淺析鍋爐壓力容器焊接技術(shù)

劉闖 遲洪渤

摘要：鍋爐壓力容器的安全性能和使用壽命會受到其焊接質(zhì)量的影響，鑒于此本文從鍋爐壓力容器焊接特點入手，分析了焊接方法、焊接材料、焊接工藝等因素，剖析了鍋爐壓力容器的安全技術(shù)特征，希望本文能對提高鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量獻一份綿薄之力。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器;焊接技術(shù);使用壽命;產(chǎn)品質(zhì)量

壓力容器工作環(huán)境的惡劣復(fù)雜性讓人們更加重視壓力容器的焊接工作，研究鍋爐壓力容器焊接技術(shù)，對于提高焊接接頭質(zhì)量，增加鍋爐壓力容器的安全性能和使用性能有重要意義。因此，鍋爐壓力容器焊接過程中技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的母材特性、焊接要求等，從焊接方法、設(shè)備等方面入手，選擇出可靠的焊接技術(shù)。同時，應(yīng)對鍋爐壓力容器焊接技術(shù)的實踐應(yīng)用效果進行綜合評估，促使該技術(shù)能夠在鍋爐壓力容器生產(chǎn)過程中得到廣泛使用。

一、鍋爐壓力容器的焊接特點

鍋爐壓力容器通常在高溫、高壓等惡劣工況下運行，鍋爐壓力容器的焊接技術(shù)關(guān)系著鍋爐設(shè)備的使用壽命。因此，為了實現(xiàn)鍋爐壓力容器焊接技術(shù)的高效利用，全面提升其生產(chǎn)制造水平，需要了解鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造中的焊接特點。這些特點包括以下方面：

（一）鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造中所涉及的低合金高強鋼，其中包含了多種元素，像錳、碳元素等。實踐過程中通過對這些元素的合理使用，能夠增大鋼的硬度，并在焊接措施的作用下，保持材料良好的淬硬效果。在對鋼功能特性分析的過程中，應(yīng)充分考慮其服役條件：若其中的剛性較大，會使鋼使用中產(chǎn)生一定量的冷裂紋，給鍋爐壓力容器長期使用中埋下了安全隱患;若其中的剛性相對較小，應(yīng)根據(jù)實際情況，對鍋爐壓力容器的實踐應(yīng)用效果進行評估，促使其性能得以優(yōu)化。同時，鍋爐壓力容器焊接過程中由于高溫影響因素的客觀存在，會影響焊接接頭焊接效果，且鋼中所包含的元素將會在奧氏體中分布，加上焊接后的冷卻速度較快，致使這些元素難以析出。隨著作業(yè)計劃的深入推進，若鍋爐壓力容器焊接完成后進行熱處理時，其材料中所包含的元素將會析出，導(dǎo)致晶粒內(nèi)部的強度逐漸提高，但晶界處由于應(yīng)力相對較弱，加大了變形問題發(fā)生率，使得焊接接頭質(zhì)量受到了潛在威脅，會造成沿晶開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外，若鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造中的焊接線熱量少，將會產(chǎn)生裂紋問題;若焊接線熱量充足，會加大熱影響區(qū)的晶粒尺寸，致使產(chǎn)品的塑性降低。當焊接接頭實踐過程中的熱影響區(qū)包含軟化區(qū)域時，會縮短鍋爐壓力容器使用壽命。

（二）結(jié)合鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造的實際情況，可知其尺寸、壁厚大，給焊縫質(zhì)量、焊接預(yù)熱等帶來了一定的困難，致使焊接技術(shù)優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。因此，未來鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造中所需的焊接技術(shù)將會根據(jù)形勢變化，技術(shù)人員將會在自動化、智能化等方面投入更多的精力，保持焊接技術(shù)良好的實踐應(yīng)用效果。

二、鍋爐壓力容器的焊接方法

為了滿足實際的生產(chǎn)活動需要，提高鍋爐壓力容器的工作效率，需要對鍋爐焊接方法給予更多的關(guān)注。實踐過程中選擇鍋爐壓力容器焊接方法時，應(yīng)充分考慮其母材、焊接位置，確保焊接方法的選擇合理性。像手工電弧焊、氣體保護電弧焊、電渣焊等，隸屬于鍋爐壓力容器焊接方法的范疇。具體表現(xiàn)在以下方面：

（一）若鍋爐壓力容器焊接中選用手工電弧焊的焊接方法時，需要在電弧作用下產(chǎn)生的熱量將所要焊接的部位進行熔化處理。這種焊接方法實踐應(yīng)用中的靈活性強，但焊接作業(yè)效率并不高，實際應(yīng)用中具有一定的局限性。

（二）實踐過程中若需要對較大焊接面積進行熱處理時，宜采用電弧焊的焊接方法。在這種焊接方法的支持下，能夠滿足鍋爐壓力容器較大焊接面的焊接要求，確保其焊接質(zhì)量可靠性，確保鍋爐壓力容器的實踐應(yīng)用效果良好性。

（三）作為一種保護介質(zhì)的電弧焊方法，氣體保護電弧焊具有較大的使用價值，能夠為鍋爐壓力容器焊接作業(yè)開展提供保障，提高其焊接質(zhì)量。實踐過程中選擇鍋爐壓力容器焊接方法的過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況確定相應(yīng)的焊接方法，并注重氣體保護電弧焊焊接方法使用。

三、鍋爐壓力容器的焊接材料

為了保持鍋爐壓力容器使用過程中良好的功能特性，可選擇性能可靠的耐熱鋼作為鍋爐壓力容器焊接材料。實踐過程中使用這種焊接材料時，應(yīng)了解相關(guān)的注意事項。具體包括：

（一）結(jié)合鍋爐壓力容器焊接的實際要求，選擇耐熱鋼作為其焊接材料時，為了確保焊接質(zhì)量可靠性，應(yīng)使需要焊接的金屬強度指標與母材保持一致，并使處于高溫狀態(tài)下的焊縫強度大于或等于母材的標準值。

（二）由于鍋爐壓力容器焊接材料中碳元素的存在會對焊縫金屬產(chǎn)生較大的影響，因此，為了避免焊接過程中焊縫金屬產(chǎn)生裂紋，應(yīng)確保母材中的碳含量高于焊接材料中的碳含量，并注重碳含量的有效控制，確保焊接接頭韌性不受影響。實踐過程中可將焊接材料中的碳含量保持在0.08%～0.12%之間，實現(xiàn)焊接材料的有效使用。

（三）為了實現(xiàn)等強焊接，確保焊接材料與母材的強度指標一致，需要使焊接金屬中的碳、錳等元素含量高于母材中的含量。

（四）使用焊接材料的過程中，結(jié)合母材回火脆性與焊縫金屬的一致性要求，加強焊縫金屬中磷、硅、銫等元素的有效控制。

四、鍋爐壓力容器的焊接工藝

（一）焊接中的底層焊，在氫弧焊方法的作用下對底層焊進行焊接，并配合使用點焊方式，確保底層焊縫質(zhì)量可靠性，降低其裂紋問題發(fā)生的概率。同時，應(yīng)注重底層焊檢查，確保其質(zhì)量可靠性。

（二）焊接中的中層焊及表層焊。在實施中層焊接作業(yè)計劃之前，需要對既有的焊縫進行處理。實踐過程中應(yīng)加強底層焊縫接頭與焊縫接頭之間的錯開距離控制在合理的范圍內(nèi)（10mm以上），并選擇性能可靠的焊條，加強中層焊縫厚度控制，在直線型的運條方式下增強其焊接效果。與此同時，表層焊處理中應(yīng)對其表面的完整性進行檢查，并將焊條的起弧位置、收弧位置與預(yù)先設(shè)置好的中層焊縫之間保持錯開狀態(tài)。

（三）焊接后的熱處理及無損檢測。為了消除焊接的殘余應(yīng)力，應(yīng)注重焊接后的熱處理。在這種處理舉措的支持下，有利于優(yōu)化鍋爐壓力容器焊接接頭力學性能。同時，需要對焊縫進行無損檢測，在行業(yè)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)下提升其檢測水平。

總之，現(xiàn)代工業(yè)化進程的加快，為鍋爐壓力容器生產(chǎn)制造計劃的深入推進創(chuàng)造了有利的條件，確保了這種壓力容器實踐應(yīng)用中的質(zhì)量可靠性。實踐過程中為了降低鍋爐壓力容器使用中的故障發(fā)生率，相關(guān)的制造企業(yè)應(yīng)注重其焊接技術(shù)的選擇及使用，促使鍋爐壓力容器長期使用中能夠處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

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作者簡介：

劉闖，遲洪渤，沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司。