壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用探析

劉金健

山東安潤熱工科技有限公司 山東濟(jì)南 250000

現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，對壓力容器的使用和產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，同時(shí)在生產(chǎn)壓力容器過程中，對其焊接技術(shù)與質(zhì)量控制的要求也越來越高，焊接技術(shù)在壓力容器生產(chǎn)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且焊接技術(shù)水平的高低決定著壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，因此，焊接技術(shù)需要進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新，如此一來能夠提高壓力容器的制造質(zhì)量。

1 壓力容器焊接概述

壓力容器是一個(gè)密閉的設(shè)備，可以分為換熱容器、分離容器、反應(yīng)容器以及存儲(chǔ)容器四種。當(dāng)前，壓力容器在機(jī)械、化工等各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛普及與應(yīng)用。焊接技術(shù)是壓力容器生產(chǎn)制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其在制造過程中主要是采用加熱、加壓或兩種方式結(jié)合，把各種類型的材質(zhì)進(jìn)行永久的融合，在運(yùn)用焊接技術(shù)過程中，需要充分的考慮各種小細(xì)節(jié)。壓力容器的使用性能與質(zhì)量還會(huì)受到焊接技術(shù)水平的影響，同時(shí)其還決定著壓力容器的生產(chǎn)效率與投入成本。因此，只有確保焊接的質(zhì)量才可以使壓力容器在使用過程中的安全性與可靠性得到有效保障，避免出現(xiàn)各種安全事故，在一定程度上使工作人員的人身安全得到有效保證[1]。

2 壓力容器焊接新技術(shù)的探索

2.1 窄間隙埋弧焊接技術(shù)

在壓力容器的實(shí)際焊接過程中，保證對厚壁壓力容器的焊接穩(wěn)定性是現(xiàn)代化壓力容器的基本要求，而傳統(tǒng)的焊接技術(shù)往往較難對厚器壁容器產(chǎn)生良好的焊接效果，一旦出現(xiàn)焊接事故，厚壁壓力容器的間隙問題使得焊縫的修復(fù)變得異常困難，嚴(yán)重浪費(fèi)了企業(yè)的生產(chǎn)資源，使得焊接工作的進(jìn)程受到嚴(yán)重影響。同時(shí)，不充分的厚壁焊接會(huì)導(dǎo)致壓力容器后期出現(xiàn)焊接缺陷的概率大大增加，影響壓力容器的穩(wěn)定性，使壓力容器產(chǎn)生破損與泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究人員需要利用更加合理高效的焊接技術(shù)，改善厚器壁壓力容器的焊接質(zhì)量，提高壓力容器的現(xiàn)代化發(fā)展水平。作為一種新型的焊接技術(shù)，窄間隙埋弧焊接技術(shù)充分規(guī)避了傳統(tǒng)技術(shù)的工作缺點(diǎn)，結(jié)合焊縫跟蹤技術(shù)基本確立了較為完備的焊道同坡口內(nèi)壁合理銜接水平，并在寬度處理方面實(shí)現(xiàn)了較為新穎的技術(shù)突破，使得焊接的工作效率與能源折損大幅降低。隨著窄間隙埋弧焊接技術(shù)的不斷探索，研究人員發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠呈現(xiàn)較為顯著的窄焊接坡口與較少焊縫金屬填充度優(yōu)勢，體現(xiàn)焊接技術(shù)的創(chuàng)新性與前沿性，使焊接人員能夠花費(fèi)更少的焊接時(shí)間與更低的有效熱輸入總量，充分利用了該技術(shù)的性能特點(diǎn)[2]。

2.2 接管自動(dòng)焊接技術(shù)

在傳統(tǒng)的焊接過程中，馬鞍形狀埋弧焊接設(shè)備是壓力容器生產(chǎn)企業(yè)普遍采用的焊接技術(shù)，而隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，企業(yè)對壓力容器的數(shù)量與個(gè)體體積的要求不斷增加，該技術(shù)逐漸較難適應(yīng)體積較大、器壁較厚的大型壓力容器的焊接過程，大大降低了焊接強(qiáng)度與可靠性。因此，技術(shù)人員需要利用自動(dòng)化的高技術(shù)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化的高效焊接過程，使用自動(dòng)化設(shè)備精確計(jì)算焊接所需要的具體技術(shù)參數(shù)，并利用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)學(xué)模型提高焊接的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)壓力容器焊接質(zhì)量的不斷優(yōu)化。

（1）接管與封頭的自動(dòng)焊接。在壓力容器的焊接過程中，接管與封頭能夠通過相關(guān)自動(dòng)化的設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。在該技術(shù)的使用過程中，自動(dòng)化的設(shè)備首先能夠自動(dòng)鎖定容器中心，利用焊槍的自動(dòng)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心的高精度定位動(dòng)作，研究人員進(jìn)而記錄焊縫高度方向的變化，利用封頭接管埋弧設(shè)備完成自動(dòng)焊接。該焊接技術(shù)具有精確的自動(dòng)定位功能，其使用過程中能夠大大降低由于人為定位所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差，提高焊接工作的實(shí)際效率[3]。

（2）接口與筒體的自動(dòng)焊接。接口與筒體的自動(dòng)焊接主要應(yīng)用于筒體的焊接過程，其能夠根據(jù)接口內(nèi)徑的主要參數(shù)對筒體的內(nèi)徑進(jìn)行自動(dòng)定心，并利用數(shù)學(xué)計(jì)算模型生成焊槍的精確移動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)焊接的精確引導(dǎo)。在這個(gè)過程中，焊接人員只需要進(jìn)行相關(guān)技術(shù)參數(shù)的部分設(shè)置與規(guī)劃，即可利用自動(dòng)化設(shè)備的連續(xù)自動(dòng)焊接能力完成剩余的焊接步驟。

2.3 彎管內(nèi)壁堆焊工藝

壓力容器的內(nèi)壁焊接是確保容器能夠在長時(shí)間使用下保持內(nèi)壁完整性與穩(wěn)定性的重要技術(shù)之一。焊接人員需要通過接管內(nèi)壁堆焊的方式，使用不銹鋼的鍍層對內(nèi)部進(jìn)行貼合，實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁的防銹隔熱效果。直管焊接與彎管焊接是在壓力容器的焊接過程中的兩種主要焊接類型。相比于焊接工藝簡單的直管焊接，彎管的焊接過程更為復(fù)雜，而傳統(tǒng)的焊接技術(shù)對壓力容器彎管內(nèi)壁的焊接效果并不理想，其內(nèi)壁的彎管弧度導(dǎo)致傳統(tǒng)焊接過程較為拖沓，焊接人員需要在彎管切割后進(jìn)行焊接，其過程常常會(huì)消耗大量的人力資源。因此，彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)的使用是極有必要的。現(xiàn)階段的彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多種角度的焊接技術(shù)，包括較高角度的深度彎管焊接。通過對壓力容器的彎管內(nèi)壁的曲率半徑和內(nèi)徑等指標(biāo)進(jìn)行測量，焊接人員能夠利用彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)構(gòu)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型并設(shè)置相關(guān)技術(shù)參數(shù)，最終使用自動(dòng)焊接儀器完成內(nèi)壁的勻速環(huán)繞自動(dòng)堆焊[4]。

2.4 激光復(fù)合焊接

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鎢極填絲氬弧焊逐漸表現(xiàn)出了許多缺點(diǎn)，由于該焊接技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)高純度氬氣的保護(hù)氣體環(huán)境，導(dǎo)致該技術(shù)在實(shí)際焊接過程中效率較低，容易出現(xiàn)焊接功率的波動(dòng)現(xiàn)象。因此，基于鎢極填絲氬弧焊的新型激光復(fù)合焊被人們所研發(fā)，該技術(shù)能夠利用離子體引導(dǎo)電弧提高保護(hù)氣體的純度，實(shí)現(xiàn)電弧設(shè)備的穩(wěn)定功率的燃燒供給，確保壓力容器焊接的高效性，符合現(xiàn)代化的壓力容器焊接標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)與科研領(lǐng)域的必要設(shè)備，其容器生產(chǎn)技術(shù)的革新能夠大大推動(dòng)企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品儲(chǔ)備規(guī)模的進(jìn)步，促進(jìn)企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。