多層包扎容器包扎焊接制造工藝改進(jìn)分析

苑金超

摘 要：我國現(xiàn)具有一種相對(duì)較新的壓力容器制造的工藝方法，該方法結(jié)合了液壓纏繞技術(shù)和焊接技術(shù)，該方法已經(jīng)在制造過程中得到了許多應(yīng)用的驗(yàn)證。事實(shí)證明，該方法大大提高了壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)該方法將大大降低生產(chǎn)原料的消耗率，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和制造成本，經(jīng)濟(jì)效益一目了然。此外，該方法的主要?jiǎng)?chuàng)新是研究和應(yīng)用了由不同制造技術(shù)組合形成的相對(duì)較新的制造工藝，它可以作為從事壓力容器制造技術(shù)研究和應(yīng)用的一些工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器;制造工藝改進(jìn);多技術(shù)融合過程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.038

傳統(tǒng)的多層容器包扎焊接在制造過程存在諸多不足，因此我們需要在實(shí)際工作中給予高度重視和關(guān)注。同時(shí)，在這個(gè)過程中，我們一定要注意創(chuàng)新型技術(shù)是近年來發(fā)展的趨勢(shì)，結(jié)合近年來傳統(tǒng)焊接結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn)，我們應(yīng)該先按照傳統(tǒng)的多層液壓技術(shù)來進(jìn)行第一步，然后再應(yīng)用簡(jiǎn)潔有效的一些新方法，將壓力容器包扎的焊接結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和不斷的完善，一步步將技術(shù)變得更加簡(jiǎn)潔方便，從而提升新型焊接技術(shù)的簡(jiǎn)潔有效性。

1 多段焊接氣缸結(jié)構(gòu)過程

1.1 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

生活中較為常見的多層壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的形式重要有三種，但這三種形式損耗較大。因此，新型的焊接結(jié)構(gòu)結(jié)合和實(shí)際的制造過程，相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說更加貼合實(shí)際。

1.2 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特性

多節(jié)圓柱形結(jié)構(gòu)相對(duì)普通焊接結(jié)構(gòu)來說它的機(jī)械加工過程更為復(fù)雜，所以在焊接的過程中比較耗時(shí)耗力。焊接剖面的深度很深，同時(shí)直徑較長，在這過程中需要焊材消耗的數(shù)目也非常的龐大，因此在焊接的過程中一次焊接成型的方法是非常不實(shí)用，不切實(shí)際的，在這過程中需要很多的焊接程序，而且在焊接工作過程中還有巨大的工作量，工作人員在這一過程中還需要完成許多的輔助程序，這樣焊接需要的時(shí)間很長，其結(jié)果是，在焊接過程中易發(fā)生一些操作失誤。

1.3 焊接結(jié)構(gòu)對(duì)質(zhì)量的影響

壓力容器在焊接后容易在焊縫的位置出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)在實(shí)際工作中產(chǎn)生一些不良的影響。同時(shí)，由于在使用過程中的壓力容器，沒有辦法妥善處理焊接應(yīng)力?；谶@一點(diǎn)，在焊縫的熱影響區(qū)容易出現(xiàn)焊接方面的不足。這將對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生非常嚴(yán)重的威脅。因此，合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)就會(huì)變得尤為重要。

2 制造工藝的改進(jìn)

2.1 新的壓力容器的制造程序

新的壓力容器焊接過程中采用了基于傳統(tǒng)的圓筒形式，利用包裹容器表面來進(jìn)行制造新型液壓計(jì)量設(shè)備。當(dāng)氣缸制造好后，需要在液壓渦卷還沒有完全釋放的時(shí)候焊接筒壁。此外過程中還需要對(duì)封頭和球形封頭進(jìn)行有效的焊接，焊接過程中適當(dāng)調(diào)整焊接參數(shù)，直到焊縫的質(zhì)量完全滿足壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。這種方法可以將不同層之間的焊縫的位置錯(cuò)開，達(dá)到我們想要的效果。這種程序更加簡(jiǎn)單，方便，大大減少了勞動(dòng)力和降低了生產(chǎn)成本，從而使得工廠利潤有一個(gè)大幅度的提高。

2.2 對(duì)壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)要基于焊接過程。在布局過程中，各層之間的焊縫應(yīng)交錯(cuò)，每層的連接處連接。鋼板和頭部都是V形結(jié)構(gòu)，同時(shí)它們以階梯方式布置。

2.3 包扎焊接工藝的基本特點(diǎn)

包扎焊接工藝在焊接結(jié)束后有大而深的焊縫，可以防止焊接應(yīng)力過于集中而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。其次，熔池的總體積將減少70%以上甚至80%。除了焊接過程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度之外，還可以看出焊接過程中焊材的消耗量顯著降低。焊接所花費(fèi)的時(shí)間也將大大減少。再次，氣缸之間的對(duì)接焊縫具有非?？煽康慕Y(jié)構(gòu)保證，從而生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了明顯改善。因此，我們更能夠控制生產(chǎn)成本。其結(jié)果是，工廠能夠在生產(chǎn)壓力容器這方面得到更高的效益。

2.4 計(jì)算壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量

根據(jù)焊接氣缸和球狀密封件的焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，分析壓力容器的改進(jìn)效果。應(yīng)使用有限元分析計(jì)算的方法，以確定所述焊接位置的強(qiáng)度是否符合規(guī)定的要求。應(yīng)用程序前應(yīng)先建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型來分析在規(guī)定壓力的條件下計(jì)算的應(yīng)力和焊縫處的應(yīng)變。之前的研究數(shù)據(jù)表明，筒體和端面的應(yīng)力壓強(qiáng)應(yīng)在71.0到99.0MPa之間，筒體和球形接頭之間的的應(yīng)力壓強(qiáng)應(yīng)保持在58.0到79.0MPa之間，這樣的壓力容器才算比較正規(guī)。這表示如果焊接結(jié)構(gòu)能夠得到改進(jìn)，那么所制造的壓力容器在焊縫處的強(qiáng)度就能夠滿足相關(guān)規(guī)定的要求，并且是及其安全的。某家高壓容器制造公司利用改進(jìn)的跨層（圓周和徑向）液壓包扎技術(shù)生產(chǎn)出了DN1000和DN1200壓力容器，在水壓試驗(yàn)的時(shí)候檢測(cè)氣缸周長的變化，這樣我們就發(fā)現(xiàn)了當(dāng)工作壓力為31.5MPa左右的時(shí)候，周長僅僅只增加了1mm;當(dāng)我們把壓力改為40MPa時(shí)，周長只增加了3mm。結(jié)合數(shù)據(jù)我們可以得到這樣的結(jié)論，新技術(shù)生產(chǎn)的壓力容器，周圍各個(gè)方向壓力的變化非常微小，而且綜合技術(shù)指標(biāo)得到顯著改善，更加容易滿足壓力容器制造的要求。同時(shí)，這種技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)了。

3 焊接結(jié)構(gòu)技術(shù)的改進(jìn)具有以下特點(diǎn)

3.1 對(duì)工藝技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新

工藝技術(shù)的改進(jìn)主要體現(xiàn)在液壓纏繞技術(shù)與焊接技術(shù)一體化形成的新型壓力容器生產(chǎn)制造技術(shù)。工藝技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新對(duì)于研究和制造新的壓力容器打下了堅(jiān)實(shí)而穩(wěn)定的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量的明顯改善

工作中發(fā)現(xiàn)經(jīng)研究之后的焊接結(jié)構(gòu)和工藝有了很大的改進(jìn)，使新技術(shù)在壓力容器生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛，而且還能夠避免一些很長很深的焊縫的存在，焊縫的應(yīng)力集中缺陷問題日益減少。

3.3 生產(chǎn)效率顯著提高，勞動(dòng)強(qiáng)度降低

由于壓力容器焊接之前大大減少了大而深的焊縫，焊接填充金屬材料相應(yīng)減少，工序之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間縮短，不僅液壓包扎工藝簡(jiǎn)潔快速，而且質(zhì)量有保證。

4 結(jié)束語

本文提出的工藝方法，通過平時(shí)在制造中的現(xiàn)實(shí)驗(yàn)證，可以確保這種方法不但提高了壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，也會(huì)將原材料的成本降低，而且主要?jiǎng)?chuàng)新是通過整合不同制造技術(shù)形成的新制造工藝的應(yīng)用。

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