淺議壓力容器焊接新技術(shù)及其應用

吳迪

摘 要：焊接新技術(shù)在壓力容器中的有效利用，一方面能夠根據(jù)壓力容器特性提供更完善的焊接方案，以此提升壓力容器焊接的整體性與質(zhì)量性；另一方面，憑借新技術(shù)的應用，更有益于焊接材料利用率與操作效率的提升，使焊接技術(shù)滿足現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟性與安全性的要求。本文基于壓力容器焊接技術(shù)分類展開分析，在明確各類技術(shù)的應用同時，期望能夠為后續(xù)工業(yè)壓力容器的焊接工作提供良好參照。

關鍵詞：壓力容器；焊接工藝；新技術(shù)；應用分析

1 壓力容器焊接技術(shù)概述

壓力容器與其他工業(yè)設備不同，因為部分材料處理與加工的需求，通常容器內(nèi)部與外部存在較大的壓力差值，并且容器操作較為繁瑣，所以出于使用安全性考慮，對壓力容器的氣密性要求較高，以便保障操作人員的生命財產(chǎn)安全。根據(jù)以往壓力容器制造資料可知，焊接技術(shù)主要應用于原材料切割與加工之后，確保材料拼接契合度滿足結(jié)構(gòu)受力要求，才能將技術(shù)落實。在此期間，壓力容器的封頭與殼體都是焊接技術(shù)落實較重要的部分，并且在制造板材厚度較厚的壓力容器時，多數(shù)拼接工作也都是利用焊接技術(shù)完成的，以便壓力容器整體性與氣密性提高，可見焊接技術(shù)選擇的重要性。目前，常見的壓力容器焊接技術(shù)主要有埋弧焊、手工自動焊與氬弧焊等形式，根據(jù)不同規(guī)格與用途的壓力容器，焊接技術(shù)的選擇也不盡相同，只有確保焊接強度與壓力承載水準滿足壓力容器的需要，才能保障壓力容器的使用質(zhì)量。

2 壓力容器焊接新技術(shù)與應用分析

2.1 激光復合焊接技術(shù)

鎢極填絲氬弧焊技術(shù)在焊接質(zhì)量與接頭性能方面具備較明顯的優(yōu)勢，并且在焊接過程中不會產(chǎn)生飛濺等問題，使壓力容器材料受損，因此在以往壓力容器焊接工作中被作為主要焊接措施，以便保障焊接工作的質(zhì)量。但是，根據(jù)以往資料顯示，鎢極填絲氬弧焊技術(shù)效率低的問題也較為明顯，并且氬氣作為保護氣體并無法保障電弧持續(xù)穩(wěn)定使用，為確保壓力容器快速投入生產(chǎn)并且運行穩(wěn)定，才有了激光復合焊接技術(shù)的出現(xiàn)。激光復合焊接技術(shù)是基于傳統(tǒng)鎢極填絲氬弧焊技術(shù)演變而來的新型技術(shù)，在焊接過程中能夠在熔池中形成空隙，使內(nèi)部充滿金屬蒸汽與等電離子，進而吸引并調(diào)控電弧強度，再利用氬氣作為保護氣體進行焊接，便能夠令焊接電弧使用穩(wěn)定性得到極大提升，由此保證壓力容器焊接的均勻性與強度。同時，激光復合焊接技術(shù)同樣秉承了傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點，不會在壓力容器焊接中出現(xiàn)飛濺問題。

2.2 窄間隙埋弧焊技術(shù)

此種焊接技術(shù)多應用于板材較厚且焊縫寬度較小的工作，憑借設備與技術(shù)方面的特點，在100mm操作空間內(nèi)更具焊接質(zhì)量優(yōu)勢，因此在材料較厚的壓力容器中經(jīng)常被使用。根據(jù)窄間隙埋弧焊技術(shù)操作流程與材料利用狀況可知，焊接材料利用率能夠得到顯著提升，并且能夠在短時間內(nèi)完成焊接工作，使壓力容器焊接技術(shù)滿足高效率、高質(zhì)量與經(jīng)濟性的要求，更能夠避免材料變形等問題出現(xiàn)，使壓力容器焊接質(zhì)量得到保障。其次，根據(jù)以往研究資料可知，窄間隙埋弧焊技術(shù)在使用期間，比較傳統(tǒng)的人工焊接技術(shù)更具質(zhì)量優(yōu)勢，不但能夠更均勻的把控焊接厚度與強度，同時更豐富了壓力容器焊接方式，使壓力容器焊接技術(shù)適用環(huán)境得到極大拓展。

2.3 接管自動焊接技術(shù)

2.3.1 接管與封頭自動焊接

此種自動焊接根據(jù)不同的操作形式可分為非向心與向心焊接兩種。從焊機技術(shù)原理來看，焊接設備在使用過程中可由六個不同方向的運動軸與焊接操作機組成，在焊接過程中可借助運動軸更均勻的焊接壓力容器，使焊接質(zhì)量得以保障。根據(jù)以往焊接技術(shù)資料可知，在焊接工作開始之前，技術(shù)人員必須借助自動定位系統(tǒng)判斷壓力容器的中心點，再將焊接操作機定位工作落實，以便定位精準性得到有效提高。其次，在焊接技術(shù)應用期間，技術(shù)人員可借助自動跟蹤系統(tǒng)使焊絲定速移動，以便使壓力容器焊縫更加均勻，同時此種焊縫技術(shù)比較傳統(tǒng)人工焊縫，在穩(wěn)定性與質(zhì)量性方面具備明顯優(yōu)勢，更符合壓力容器焊接工作的要求。

2.3.2 接管與筒體自動焊接

傳統(tǒng)馬鞍形焊接技術(shù)無法適應實際生產(chǎn)情況，所以，新型的接管馬鞍形自動焊技術(shù)被廣泛應用于壓力容器的制造過程中。該技術(shù)具有較高的自動化水平，接管內(nèi)徑通過夾緊四連桿自動定心，焊槍的運動軌跡的主要通過自動化焊機控制，焊機根據(jù)接管和筒體的直徑參數(shù)，可以建立相應的數(shù)字模型，之后再根據(jù)模型，確定焊槍的移動軌跡，進而實現(xiàn)自動化焊接。此外，通過在機器上輸入?yún)?shù)能實現(xiàn)多道工序的自動焊接，包括內(nèi)馬鞍、外馬鞍和水平環(huán)焊縫的焊接。具體應用中，利用超薄的大功率焊槍對板材較厚且間隙較窄的坡口進行焊接，還可用一層兩道自動埋弧焊的方法完成對板材厚度和坡口間隙適中的焊接工作。

2.4 彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)

由于工作環(huán)境的需要，某些壓力容器的內(nèi)壁要進行防腐蝕層的焊接，對于壓力容器的直管部位，焊接相對比較容易，而彎管內(nèi)壁由于具有特殊性，在內(nèi)壁部位存在相應的角度，增加了焊接工作的難度。對于不同角度的彎管，根據(jù)其內(nèi)壁的實際情況，需采用不同的焊接技術(shù)，目前我國對于彎管內(nèi)壁的堆焊技術(shù)研究已經(jīng)逐漸成熟。

90°彎管內(nèi)壁堆焊。90°彎管內(nèi)壁堆焊是壓力容器焊接工作中難度較大的一種焊接方式。在焊接技術(shù)還較為落后的時期，進行90°彎管對焊時主要是仿照30°彎管堆焊的方式進行的，焊接時需要將90°的彎管平均分成三個30°的彎管，過程十分繁瑣，焊接效率非常低，而且焊接質(zhì)量也得不到保障。如今，相關技術(shù)人員已經(jīng)研發(fā)出專門用于90°彎管內(nèi)壁堆焊的焊接設備，該設備主要是利用90°彎管母線的縱向結(jié)構(gòu)，通過二維變位機對焊接點進行旋轉(zhuǎn)焊接。這種焊接方式大大提高了壓力容器內(nèi)壁焊接的效率與質(zhì)量。

30°彎管內(nèi)壁堆焊。30°彎管的堆焊是通過借助焊機自身的五軸協(xié)調(diào)運作完成的。焊機根據(jù)預設的數(shù)學模型，進行五軸運動自動焊接。在焊接的過程中，工件運作要與焊機的搖擺幅度相協(xié)調(diào)，焊劑要保證一個相對穩(wěn)定的運行速度。每當焊接完成一圈之后，需要對擺角位置進行變動，在移動焊機之后重新進行自動定位。在內(nèi)壁堆焊的過程中，需注意對焊機搖擺幅度的控制，一般情況下，搖擺幅度由小到大進行調(diào)整，焊機工作進入收尾部分時，再次將幅度調(diào)小，保證內(nèi)壁焊接的結(jié)構(gòu)和層次。在彎管內(nèi)壁堆焊時，需應用數(shù)學模型對所需的參數(shù)進行計算。盡量選用具有自動追蹤和斷點記憶功能的焊機，這種機械設備能夠自動復位，保證焊接過程的順利進行。

3 結(jié)束語

焊接新技術(shù)在壓力容器加工中的有效落實，不但能夠根據(jù)壓力容器特點提供更完善的焊接方案，由此降低焊接難度與操作水準的要求，使壓力容器焊接質(zhì)量顯著提升，同時借助新技術(shù)的應用，更能夠細致控制焊接材料的損耗，以便滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展經(jīng)濟性與安全性的要求。故而，在論述壓力容器焊接新技術(shù)及其應用期間，必須明確焊接新技術(shù)的分類與特點，并提供詳細的壓力容器焊接方案，才能為后續(xù)壓力容器使用安全性與質(zhì)量性提供更全面的技術(shù)保障。

參考文獻

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