不同材質(zhì)壓力容器的焊接規(guī)程以及工藝分析

撰文/木合塔爾·買(mǎi)買(mǎi)提依明 別爾蘭·賈納依汗

■830011 新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 新疆 烏魯木齊

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不同材質(zhì)壓力容器的焊接規(guī)程以及工藝分析

撰文/木合塔爾·買(mǎi)買(mǎi)提依明 別爾蘭·賈納依汗

■830011 新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 新疆 烏魯木齊

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使用的設(shè)備、材料類(lèi)型逐漸多樣化，對(duì)制作過(guò)程提出了更高的要求。壓力容器應(yīng)用比較廣泛，發(fā)揮著重要的作用，因此加強(qiáng)壓力容器相關(guān)制作工藝的研究非常有必要，能夠保證設(shè)備的質(zhì)量，為其他工作的實(shí)施打好基礎(chǔ)。本文將以不同材質(zhì)壓力容器的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，分析焊接規(guī)程的差異，明確其中的注意事項(xiàng)，從而提高焊接工藝的水平，保證壓力容器的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：不同材質(zhì)；壓力容器；焊接規(guī)程；工藝分析

目前市場(chǎng)中，壓力容器的類(lèi)型比較多，使用的材料比較多樣。因此，在制作的過(guò)程中，對(duì)各種工藝的需求有所差異，應(yīng)該根據(jù)不同材質(zhì)的特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的處理措施，進(jìn)行科學(xué)的焊接，減少工作失誤，提高工作效率，而且能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，當(dāng)前沒(méi)有對(duì)焊接工藝進(jìn)行深入的研究，分類(lèi)不明確，制作中沒(méi)有明顯的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，容易出現(xiàn)一系列的質(zhì)量問(wèn)題，需要進(jìn)行全面深入的探究。

壓力容器的焊接規(guī)程概述

壓力容器的焊接規(guī)程是進(jìn)行焊接的操作標(biāo)準(zhǔn)，是保證質(zhì)量的主要依據(jù)。在進(jìn)行制定時(shí)，要有專(zhuān)業(yè)知識(shí)和很強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，焊接過(guò)程經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和修訂，已經(jīng)日趨完善。在新修訂的焊接規(guī)程中，包括多種材質(zhì)的類(lèi)型，例如鋼、鋁、鈦等。同時(shí)制定了進(jìn)行焊接的具體原則，對(duì)焊接規(guī)程和和焊接的具體細(xì)則的關(guān)系進(jìn)行了深入的探討和辨析；對(duì)各種材質(zhì)的型號(hào)進(jìn)行了分類(lèi)，對(duì)焊接的空間位置進(jìn)行了規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)在制定的過(guò)程中，參與人員廣泛，具有明顯的代表性。該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍廣、程度深，相對(duì)而言，比較先進(jìn)。

不同材質(zhì)壓力容器的焊接規(guī)程及工藝分析

a鋼制壓力容器

第一，使用的焊接方法。在實(shí)際操作中，要根據(jù)不同鋼材的使用特點(diǎn)進(jìn)行分析和選擇。適用的焊接方法有氣焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、氣電立焊等，類(lèi)型比較多樣。第二，焊接材料的選擇。在進(jìn)行碳素鋼的焊接時(shí)，如果是相同鋼號(hào)相焊，首先要對(duì)焊縫金屬的力學(xué)性能進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估，數(shù)值要大于或者等于母材規(guī)定的限值，保證符合具體的技術(shù)指標(biāo)。針對(duì)強(qiáng)度型低合金鋼，進(jìn)行相同剛號(hào)焊接時(shí)，相關(guān)的數(shù)值要求相同。耐熱性、低溫型低合金鋼、高合金鋼在進(jìn)行相同鋼號(hào)焊接時(shí)，對(duì)材料的力學(xué)性能要求相同，但高合金鋼焊接對(duì)耐腐蝕性也有一定的要求，需要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)不同型號(hào)的鋼材焊接，要求有所改變。例如不同強(qiáng)度的鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，焊接成果的抗拉強(qiáng)度數(shù)值，下限不能低于強(qiáng)度較低的抗拉強(qiáng)度值，上限不能超過(guò)強(qiáng)度較高鋼材的抗拉強(qiáng)度值。當(dāng)奧氏體高合金鋼化和碳素鋼等材料進(jìn)行焊接時(shí)，對(duì)抗裂性能、力學(xué)性能進(jìn)行保證。同時(shí)也要對(duì)溫度進(jìn)行合理的調(diào)控。當(dāng)溫度低于370攝氏度時(shí)，可采用鉻、鎳等焊接材料；當(dāng)溫度超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)，可以采用鎳基焊接材料。在焊縫時(shí)，可以采用逐漸過(guò)渡性的焊縫方式。

在該工藝的使用中，要從細(xì)節(jié)處做好防護(hù)保證質(zhì)量。在焊接材料方面，在使用之前，需要進(jìn)行一定的清理，去除上面的雜物和油污，保持材料的完整性能，控制材料的濕度。要做好材料的烘干，然后放置在合理的溫度之內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存。但是烘干次數(shù)不宜過(guò)于頻繁，三次最為適宜。進(jìn)行坡口制備階段，當(dāng)強(qiáng)度值低于一定的標(biāo)準(zhǔn)，冷加工和熱加工方式都可以進(jìn)行使用。當(dāng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，要采用冷加工的方式，熱加工容易對(duì)材料造成損壞。在坡口附近，要進(jìn)行全面的清理，為后期工作提供便利。同時(shí)要在焊接周?chē)龊梅雷o(hù)，避免出現(xiàn)電火花四濺的現(xiàn)象，對(duì)周?chē)h(huán)境造成干擾。在預(yù)熱階段，焊接材料的選擇要符合溫度要求高的鋼材，減少不必要的工作失誤。對(duì)于一些特殊性能的材料要在焊接完成時(shí)，立馬進(jìn)行后熱。例如冷裂紋比較敏感的鋼材等。溫度有一定的要求，通常200攝氏度和350攝氏度之間，要根據(jù)材料的厚度進(jìn)行確定后熱的時(shí)間和溫度。在這個(gè)過(guò)程中，可以進(jìn)行熱處理，一般是在焊接完成厚立即執(zhí)行，且不能和后熱重復(fù)實(shí)行。通過(guò)后熱，可以有效地改善材料的局部性能，進(jìn)行殘余作用力的消除。在進(jìn)行不同厚度材料的熱處理時(shí)，要明確焊接厚度確定的考慮因素，科學(xué)的進(jìn)行數(shù)值的選擇，熱處理的溫度不易浮動(dòng)過(guò)大，20度以?xún)?nèi)比較合理。一般情況下，要在壓力試驗(yàn)之前，可以從兩個(gè)部分進(jìn)行實(shí)施，可以采用爐內(nèi)整體加熱法或者是局部熱處理。局部熱處理中，要明確進(jìn)行熱處理的局部范圍，對(duì)于焊縫的寬度進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，清楚均溫帶的控制，其中任意一點(diǎn)的溫度，都要高于處理后的常規(guī)溫度。可以直接在焊接材料上進(jìn)行溫度的測(cè)量，保證焊接的牢固程度。同時(shí)，對(duì)于一些有特殊要求的壓力容器，例如盛裝強(qiáng)腐蝕性的、有害物質(zhì)、承受低溫的容器，要重新進(jìn)行熱處理，加大處理的難度。

b鋁制壓力容器焊接規(guī)程

首先，焊接方法的適用范圍。針對(duì)鋁材質(zhì)的壓力容器，可以采用氣焊、等離子弧焊等方式，效果比較理想，也比較符合該材質(zhì)的特點(diǎn)。在進(jìn)行焊接材料的選擇時(shí)，要保證材料的力學(xué)性能符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí)，對(duì)于抗腐蝕性也有一定的要求，相對(duì)來(lái)說(shuō)，要求鋁材料的純度要高，可以采用含錳鎂元素的焊絲。在使用中，要盡量保證焊絲的質(zhì)量，保證其性能，做好材料的檢查，避免有材料損壞的現(xiàn)象出現(xiàn)。在坡口處，首先要明確采用的坡口焊接方式和具體的尺寸，可以采用冷加工的方式，要對(duì)坡口焊接對(duì)象進(jìn)行清理，保持平整和清潔，對(duì)于一些比較頑固的附著物，可以采用化學(xué)添加劑的方式，進(jìn)行全面的清理，然后快速進(jìn)行焊接。在預(yù)熱階段，要對(duì)鋁制材料的厚度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度確定能夠進(jìn)行預(yù)加熱的范圍，將溫度進(jìn)行合理的控制。在具體的焊接過(guò)程中，要保持焊接環(huán)境的干凈和整潔。將溫度在合理的范圍之內(nèi)，如果溫度過(guò)高，焊絲熔化，要停止焊接做好清理；焊接后要進(jìn)行殘?jiān)那謇?，保持焊接材料的干凈。鋁材質(zhì)的壓力容器，不用進(jìn)行后期的熱處理和后熱等工作。

c鈦制壓力容器

在鈦制壓力容器的制作過(guò)程中，比較適用的焊接方法有鎢極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊等。在力學(xué)性能方面，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中的參照值進(jìn)行數(shù)值的確定。耐腐蝕性要大于相應(yīng)的母材要求，符合焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在坡口加工的時(shí)候，與鋼的加工方式存在差異，主要用冷加工的方式。采用熱加工，容易產(chǎn)生浮渣。在坡口附近要做好清理工作，表面可以采用化學(xué)、機(jī)械清理的方法進(jìn)行處理，進(jìn)行氧化物的去除，控制空氣中的水分，保持合適的干燥程度。對(duì)于已經(jīng)清理好的焊絲要嚴(yán)禁用手進(jìn)行接觸，減少其他元素對(duì)該材質(zhì)的污染；利用其他的一些焊接方式，保證焊機(jī)的牢固，在焊縫處，要特別關(guān)注，可以在兩端放置引弧板等。在焊接中，一般不進(jìn)行預(yù)熱，做好空氣中惰性氣體的防范。

結(jié)語(yǔ)

不同材質(zhì)的壓力容器焊接過(guò)程有一定的共性，但也存在差異。通過(guò)上述三種材質(zhì)的分析可見(jiàn)，在實(shí)際焊接的過(guò)程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，采用適宜的焊接方法和防范措施，保證焊接的質(zhì)量。

參考：

［1］魯果昌，叢軼，隋力等.對(duì)新版《壓力容器焊接規(guī)程》若干條款的不同認(rèn)識(shí)［J］.中國(guó)特種設(shè)備安全，2012，（6）：27-29.

［2］朱志明，郝剛，謝劍等.壓力容器焊接工藝制定與管理專(zhuān)家系統(tǒng)［C］.//二十一世紀(jì)中國(guó)焊接技術(shù)研討會(huì)計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文集.2004：308-314.

［3］朱志明，郝剛，謝劍等.壓力容器焊接工藝制定與管理專(zhuān)家系統(tǒng)［J］.電焊機(jī)，2005，35（4）：14-19.

［4］李嗣明，唐效言，李娟娟等.壓力容器焊接工藝分析與焊縫余高問(wèn)題探討［C］.//第六屆河南省汽車(chē)工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2009：70-73.

木合塔爾·買(mǎi)買(mǎi)提依明（1987.9.12～）；學(xué)歷：本科； 研究方向：壓力容器的焊接工藝； 職稱(chēng)：助理工程師。