試論壓力容器焊接新技術(shù)的應(yīng)用

喬霞

摘 要：壓力容器的應(yīng)用范圍隨著其制作工藝的提升和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而逐步擴(kuò)大，在這種情況下，對(duì)于壓力容器的質(zhì)量和加工效率也有了更高的要求。以往的焊機(jī)技術(shù)存在很大的局限性，難以滿足新形勢(shì)下的生產(chǎn)需求，而新技術(shù)的誕生則很好的解決了這一問(wèn)題。本文首先對(duì)壓力容器及其焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，然后分析了目前應(yīng)用最為廣泛的三種新型焊接技術(shù)。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

引言

目前，壓力容器在化工、機(jī)械、石油加工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，由于其制造工藝復(fù)雜，對(duì)各個(gè)制作環(huán)節(jié)都有非常高的要求。其中，焊接處理直接影響著壓力容器的使用安全和使用壽命，是重點(diǎn)工序之一。為了提高其生產(chǎn)質(zhì)量，近年來(lái)誕生了新型焊接技術(shù)，有效解決了以往焊接操作中的多項(xiàng)技術(shù)難題，下文將進(jìn)行具體的分析。

1.壓力容器焊接技術(shù)的概述

壓力容器的最高工作壓力在0.1MPa以上，且容積大于25L，工作的介質(zhì)是液化氣體或者氣體，由于其在工作的過(guò)程中溫度相對(duì)較高，因此一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成泄露或者容器破壞的現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重情況下，還會(huì)造成加大的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。壓力容器的制造過(guò)程也比較復(fù)雜，工序繁多。其中，焊接處理是其重點(diǎn)工序之一，利用高熱和高壓技術(shù)，將同種或異種材料永久性的結(jié)合在一起。焊接的質(zhì)量直接影響著壓力容器的使用，這就要求不斷提高焊接技術(shù)，并加強(qiáng)對(duì)焊接過(guò)程的管理。隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新型焊接技術(shù)被研究出來(lái)，有效提升了壓力容器的焊接質(zhì)量和使用安全，下面對(duì)新型焊接技術(shù)和應(yīng)用方法進(jìn)行重點(diǎn)介紹[1]。

2.窄間隙埋弧焊接技術(shù)

在制作壓力容器的過(guò)程中，有些容器的壁厚值比較大，當(dāng)厚度超過(guò)100mm時(shí)，利用傳統(tǒng)的U型坡口焊接技術(shù)就無(wú)法達(dá)到滿意的焊接效果。而窄間隙氬弧焊可以有效保證這種情況下的焊接質(zhì)量，減少不必要的資源浪費(fèi)。這種焊接技術(shù)是在傳統(tǒng)的焊接方法和工藝上演變而來(lái)的，綜合利用的保護(hù)氣和特殊的焊絲，還有現(xiàn)在較為先進(jìn)的焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)以及導(dǎo)入技術(shù)等。在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，窄間隙埋弧焊技術(shù)受的越來(lái)越廣泛的關(guān)注，并得到了良好的實(shí)踐效果。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)包括：第一，有著極高的焊接速度，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。第二，節(jié)約了焊絲和電能等大量資源，能夠減少生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。第三，在實(shí)際的焊接過(guò)程中，前道焊道可以預(yù)熱后面的工序，而后面的工序在進(jìn)行時(shí)又能對(duì)前面的焊道進(jìn)行回火，這樣一來(lái)就極大的保證了焊接質(zhì)量。第四，熔敷率比較高，能夠提升焊接效率，并且在熱輸入量較大的情況下也不會(huì)對(duì)母材的性能產(chǎn)生影響[2]。

我國(guó)自行研發(fā)的雙絲窄間埋弧焊的專利技術(shù)就是在充分考慮上述優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上而誕生的，其中兩根焊絲的布置呈現(xiàn)出空間交叉的形式，這種形式的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)壓力容器壁的厚度過(guò)大時(shí)保證焊接質(zhì)量和焊接效率的統(tǒng)一性。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行埋弧焊的過(guò)程中，無(wú)法避免的會(huì)出現(xiàn)電流波動(dòng)，如果焊絲是垂直且指向側(cè)壁的話，在電流波動(dòng)系數(shù)過(guò)大的情況下，就很容易使焊絲熔于側(cè)壁中，降低焊縫金屬成分的均勻性。利用雙絲窄間埋弧焊技術(shù)時(shí)，前絲是向側(cè)后方傾斜的，焊絲的端頭要靠近側(cè)壁，從而保證電弧能夠?qū)?cè)壁進(jìn)行均勻的熔合，但是又可以避免對(duì)側(cè)壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷。而后絲是垂直向下并且離側(cè)壁比較遠(yuǎn)，這樣電弧有利于形成比較寬而且薄的焊道，能夠在提高熔敷效率的同時(shí)，利用后續(xù)的焊道焊接時(shí)所產(chǎn)生的熱量和改善影響區(qū)中的過(guò)熱粗晶區(qū)的組織情況。

3.接管自動(dòng)焊接技術(shù)

在壓力容器的制造過(guò)程中，接管的焊接一般分為兩種情況：一是接管和封頭的焊接以及接管和筒體的焊接。利用階段自動(dòng)焊接技術(shù)，能夠提高壓力容器接管焊接的質(zhì)量。第一，接管和封頭的自動(dòng)焊接。接管和封頭有兩種焊接形式，一種是向心接管焊接，另一種是非向心接管焊接。封頭接管埋弧自動(dòng)焊機(jī)一共有6個(gè)懸掛于十字操作機(jī)上的運(yùn)動(dòng)軸，在進(jìn)行焊接處理之前，首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)定心，具體的操作方法是：利用焊槍對(duì)接管的外壁進(jìn)行自動(dòng)尋位，保證焊槍的旋轉(zhuǎn)中心自動(dòng)定位在接管的中心線上[3]。和傳統(tǒng)的人工定位方法相比，不僅能夠提高定位的精準(zhǔn)度和提高了定位的速度，減少施工時(shí)間。自動(dòng)定心結(jié)束之后，要通過(guò)焊絲端部進(jìn)行自動(dòng)尋位，并將焊縫高度方向上出現(xiàn)的改變記錄下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，完成對(duì)非向心接管的焊接。由于該設(shè)備還配有跟蹤傳感器，因此在自動(dòng)焊接過(guò)程中能夠一直跟蹤到接管的外壁，這樣就保證了焊材和坡口側(cè)壁距離的一致性。第二，接管和筒體的自動(dòng)焊接。馬鞍形狀的埋弧焊接設(shè)備在以往的焊接技術(shù)中被普遍運(yùn)用，但是對(duì)壓力容器制造工藝技術(shù)要求的不斷提高，這種設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足制作要求。當(dāng)壓力容器的厚度比較大時(shí)，就會(huì)存在窄間隙坡口，那么馬鞍形狀的埋弧焊接技術(shù)就沒(méi)辦法完成相應(yīng)的操作。在這種情況下，利用接管自動(dòng)化焊接技術(shù)，能夠保證施工質(zhì)量。其中，接管的實(shí)際內(nèi)徑采用四連桿夾緊的方式保證自動(dòng)定心的精確性，焊接對(duì)象的筒體和接管直徑值焊槍運(yùn)行軌跡的主要參數(shù)，通過(guò)人機(jī)交互的操作界面，能夠直接對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的焊接作業(yè)[4]。

4.彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)

很多壓力容器在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中接管內(nèi)壁都會(huì)出現(xiàn)一定程度的腐蝕現(xiàn)象，這不利于延長(zhǎng)其使用壽命，并埋下安全隱患。因此，在制造壓力容器時(shí)，需要在接管內(nèi)壁堆焊不繡鋼耐磨層，以提高其使用壽命和安全性能。但是，由于30°彎管內(nèi)壁堆焊無(wú)法滿足90°彎管堆焊的要求，需要先將90°的彎管分成三個(gè)部分，然后進(jìn)行分別焊接，焊接完成之后再組合到一起，才完成了整個(gè)焊接工序。很明顯，這樣的焊接方法非常繁瑣，并且極大的延長(zhǎng)的焊接的時(shí)間，在焊接過(guò)程中還容易發(fā)生意外。彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效解決這一問(wèn)題。

第一，30°彎管內(nèi)壁堆焊。操作方法：彎管的曲率半徑和內(nèi)徑是該技術(shù)實(shí)施的參數(shù)。首先，利用5軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)，按照既定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自動(dòng)焊道焊接。在這個(gè)過(guò)程中，要注意始終保持旋轉(zhuǎn)的勻速性，每焊一圈，就要進(jìn)行一次擺角變位。第二，90°彎管內(nèi)壁堆焊。操作方法：把工件安裝在二維變位機(jī)上面，利用工件的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)焊接，這種方法最大的優(yōu)勢(shì)是，工件在選擇過(guò)程中可以保證每個(gè)焊道都能夠保持平焊。除此之外，該焊接技術(shù)使用的焊槍是安裝在三維的導(dǎo)軌上面的，可以保證焊槍進(jìn)行自動(dòng)變化，提高了整體的焊接質(zhì)量。彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，能夠使焊接速度始終處于平均狀態(tài)下，而焊縫和焊槍又一直在同一個(gè)垂直平面內(nèi)，還能夠使堆焊層的厚度始終保持均勻性和一致性。

5.結(jié)論

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著對(duì)壓力容器制造工藝要求的不斷提高，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)其制作需求?？紤]到壓力容器應(yīng)用的廣泛性，必須在制作過(guò)程中融入新型焊接結(jié)束，以提高其制作效率和質(zhì)量。本文提到的三種焊接技術(shù)，有各自的優(yōu)勢(shì)和局限性，并適合運(yùn)用在不同的制造階段，因此需要根據(jù)實(shí)際的工序，選擇合適的焊接技術(shù)。并且，為了不斷提升壓力容器的制作水平，在后期的制造過(guò)程中，還要不斷開(kāi)發(fā)新型的焊接技術(shù)，使其滿足不同狀態(tài)下的生產(chǎn)需求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊影襯，孫艷力.關(guān)于壓力容器焊接技術(shù)有效應(yīng)用研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊.2014，（05）：117.

[2]藺向宏.淺析壓力容器焊接新技術(shù)[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品.2014，（11）：193.

[3]寇繼超.探究壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì).2015，（07）：2466.

[4]林尚揚(yáng)，于丹，于靜偉.壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用[J].壓力容器.2009，（11）：02.