探討控制壓力容器管板焊接變形的方法關(guān)鍵思路分析

譚永林

哈電集團（秦皇島）重型裝備有限公司 河北秦皇島 066206

當前在進行管板焊接的時候常見的問題包括管板焊接變形等，究其原因主要是在焊接過程中，往往由于組裝裝配出現(xiàn)失誤以及焊接的操作順序不正確，最終表現(xiàn)在焊接熔敷量過大，焊接工藝參數(shù)選擇不合理。因此對于壓力容器管板焊接工藝和焊接變形原因進行分析，有利于提高壓力容器管板焊接的技術(shù)水平[1]。

1 管板焊接變形的原因以及變形的類型

（1）管板焊接變形。出現(xiàn)的原因與管板密封不嚴有一定的關(guān)系。當管子出現(xiàn)拉脫的時候，會造成焊接變形。這一原因是常見焊接變形出現(xiàn)的因素，一旦出現(xiàn)管子拉脫，就容易造成焊接發(fā)生密封不嚴，導致變形，往往表現(xiàn)為管板面拱形變形、波浪變形以及角變形等幾種形式。其中拱形變形和波浪變形皆是由于殼體與管板焊接后發(fā)生了角變形引起的連鎖反應[2]。

（2）管板焊接變形，還有一種因素是由于管板焊接橫向收縮變形，因管材之間不均勻分布導致。這種變形發(fā)生的主要原因是由于焊縫的正面和背面在熔敷金屬的填充量上不一致，因此導致了單面出現(xiàn)了V形坡口。在焊接的時候構(gòu)建平面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成了客觀的變形情況。填充量的正面和背面是不同的，在偏轉(zhuǎn)平面元件上管板與筒體焊接，熔敷金屬填充量出現(xiàn)的絕對客觀失真，是焊接角變形造成的變形情況。相當于在管板上進行堆焊的時候，對接焊接引起角變形之后，管板角度發(fā)生了變化，管板本身出現(xiàn)了與筒體之間的角變形，因此管板的坡口角度，剛性焊接截面，焊接線能量等等都出現(xiàn)了問題[3]。

2 對于壓力容器管板焊接變形進行控制的方法

（1）當前采用冷作方法可提升管板剛性。這種措施可以減少殼體角變形，減少管板的變形，設(shè)計方面，適當提高管板的厚度，提高結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性，控制焊接變形，防止焊接發(fā)生角度上的變形問題。同時對于帶有螺紋的拉桿，應該在兩端將螺紋擰緊，管板面的管孔應控制變形量，通過提高管板的剛性，可以將管板整體焊接面均勻化。

此時要注意的是，拉桿的直徑應該不超過上管的直徑，控制在下管2/3左右為宜。例如上管直徑為25毫米時，拉桿的直徑達到16毫米為宜。同時為了提高結(jié)構(gòu)剛度，還可以將剛性小的管板法蘭進行變形和減少。例如使用管板、支撐桿、夾具等，對于焊接變形來進行控制。進行焊接的時候，為了防止變形不一致，首先要定位設(shè)備管口方位，然后對于帶管腔之間的熱交換器使用寬板和螺母，將管相和法蘭進行擰緊，用螺栓和U型夾，將法蘭的側(cè)面和管板進行連接，提高管板剛度，達到控制管板焊接角變形的目的[2]。

對于管板留機加工余量進行焊接，采用二次加工的方法，使用小直徑鋼管，將加工余量進行二次機加工密封面的有效加工，增加管板厚度[3]。

（2）對于工業(yè)進行結(jié)構(gòu)性的變形防護，可以對焊接坡口角度進行合理選擇。此時坡口的角度增大，填充的金屬量就要增大，由于對焊接接頭的角變形影響較大，因此要特別注意坡口角度和施焊截面形狀，焊接的接頭下部橫向收縮，必須要隨著坡口的角度變化而變化。在保證焊透的前提下，防止管板變形增大的有效方法，就是控制焊接工藝卡，反映出焊接變形的情況。

在焊縫尺寸的合理選擇上，應該盡量采用較小的焊縫尺寸，將焊接角度在保證接頭承載能力的前提下，進行實踐的焊接。在同種焊接條件下，控制管板的焊接角變形時，隨著焊接層數(shù)道次的增多，增加角變形的控制力度。例如進行連續(xù)焊接時，要隨著焊接層數(shù)道次的增加，逐漸將焊接變形減小，同時增大焊接接頭的剛度。通過合理的焊接變形的控制方法，可以在管板焊接的過程中達到不使用任何夾具的狀態(tài)下，而只使用合理的線能量，就能得到較低的層間溫度，在溫度上應該避免局部過熱，防止熱變形。

實行焊接，應在焊接薄壁管材時，采用填充和蓋面等方式進行焊接熱輸入，實行氬弧焊打底施工工藝[4]。焊接的順序往往采用對稱式的焊法。例如完成管板角焊縫的焊接的時候，在保證管板融合的條件下，采用非擺動直線式的方法降低焊接熱輸入，每層焊縫采用分段進行對稱焊接。

對于焊接兩端管板時應交替進行，首先進行打底焊接，然后從管板向外進行一層層施焊，確保焊縫間隙均勻。例如在進行施焊管板組合接頭打底焊的時候，將焊接填充量盡量的均勻化，保證打底質(zhì)量。為了避免受熱不均引起變形，通常采用的輔助措施是冷卻效應法。將長管從管板中間穿過，同時將螺母進行鎖死，對于剛性較大的零件應進行緊固，防止變形發(fā)生。對于冷卻法，應使用強制的措施，避免因受熱不均引起變形。

（3）對于施工人員的要求，從加強防變形措施和管理焊接變形措施等角度，要將工藝檢查和指導作為班組的日常工作之一。對于焊接操作員工和每一位冷卻操作員工都要加強技術(shù)培訓。通過學習，提高這部分人員的防范意識和施工技能。從管理人員角度上講，要將管板焊接工作作為重點工作，提高意識，明確工作責任制，制定相關(guān)的管板焊接變形，危害防護措施。同時要求焊接操作人員要嚴格按照施工工藝進行操作，強化與工藝技術(shù)人員之間的溝通和交流，提高控制管板焊接變形的能力。

3 結(jié)語

制作壓力容器的過程中，經(jīng)常會因為焊接的次序不準確、組裝的方法不正確、使用的焊接工藝參數(shù)不科學等因素導致壓力容器產(chǎn)生形變，出現(xiàn)漏氣的情況。通過大量的實踐證明，按照相關(guān)技術(shù)標準和設(shè)計要求進行管板焊接，采用合理科學的技術(shù)，防止變形原因過多發(fā)生。各個部門都要嚴格按照管理制度執(zhí)行操作，方能規(guī)避焊接變形過度發(fā)生，提高壓力容器管板焊接的操作水平[4]。