壓力容器設(shè)計(jì)中對焊接技術(shù)條件的考慮

張偉

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，壓力容器得到了迅速發(fā)展，但在設(shè)計(jì)壓力容器的過程中，必須考慮焊接工藝條件。本文首先對壓力容器的焊接工藝進(jìn)行了綜述。其次，分析了壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求。最后，從鋼的焊接性能、焊接材料、焊接工藝等方面對壓力容器設(shè)計(jì)中的焊接技術(shù)進(jìn)行了探討，以促進(jìn)壓力容器的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)；焊接技術(shù)；認(rèn)為

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.026

0 前言

焊接技術(shù)在壓力容器的制造和安裝以及壓力容器的使用和維護(hù)中具有不可替代的作用。良好的焊接工藝可以保證壓力容器的正常使用和循環(huán)。因此，焊接工藝條件的考慮占有關(guān)鍵地位。

1 焊接技術(shù)條件的概述

壓力容器在制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收過程中，對各個環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的要求。焊接工藝作為壓力容器制造過程中的重要環(huán)節(jié)，其要求更為嚴(yán)格和具體。在制造壓力容器的過程中，必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，用科學(xué)合理的方法進(jìn)行焊接工作。設(shè)計(jì)師必須設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面掌握壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系，熟悉體系要求，充分了解鋼材焊接性能，準(zhǔn)確理解焊接工藝評定，確保工程目的，在設(shè)計(jì)中注意焊接技術(shù)條件的一般要求，同時還要特別注意容器產(chǎn)品的具體要求。

2 符合壓力容器設(shè)計(jì)的規(guī)范和要求

根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)、使用條件、材料特性和安全要求，壓力容器設(shè)計(jì)人員必須全面準(zhǔn)確地熟悉、理解和掌握有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的適用內(nèi)容和范圍，要求設(shè)計(jì)人員具備良好的專業(yè)基礎(chǔ)知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。壓力容器設(shè)計(jì)文件中一般規(guī)定了必須遵守的兩項(xiàng)重要法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)：固定壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督規(guī)范和gbl 50 - 2011壓力容器?！豆潭ㄒ?guī)程》規(guī)定了需要焊接工藝評定的焊接接頭類型，并對焊接工藝評定設(shè)備和焊接試驗(yàn)人員、焊接工藝評定報(bào)告、焊接工藝規(guī)范審批、壓力容器組焊修理提出了管理和技術(shù)要求。它是壓力容器設(shè)計(jì)、制造和使用中必須遵守的最基本的安全原則。GB 150 - 2011《壓力容器》是壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。明確了保證壓力容器安全和質(zhì)量所必需的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收的技術(shù)指標(biāo)，對壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收具有指導(dǎo)意義。

3 壓力容器設(shè)計(jì)中對焊接技術(shù)條件探討

（1）鋼筋焊接性能。在考慮焊接性能時，必須選擇壓力容器的設(shè)計(jì)材料和焊接材料的具體選擇，以掌握鋼筋的焊接性能。首先選擇焊接性好的焊接材料，然后分析焊接性能，預(yù)測焊接特性，提出相應(yīng)的措施，制定具體的焊接方法。傳統(tǒng)的合金結(jié)構(gòu)鋼是通過調(diào)整鋼中碳和合金元素的含量，在不同的使用條件下加入適當(dāng)?shù)臒崽幚?，從而獲得各種優(yōu)異的使用性能。隨著碳和合金元素含量的增加，鋼的強(qiáng)度增加，焊接性變差。焊接性問題因等級而異。在合金結(jié)構(gòu)鋼中，接頭的脆化、軟化和裂紋傾向隨著碳和合金元素含量的增加而增加。這些焊接性問題的發(fā)生將降低焊接結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行的可靠性，導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的早期失效。新研制的微合金化控軋控冷鋼是在保持低碳或超低碳的條件下，不添加或添加少量合金元素，通過微合金化和tmcp精煉來提高鋼的強(qiáng)度和韌性的鋼，并已開始研究下一代超細(xì)晶粒鋼。

（2）焊接材料的選擇。焊接材料的選擇應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接性能以及壓力容器的特性、使用條件和焊接方法進(jìn)行考慮，必要時應(yīng)通過試驗(yàn)確定。設(shè)計(jì)人員在選擇焊接材料時應(yīng)保證焊縫金屬的性能，一般說來，選擇焊接材料的基本原則是焊縫金屬的力學(xué)性能高于或等于相應(yīng)的母材標(biāo)準(zhǔn)值下限，或滿足圖紙和技術(shù)條件的要求。在焊接材料合理的情況下，應(yīng)首先考慮焊接接頭的使用性能，并在焊接過程中保證其適當(dāng)?shù)闹圃焯匦?。在壓力容器的設(shè)計(jì)中，壓力容器的圖紙采用國家標(biāo)準(zhǔn)焊接材料模型，詳細(xì)確定焊接接頭的粘結(jié)程度、焊接位置和具體牌號，然后根據(jù)焊接模型制定具體的設(shè)計(jì)原則，實(shí)施焊接制造工藝。

（3）焊接工藝的評定。焊接工藝評定應(yīng)根據(jù)推薦的焊接工藝進(jìn)行，以驗(yàn)證建議焊接工藝的正確性。焊接工藝評定通過焊接試件、驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果僅對焊接接頭有效，焊接工藝評定只能驗(yàn)證而不能產(chǎn)生焊接工藝，因此，焊接工藝評定不能保證產(chǎn)品的整體質(zhì)量符合要求，更不能保證壓力容器的安全可靠使用。焊接工藝評定規(guī)則只負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢驗(yàn)要求，檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)的目的是保證焊接工藝的機(jī)械性能，所以在評定中不能將屬于評定焊接工藝和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容附于焊接工藝之后，如果產(chǎn)品有其他性能要求，這就要求焊接工藝人員根據(jù)理論知識和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來選擇焊接條件和焊接工藝的適用范圍，以保證鋼焊接接頭的其他性能符合標(biāo)準(zhǔn)，從而保證整個工程的合格。

（4）焊接坡口設(shè)計(jì)。為了保證焊接接頭具有充分的熔透性，從而來保證焊接形式和坡口尺寸，在合理的焊接方法中，一定要盡量減少焊縫填充金屬，減少殘余焊接變形的殘余應(yīng)力，從而簡化焊接保護(hù)中的焊接操作過程，通常壓力容器制造基本上適合其坡口形式和具體尺寸，然后結(jié)合實(shí)際焊接工藝，對接頭形式和尺寸進(jìn)行修改。在改造過程中要保證車間的內(nèi)部要求，保證焊縫形狀和坡口尺寸的全熔透，并按規(guī)定的焊縫系數(shù)和無損檢測要求保證焊縫質(zhì)量在合理范圍內(nèi)，但在焊接實(shí)施過程中對容易出現(xiàn)的問題需要按設(shè)計(jì)規(guī)定選擇合理的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)滿足特殊焊接結(jié)構(gòu)時，必須制定特殊結(jié)構(gòu)焊接變形控制要求，然后根據(jù)焊縫坡口的具體尺寸和焊接要求。提高壓力容器設(shè)計(jì)焊接工藝條件的合理性。

4 結(jié)束語

綜上所述，在壓力容器設(shè)計(jì)中加強(qiáng)焊接工藝條件的研究和分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在壓力容器制造過程中，應(yīng)充分處理焊接工藝環(huán)節(jié)，從而提高焊接工藝設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而提高壓力容器制造強(qiáng)度和使用影響，促進(jìn)壓力容器向健康方向發(fā)展。因此，在今后的壓力容器設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)更加重視焊接工藝條件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵要素，重視科學(xué)的實(shí)施措施和方法，從而有效提高壓力容器的合格率和質(zhì)量。

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