壓力容器的焊接技術(shù)應(yīng)用

孫旭輝

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種類型的壓力容器被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。而隨著應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)壓力容器各種工作參數(shù)的要求也不斷提高，對(duì)壓力容器制造過程中焊接技術(shù)的要求也越來越高。只有保證較高的焊接質(zhì)量，才能保證各種壓力容器的安全運(yùn)行，防止各種事故的出現(xiàn)，最大程度保障操作人員的安全。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接技術(shù)；應(yīng)用

1 壓力容器的焊接技術(shù)應(yīng)用分析

1.1 窄間隙埋弧的焊接技術(shù)

針對(duì)厚壁的壓力容器的焊接，當(dāng)壁厚超過100mm時(shí)，繼續(xù)用普通的的U型或V型坡13的焊接方法的話，不僅僅是浪費(fèi)了材料、能源、人力物力和時(shí)間，更重要的是是很難焊接成功的。于是，就有不少企業(yè)開始應(yīng)用各種功能形式的窄間隙焊接技術(shù)。

窄間隙埋弧的焊接設(shè)備中除了一些基本的功能之外，還用該注意一些重要的功能：比如，一定要有靠譜的雙側(cè)橫向和高效率的自動(dòng)跟蹤功能，每條焊道在不過多熔入母材金屬的基礎(chǔ)上都要和均勻的坡口側(cè)壁有較好的熔合；焊道應(yīng)該盡可能的薄而且要寬，因?yàn)榭梢猿浞值睦煤竺婺堑篮傅澜?jīng)過焊接時(shí)候的熱量對(duì)前一個(gè)焊道的熱影響區(qū)進(jìn)行比較有效的熱處理，從而改善了過熱粗晶區(qū)的性能；另一方面還要具有比較高的熔敷效率，以此來提高焊接的生產(chǎn)率，而又不會(huì)對(duì)母材造成比較大的熱輸入從而影響母材熱影響區(qū)性能等。

由我國(guó)自行研發(fā)的雙絲窄間隙埋弧焊的發(fā)明專利技術(shù)就是充分考慮并且具備上面的功能而發(fā)明的，其兩根焊絲的布置是成空間交叉的形式，這種形式可以解決厚壁容器的焊接效率和質(zhì)量之間的矛盾。前絲：向側(cè)、向后方傾斜，焊絲端頭要靠近側(cè)壁，以保證其電弧對(duì)側(cè)壁進(jìn)行均勻的熔合，但是又不會(huì)造成強(qiáng)烈的側(cè)壁沖刷。眾所周知，在埋弧焊的過程中電流的波動(dòng)是無法避免的，假如焊絲垂直的指向側(cè)壁的話，焊接的參數(shù)的波動(dòng)會(huì)很容易造成過于大而熔入側(cè)壁中，從而對(duì)焊縫金屬成分的均勻性造成影響。后絲：垂直向下并且離側(cè)壁比較遠(yuǎn)，其電弧有利于形成比較寬而且薄的焊道，不僅能提高熔敷率，又不會(huì)使母材太大從而熱輸入，并且可以利用后續(xù)的焊道焊接時(shí)的熱量來改善熱影響區(qū)中的過熱粗晶區(qū)的組織。

1.2 接管自動(dòng)焊接技術(shù)

接管自動(dòng)焊接技術(shù)主要是通過接管插入的方式，與壓力容器的筒體或封頭進(jìn)行焊接的一種新型技術(shù)。

（1）接管與筒體的自動(dòng)焊接。在壓力容器的焊接工作中，對(duì)壓力容器的焊接厚度、質(zhì)量提出了更高的要求。在實(shí)際工作中，可以應(yīng)用新型的接管自動(dòng)焊接技術(shù)，以避免傳統(tǒng)技術(shù)下的弊端，提高焊接的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了焊接過程中的靈活調(diào)整，同時(shí)操作控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于控制。接管的內(nèi)徑是自動(dòng)化馬鞍形埋弧焊接設(shè)備的主要工作參數(shù)指標(biāo)，在焊接設(shè)備的定心問題上主要借助四連桿來解決；在自動(dòng)化焊接設(shè)備進(jìn)行接管與筒體的焊接工作時(shí)，二者的直徑是重要的參數(shù)指標(biāo)，自動(dòng)化設(shè)備通過簡(jiǎn)單的參數(shù)，即可自動(dòng)進(jìn)行一定的焊接工作；通過人員根據(jù)相關(guān)參數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，可以使焊接設(shè)備完成更加復(fù)雜的工作，提高工作效率和水平。自動(dòng)化技術(shù)在接管與筒體的焊接中具有傳統(tǒng)焊接技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，如自動(dòng)化焊接中可以實(shí)現(xiàn)焊道的自動(dòng)排列組合，提高了焊接的效率；實(shí)現(xiàn)了馬鞍形焊接過程中自動(dòng)復(fù)位；可以完成厚度較大的焊接工作，改進(jìn)傳統(tǒng)焊接技術(shù)下的不足。

（2）接管和封頭的自動(dòng)焊接。管和封頭的焊接有以下兩種形式：向心接管的焊接以及非向心接管的焊接。封頭接管埋弧自動(dòng)焊機(jī)是具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的并且懸掛在十字操作機(jī)上，在自動(dòng)焊接之前，應(yīng)該先對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)定心，經(jīng)過焊槍對(duì)接管外壁進(jìn)行自動(dòng)尋位，使得焊槍的旋轉(zhuǎn)中心自動(dòng)定位在接管的中心線上，與人工定位中心相比，其效率會(huì)大幅度的提高；接著通過焊絲的端部對(duì)坡口的底部進(jìn)行自動(dòng)尋位，并記錄焊縫的高度方向上的變化，以此來實(shí)現(xiàn)高度方向上的自動(dòng)跟蹤。接管和封頭的自動(dòng)焊接技術(shù)不僅在高度方向上自動(dòng)跟蹤，而同時(shí)也具有橫向跟蹤傳感器，跟蹤接管的外壁以保證焊絲和坡口的側(cè)壁距離一樣，通過輸入相關(guān)的參數(shù)，以一層兩道或一層多道的方式自動(dòng)排列焊道，可以實(shí)現(xiàn)多層多道的連續(xù)焊接。

1.3 彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)

（1）30°彎管內(nèi)壁堆焊。30°彎管內(nèi)壁堆焊的具體方式是沿圓周環(huán)自動(dòng)堆焊，具體操作為：自動(dòng)堆焊機(jī)利用5軸進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，按照葉定的數(shù)學(xué)模型對(duì)焊道進(jìn)行自動(dòng)排列。工件保持3軸運(yùn)動(dòng)，第一，保持勻變速旋轉(zhuǎn)，并保證與焊槍的擺幅寬窄變化情況一致相，焊接速度保持恒定；第二，每焊一圈，便對(duì)擺角進(jìn)行變位，保證下一圈焊縫位于與焊槍垂直的平面之內(nèi)；第三，工件焊一圈，進(jìn)行平移變位，保證下一圈焊縫的圓心位于旋轉(zhuǎn)中心。焊接機(jī)頭進(jìn)行2軸運(yùn)動(dòng)，完成一圈堆焊，焊槍即需要后退一個(gè)位移，然后進(jìn)行下一圈堆焊；焊接的時(shí)候，焊槍要保持變擺幅運(yùn)動(dòng)，保證堆焊層厚度的均勻性和一致性。具體參照的數(shù)學(xué)模型要以彎管的曲率半徑和內(nèi)徑為參考。

（2）90°彎管內(nèi)壁堆焊。90°彎管內(nèi)壁堆焊相對(duì)于30°彎管的堆焊有著更大的技術(shù)難度，其主要采用縱向方式完成內(nèi)壁的堆焊工作。通過安裝在二維變位機(jī)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證焊道維持在平焊位置；通過安裝在三維導(dǎo)軌上的90°彎曲焊槍，保障焊槍在焊接過程中的變位需求。

2 壓力容器焊接質(zhì)量控制

（1）焊接前的材料選擇工作。在進(jìn)行焊接工作時(shí)，焊接質(zhì)量的好壞與材料的選擇和使用有著密切的聯(lián)系。第一，明確材料是否具有合格的質(zhì)量證書，是否符合國(guó)家對(duì)于此種材料制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。第二，根據(jù)壓力容器本身的力學(xué)性能設(shè)計(jì)要求，選擇適合本壓力容器設(shè)計(jì)的焊接材料。優(yōu)先選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和擁有相關(guān)質(zhì)量證書的材料。并仔細(xì)核查相關(guān)信息，以此來確保材料的真實(shí)性和可靠性。（2）焊接時(shí)的焊接工藝和操作規(guī)范。焊接工藝焊接質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。焊接的順序、材料型號(hào)的選擇、經(jīng)過工藝計(jì)算后的壓力容器的強(qiáng)度選擇、用量大小以及焊接接頭的焊接方式等都屬于焊接工藝的范疇。因此進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行相應(yīng)的工藝計(jì)算，并確定容器的厚度和應(yīng)力最小點(diǎn)的位置。

3 結(jié)語

我國(guó)的壓力容器焊接技術(shù)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，并不斷發(fā)展著，各種新型的焊接技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，并越來越多的被應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐過程中。我們相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，壓力容器的焊接技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)步一的發(fā)展，壓力容器的最終品質(zhì)也將得到不斷的提升。

參考文獻(xiàn)：

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