探析壓力容器焊接工藝評(píng)定問題及優(yōu)化措施

曲顯清

（五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

從壓力容器的生產(chǎn)制造實(shí)際來說，焊接工藝的應(yīng)用效果，直接影響著焊接的質(zhì)量和容器的性能。因此，要做好嚴(yán)格的把控?；谫|(zhì)量把控的原則，在生產(chǎn)作業(yè)中需要進(jìn)行壓力容器的焊接工藝評(píng)定，以此確保制造的質(zhì)量。不過工藝評(píng)定的作用尚未有效發(fā)揮，還需要加以完善和優(yōu)化。

1 壓力容器的焊接工藝

從制造實(shí)際來說，采用的焊接技術(shù)具體如下：（1）接管自動(dòng)焊接技術(shù)。目前來說，使用的多為接管馬鞍式的埋弧焊接設(shè)備。其在實(shí)際應(yīng)用中，控制方法效果較好，有著很強(qiáng)的適應(yīng)性和自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)。接管內(nèi)徑大小，能夠保證設(shè)備功能的發(fā)揮，運(yùn)用四聯(lián)桿夾緊的措施，能夠?qū)崿F(xiàn)定心的自動(dòng)化?；谕搀w和接管的直徑，明確焊槍運(yùn)行軌跡，利用焊接模型控制焊接參數(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化。（2）窄間隙埋弧焊。若壁厚大于等于100mm，那么使用普通U 型將會(huì)造成材料能量和工時(shí)等的損耗。為保證容器的質(zhì)量，需要做好小間隙焊縫的處理，進(jìn)而提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。窄間隙埋弧焊工藝的應(yīng)用，提高了壓力容器焊接技術(shù)整體水平，優(yōu)化了傳統(tǒng)的焊接工藝。（3）彎管內(nèi)壁堆焊。以90°彎管為例，采用的焊接工藝為GMAW。在具體操作中，向二維變位機(jī)內(nèi)設(shè)置工件，借助工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成焊接。翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，能夠促使焊接處于平焊位置；同時(shí)在三維導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置焊槍的方式，能夠完成自動(dòng)變位。

2 壓力容器的焊接工藝評(píng)定問題

以過渡層焊縫問題，進(jìn)行工藝評(píng)定分析，做如下論述：

2.1 焊接工藝分析

從當(dāng)前制造的壓力容器實(shí)際來說，金屬Q(mào)345R（基層）-金屬S31603 碳鋼（復(fù)層）-不銹鋼爆炸復(fù)合板的應(yīng)用很多。在開展焊接作業(yè)時(shí)，對(duì)不銹鋼復(fù)合板采取分開焊接的方式，即基層和復(fù)層分離，同時(shí)在層交界位置焊接過渡層。開展基層焊接以及復(fù)層焊接作業(yè)，按照同類母材進(jìn)行焊接，采用的焊接工藝比較成熟。不過過渡層為異種鋼的焊接，所以焊接的質(zhì)量把控尤為重要。

部分設(shè)計(jì)方案基于結(jié)構(gòu)的需要，選擇在Q345R 母材焊接的接頭位置設(shè)置S31603 不銹鋼墊板，焊接作業(yè)中Q345R 之間的焊接作業(yè)為同種母材焊接；墊板和母材的交界位置為過渡層，也就是異種鋼焊接。因?yàn)殇摪宓幕鶎?、?fù)層化學(xué)成分以及物理性能等很大，而且熱導(dǎo)率以及線膨脹系數(shù)差異，所以，過渡層焊接作業(yè)填充金屬多依據(jù)設(shè)計(jì)溫度選擇。具體如下：（1）設(shè)計(jì)溫度小于315℃，選擇Ni 和Cr 含量可以確保焊縫金屬是奧氏體的不銹鋼材料，如E309-16（A302）等，使得應(yīng)力能夠集中在Q345R 一側(cè)融合線位置。（2）設(shè)計(jì)溫度大于315℃，選擇線膨脹系數(shù)以及碳鋼接近而且塑性比較好的材料，比如，高Ni 填充金屬焊接材料，使得熱應(yīng)力能夠集中在一側(cè)熔合線位置，利用塑性變形控制熱應(yīng)力。

2.2 評(píng)定分析

現(xiàn)結(jié)合焊接評(píng)定中的某種情況進(jìn)行分析。A 壓力容器的設(shè)計(jì)溫度參數(shù)為400℃，筒體材料選擇的是Q345R+S31600不銹鋼復(fù)合板，板材符合NB/T47002.1，擬定運(yùn)用不銹鋼復(fù)合板焊接工藝。具體操作如下：（1）基層和復(fù)層之間的焊接運(yùn)用GTAW 焊接工藝；焊接材料選用ER316L；（2）基層和基層之間的焊接，運(yùn)用GTAW 焊接工藝；焊接材料選用ER50-6；（3）過渡層的焊接，GTAW 焊接工藝；焊接材料選用ERNiCr-3。工藝評(píng)定：材料為Q345R+S31603；基層材料為Q345R，厚度參數(shù)為18mm；復(fù)層材料S31603，厚度參數(shù)為3mm；長(zhǎng)寬參數(shù)為500×150mm。焊接接頭如圖1 所示，按照表1 實(shí)施焊接。依據(jù)NB/T47014 進(jìn)行工藝評(píng)定，檢測(cè)RT 和拉伸試驗(yàn)等，驗(yàn)證工藝的應(yīng)用能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)。不過焊接作業(yè)中ER50-6 以及ER50-6 填充金屬存在裂紋以及縱向裂紋等，在評(píng)定的條件下，使用的ERNiCr-3 以及ER50-6 填充金屬不具備工藝焊接性?？偟膩碚f，雖然能夠達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不過，對(duì)比筒體環(huán)縫以及環(huán)縫焊接作業(yè)，只是改變了焊接的順序，使得通過評(píng)定的工藝難以起到指導(dǎo)作業(yè)的作用，技術(shù)規(guī)范存在著不足。

3 壓力容器的焊接工藝評(píng)定的優(yōu)化

經(jīng)過上述評(píng)定分析，明確壓力容器的焊接工藝評(píng)定問題存在，影響著焊接工藝的實(shí)用性。比如，部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)忽略了焊接順序的變化情況，經(jīng)過評(píng)定的工藝，很有可能會(huì)出現(xiàn)無法指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際的問題。因此，需要進(jìn)行評(píng)定優(yōu)化。在具體實(shí)踐中，要把控以下要點(diǎn)：（1）做好壓力容器的焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分析，正確理解標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并且合理利用此項(xiàng)評(píng)定規(guī)則。（2）對(duì)壓力容器制造中使用的材料和規(guī)格等，結(jié)合后期發(fā)展的實(shí)際需求，合理選擇焊接工藝評(píng)定的項(xiàng)目，做好嚴(yán)格的把控，以免發(fā)生重復(fù)評(píng)定的情況，最大程度上控制焊接評(píng)定的數(shù)量，減少壓力容器的生產(chǎn)成本。除此以外，避免焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目過多覆蓋范圍不全的情況發(fā)生，為生產(chǎn)作業(yè)的開展提供依據(jù)。

表1 焊接參數(shù)（部分?jǐn)?shù)據(jù)） 備注：“-”指的是同上

圖1 焊接接頭

4 結(jié)語

綜上所述，壓力容器的焊接工藝評(píng)定開展，能夠?yàn)楹附庸に嚨膽?yīng)用提供指導(dǎo)。從當(dāng)前的評(píng)定實(shí)際來說，還存在著諸多問題，難以保證評(píng)定的效果。在具體實(shí)踐中，通過采取系列措施和手段，做好評(píng)定的把控，確保生產(chǎn)的有效開展。