加突出。现阶段我国应该建立制造厂，这可以促进压力容器的进一步发展。但是，焊接设计制造需要进一步与内部取得一定的联系，有利于焊接装备的正常进行，让国内的焊接生产能够与时俱进。

参考文献：

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