壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用分析

陳浩

摘 要：自從進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，因此，對(duì)壓力容器的制造技術(shù)提出了更高的要求。在眾多的壓力容器焊接技術(shù)中，我國(guó)自創(chuàng)的雙絲窄間隙埋弧焊技術(shù)更是優(yōu)勢(shì)凸顯，同時(shí)總結(jié)了大量的經(jīng)驗(yàn)。本文主要是對(duì)當(dāng)前壓力容器的最新焊接技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：窄間隙焊接；接管；堆焊

在壓力容器的制造過(guò)程中，最重要的是焊接技術(shù)，想要制造優(yōu)質(zhì)的壓力容器，就必須具備好的焊接技術(shù)。因此，提高焊接技術(shù)是提高制造業(yè)生產(chǎn)水平的最主要的因素之一，這已成為每個(gè)制造業(yè)企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。伴隨著信息時(shí)代的到來(lái)，壓力容器中的筒體、封頭等控制技術(shù)逐漸被數(shù)字化控制取代，這樣能夠大大提高生產(chǎn)效率，更好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

1 壓力容器與焊接技術(shù)

所謂的壓力容器，指的是能夠承載一定壓力的密閉設(shè)備，其應(yīng)用非常廣泛，包含多個(gè)化工行業(yè)，主要是用來(lái)承載各種工業(yè)氣體或者液體。焊接的主要步驟是用高熱或者高壓或者兩者并用，對(duì)同種或者不同種的材質(zhì)進(jìn)行永久性的結(jié)合，是應(yīng)用較為廣泛的一種工藝。焊接技術(shù)具有很多的分類。在制造壓力容器時(shí)，需要對(duì)壓力容器的殼體和封頭等多處部分進(jìn)行焊接。因此，一種好的焊接技術(shù)，能夠大大提高壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)其可靠性，同時(shí)，減少生產(chǎn)過(guò)程中的成本造價(jià)，提高生產(chǎn)效率。

2 幾種主要的焊接技術(shù)

2.1 窄間隙埋弧焊技術(shù)

在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)壓力容器壁較厚的情況，像厚度超過(guò)100mm。在出現(xiàn)這種情況時(shí)，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)往往不能很好的解決，不僅會(huì)浪費(fèi)大量的資源和人力，同時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量也很難令人滿意，這時(shí)，新型的窄間隙埋弧焊技術(shù)能夠很好的解決這些問(wèn)題。

窄間隙埋弧焊技術(shù)是在傳統(tǒng)焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善的，將特殊的焊絲和保護(hù)氣應(yīng)用在其中，同時(shí)，引進(jìn)了一些先進(jìn)的導(dǎo)入技術(shù)和跟蹤技術(shù)，大大提高了焊接的質(zhì)量。自從該技術(shù)投入生產(chǎn)，越來(lái)越受到廠家的重視。然而，厚壁的壓力容器對(duì)焊接的質(zhì)量要求較高，當(dāng)出現(xiàn)焊接問(wèn)題時(shí)，修復(fù)較為困難，甚至無(wú)法處理，較高的穩(wěn)定性要求，使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本提高，但效率卻大大降低。

總的來(lái)說(shuō)，窄間隙埋弧焊技術(shù)的應(yīng)用還是比較有前景的。其具有較多的優(yōu)勢(shì)：首先能夠提高產(chǎn)品的焊接效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率；然后，由于其技術(shù)的改革，對(duì)資源的利用率高，節(jié)省了很多不必要的材料和電能的損耗；然后，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)中，兩道工序之間還能進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，前道工序能夠?yàn)橄乱坏拦ば蜻M(jìn)行預(yù)熱，后一道工序能夠?yàn)榍耙坏拦ば蜻M(jìn)行回火，這樣使焊接的接頭機(jī)械性能大大提高；除此之外，還能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的殘余應(yīng)力和形變，提高了企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平。當(dāng)然，任何技術(shù)都不是完美的，窄間隙埋弧焊技術(shù)同樣，其擁有較多的優(yōu)勢(shì)，此外，也具有一些不可避免的缺點(diǎn)，像出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，修補(bǔ)工作較為困難，同時(shí)，由于其要求較高，裝配所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)人員的技術(shù)要求較高等。

2.2 接管自動(dòng)焊接技術(shù)

接管的自動(dòng)焊接分為兩種，一種是接管和筒體的焊接，另一種是接管和封頭的焊接，這兩種情況一般都采用接管插入的形式進(jìn)行焊接。

首先是接管和筒體的自動(dòng)焊接，在當(dāng)前的生產(chǎn)要求下，傳統(tǒng)的馬鞍形埋弧焊技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要，同時(shí)，對(duì)于厚度較大的壓力容器，也不再適用，無(wú)法處理窄間隙坡口的焊接工作。在這種形式下，近幾年新興的接管馬鞍形埋弧焊技術(shù)逐漸成為良好的選擇，其自身具有較高的自動(dòng)化水平，具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，同時(shí)，在生產(chǎn)中控制較為便捷，逐漸成為企業(yè)的首選。

自動(dòng)化馬鞍形埋弧焊技術(shù)的自動(dòng)化原理主要是由接管的內(nèi)徑?jīng)Q定的，通過(guò)四連桿夾緊的方式，實(shí)現(xiàn)最終的自動(dòng)定心目標(biāo)。在焊接過(guò)程中，焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡是由所焊接的對(duì)象的筒體和接管的直徑?jīng)Q定的，通過(guò)相關(guān)的焊接參數(shù)，建立合適的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)焊接的完全自動(dòng)化。除此之外，其自身的人機(jī)界面能夠?qū)⒑附舆^(guò)程中所有數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行顯示，從而對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多工序連續(xù)進(jìn)行。

另一種是接管與封頭的自動(dòng)焊接，這種焊接方式包含兩種形式，分別是向心接管焊接和非向心接管的焊接。在進(jìn)行自動(dòng)焊接之前，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)定心，然后通過(guò)焊槍尋位接管外壁，使焊槍的旋轉(zhuǎn)中心能夠自動(dòng)定位在接管的中心線上，這種定位系統(tǒng)能夠大大提高生產(chǎn)過(guò)程中的定位效率。

2.3 彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)

在實(shí)際使用中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的嘗試后，發(fā)現(xiàn)壓力容器的接管內(nèi)壁在使用一段時(shí)間后，很多都會(huì)出現(xiàn)一定程度的腐蝕。因此，在進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)壓力容器的接管內(nèi)壁焊接層進(jìn)行堆焊操作，將不銹鋼耐磨層堆焊在接管內(nèi)壁上，能夠大大提高產(chǎn)品的使用壽命。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，這種操作的難度是較大的，在進(jìn)行焊接工作時(shí)，當(dāng)30°的彎管內(nèi)壁堆焊設(shè)備無(wú)法滿足90°的彎管內(nèi)壁焊接要求時(shí)，可以將90°的彎管內(nèi)壁焊接過(guò)程分為3個(gè)部分來(lái)進(jìn)行，然后對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行焊接，在每部分焊接完成后，將三個(gè)部分組合在一起。但是，這種操作過(guò)程不僅繁瑣，同時(shí)效率較低，無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要。因此，彎管內(nèi)壁自動(dòng)堆焊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

對(duì)于30°的彎管內(nèi)壁堆焊，主要操作是：首先自動(dòng)對(duì)焊機(jī)利用自身的5軸進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型對(duì)焊槍進(jìn)行排列，然后保持工件3軸運(yùn)動(dòng)，焊接機(jī)頭進(jìn)行2軸運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的參數(shù)根據(jù)彎管的曲率半徑和內(nèi)徑進(jìn)行計(jì)算。然后是90°的彎管內(nèi)壁堆焊，這種情況是沿著彎管母線的縱向自動(dòng)進(jìn)行焊接的，主要操作是利用二維變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)對(duì)每條焊道進(jìn)行焊接，同時(shí)，在三維導(dǎo)軌上安裝90°彎曲焊槍，從而保證焊槍的自動(dòng)變位。

3 總結(jié)

總體來(lái)看，我國(guó)的壓力容器焊接技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，各種新型的焊接技術(shù)不斷出現(xiàn)，并逐漸應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。伴隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)的壓力容器焊接技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，品質(zhì)不斷提高。

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