關(guān)于低溫鋼制壓力容器焊接工藝綜述

戴念羽

摘 要：低溫鋼壓力容器的焊接工藝越來越受到重視，但制造條件相對復雜且工作性能受到壓力、溫度、介質(zhì)等諸多因素的影響，很容易引起破壞性事故的發(fā)生。因此，必須對低溫鋼壓力容易的制造進行嚴格控制，加強低溫鋼壓力容器焊接工藝的改良。本文主要通過分析影響低溫鋼壓力容器焊接質(zhì)量的因素，總結(jié)在低溫鋼制壓力容器焊接過程中的相關(guān)注意事項和質(zhì)量控制措施，希望能為未來低溫鋼壓力容器產(chǎn)品市場的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：低溫鋼壓力容器 焊接工藝

低溫壓力容器一般是指設(shè)計溫度低于-20℃的壓力容器，包括CO2吸收塔、H2S吸收塔、液化乙烯、液化天然氣等存儲和運輸容器。隨著我國工業(yè)水平的進步和發(fā)展，低溫鋼壓力容器焊接工藝水平也有了一定程度的提高，其質(zhì)量管理水平也有了明顯改善，同時也促進了我國經(jīng)濟的提升。因此，在進行低溫鋼壓力容器的生產(chǎn)和制造過程中，必須重視焊接工藝，滿足國家規(guī)定的有關(guān)焊接標準和要求，從而確保低溫鋼壓力容器的質(zhì)量。

1、我國低溫鋼壓力容器焊接工藝現(xiàn)狀分析

我國低溫壓力容器鋼的類型包括含Ni和不含Ni兩類。而鋼的韌性也和溫度有關(guān)，溫度越低，鋼的韌性越低。因而，在低溫環(huán)境下，鋼材容易出現(xiàn)破壞性脆性斷裂。我國的低溫鋼壓力容器在能源、石油和化工行業(yè)產(chǎn)品的各種液化氣的運輸中有著重要應(yīng)用。所以，對于低溫鋼壓力容器的要求是具有抗低溫脆化能力。另外，因為鎳元素會增加熱裂的趨勢，所以低溫鋼容器的焊接工藝應(yīng)得到嚴格控制。

當前，我國低溫鋼壓力容器焊接工藝還存在很多質(zhì)量問題有待解決。

外部焊接質(zhì)量問題：

由于焊接工藝出現(xiàn)不合理設(shè)計或是焊接工藝不靈活，產(chǎn)生外力對壓力容器的作用，使其局部應(yīng)力增大導致變形出現(xiàn)，很大程度上降低了壓力容器的安全性；

焊接工作進行時，由于使用電流強度不夠的焊接設(shè)備，出現(xiàn)焊縫的寬度變窄現(xiàn)象，導致焊接的尺寸不符合要求；

焊接設(shè)備的工作電流過大、焊接技術(shù)的選擇不規(guī)范，導致出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象；

由于不恰當?shù)暮附庸に嚕瑢е氯萜鞒霈F(xiàn)凹陷等缺陷。

內(nèi)部質(zhì)焊接量問題：

由于留在焊接池中的氣泡沒有及時逸出、金屬表面被少量油污染，造成氣孔的出現(xiàn)；

由于焊接設(shè)備電流強度不符合標準、焊接操作太快或焊道不平整等產(chǎn)生爐渣，通常出現(xiàn)在非平滑位置，如槽的邊緣；

（3）由于焊接接頭未完全熔化時，兩個焊接部分之間存在一定間隙，不能很好地集成，影響壓力容器的穩(wěn)定性和密封性。

2、低溫鋼壓力容器焊接工藝要點

2.1低溫鋼的管理

低溫鋼材的管理對后續(xù)焊接工藝的順利實施具有非常重要的作用。對低溫鋼材的分布、循環(huán)利用和現(xiàn)場管理，需要制定全面完善的制度。尤其是在施工現(xiàn)場，不能把低溫鋼和普通鋼互相混淆，避免埋下安全隱患。對于低溫鋼，表面質(zhì)量不能忽視。在存儲和運輸過程中，應(yīng)注意其表面和使用顏色標準的分類標記。相關(guān)管理人員需要隨時監(jiān)督，避免對低溫鋼材表面做鋼標。管理低溫鋼和焊條的技術(shù)人員，應(yīng)熟悉低溫鋼和焊條的識別，避免與其他鋼混淆。對于低溫鋼材的采購和使用必須專門記錄，做好剩余材料的及時遷移工作。低溫鋼材的存放還需要根據(jù)批號、尺寸分類堆疊，框架與地面之間的距離不應(yīng)小于300mm，嚴謹直接放置在地面上。

2.2對焊接材料進行合理選擇和管理

常用于低溫鋼壓力容器的焊接方法，包括電極電弧焊（SMAW）和埋弧焊（SAW）。當使用低溫鋼在-45℃以上時，一般選擇高韌性的低氫電極；當使用低溫鋼在-60℃以下時，一般選用含鎳低溫鋼電極；當使用低溫鋼在-100℃時，一般選擇鎳含量為3.5%以上的鋼，并含有一定量的鉬低溫鋼焊條。此外，焊條使用前，必須進行完全干燥，放入便攜式保溫管內(nèi)，并將機筒溫度保持在100～150℃。對于焊接材料，采購前必須進行供應(yīng)商檢查，檢測評價焊接材料，保證低溫焊接材料的制造符合相關(guān)法律資格，進行測試以便確保產(chǎn)品質(zhì)量。供應(yīng)商應(yīng)有合法營業(yè)執(zhí)照和材料制造商的銷售授權(quán)書。低溫鋼壓力容器焊接工藝在選擇焊接材料時，應(yīng)保證材料具備以下要求：要選擇焊縫中含有有害雜質(zhì)少的焊接材料；焊接材料的選擇需要關(guān)注其低溫金屬焊接金屬的韌性。

2.3低溫鋼冷裂紋的防止措施

關(guān)于低溫鋼冷裂紋的防治措施：減少氫氣源，選擇低氫焊條，且需要完全干燥保存；置于空氣中4小時，就必須干燥，最多干燥一次；選擇合適的焊接線能量，線能量過大或過小都不利于消除冷裂紋；焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，及時進行焊后熱處理；非焊接部位不能進行點焊，會造成冷裂紋的產(chǎn)生，更有可能留下安全隱患；使用正確的焊接參數(shù)，保持焊池是圓形、淺而寬；對于出現(xiàn)裂紋的情況，要及時用碳弧氣刨或砂輪將被完全拋光去除，避免再進行熔化；用收弧板將凹坑移動到焊件的外部。

2.4焊后熱處理質(zhì)量控制

低溫鋼壓力容器焊接后的各種內(nèi)部應(yīng)力，會造成低溫下的脆性斷裂現(xiàn)象。而焊后熱處理可以消除焊接殘余應(yīng)力，能夠有效去除焊縫金屬中的氫氣，有效軟化熱影響區(qū)和加工變形區(qū)的組織，一定程度上提升容器的低溫韌性。因此，焊后熱處理質(zhì)量控制對低溫壓力容器的質(zhì)量具有重要意義，主要方法包括局部熱處理、爐整體熱處理、副爐熱處理、整體內(nèi)部熱處理四種。使用效果最好的是整體熱處理，消除殘余應(yīng)力去除率達90%。焊后熱處理需要考慮工件的材料、尺寸、加熱方式等多種因素，還需要控制保溫溫度（保溫溫度范圍一般為低于轉(zhuǎn)變點并高于再結(jié)晶溫度，從而通過回復和再結(jié)晶消除晶格畸變和硬化結(jié)構(gòu)，以便殘余應(yīng)力完全松弛和釋放而不會引起焊接區(qū)再加熱脆性等不良后果）、保溫時間（通常保溫時間只要按照所需規(guī)定和溫度差要求，就能夠很好地消除殘余熱應(yīng)力，一般延長保溫時間更有利于應(yīng)力的消除）、加熱、冷卻速度（加熱和冷卻速率應(yīng)與鋼合金元素和厚度、結(jié)構(gòu)的復雜性有關(guān)，隨之升高而降低，避免新溫差應(yīng)力的產(chǎn)生）等多個因素的使用條件。要根據(jù)焊接工藝及現(xiàn)場的實際條件進行合適的選擇。

3、結(jié)語

對于低溫鋼壓力容器的焊接過程，一定要嚴格執(zhí)行生產(chǎn)要求，加強監(jiān)督檢查，確保低溫鋼壓力容器的生產(chǎn)符合檢驗標準后投入使用。另外，還需要定期進行焊接工藝評估的員工培訓，學習低溫鋼壓力容器焊接工藝的相關(guān)專業(yè)知識，對員工進行科學合理的管理。對于不符合生產(chǎn)標準或質(zhì)量出現(xiàn)問題的低溫鋼壓力容器，應(yīng)及時予以修理，提高低溫鋼壓力容器在運行過程中的平穩(wěn)性，從而為企業(yè)的發(fā)展提供更多的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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