壓力容器監(jiān)造過程中的焊接控制途徑

丁振川 劉文龍

山東聯(lián)盟特種裝備有限公司 山東濰坊 262700

針對壓力容器的制作過程而言，必須通過國家相關(guān)方面的審批，進(jìn)一步結(jié)合相應(yīng)的檢查機(jī)制，著重做好容器生產(chǎn)安全的檢查和監(jiān)督管理工作，特別是針對壓力容器制造過程中的焊接質(zhì)量而言，要進(jìn)行切實(shí)有效的控制和監(jiān)控，以此確保壓力容器的質(zhì)量和安全。

1 壓力容器監(jiān)造環(huán)節(jié)焊接控制要點(diǎn)

1.1 資質(zhì)檢查

在壓力容器的監(jiān)造環(huán)節(jié)，需要對焊工資質(zhì)以及其技能掌握情況全面檢查。焊工的資質(zhì)是從事此項(xiàng)工作必要條件之一，檢查過程重點(diǎn)審核焊工年齡，保證其年齡和勞動強(qiáng)度相匹配。結(jié)合其資質(zhì)，焊接操作之前模擬試焊。在其技能方面的檢查，應(yīng)結(jié)合壓力容器特點(diǎn)，分別考核焊工技能，在試件焊接環(huán)節(jié)組織評判；焊接高強(qiáng)材料之前，需要先行試焊，并且通過檢驗(yàn)[1]。

1.2 工藝審核

監(jiān)造壓力容器過程，對焊接工藝進(jìn)行評定與審核也是重點(diǎn)，焊接過程若使用單一方法，需結(jié)合厚度、等級合理選取。并結(jié)合焊接材料、材質(zhì)、熱處理和厚度各項(xiàng)要求，保證焊接參數(shù)合理。針對特殊材料，應(yīng)先試焊，提前掌握焊接過程技巧，并對焊接參數(shù)合理修正，保證焊接操作高度可行。試驗(yàn)項(xiàng)目需要和壓力容器的焊接要求相符，保證技術(shù)滿足容器力學(xué)性能要求，否則需要對工藝重新審核與評定。

1.3 焊縫質(zhì)檢

焊接過程還需對焊縫尺寸進(jìn)行檢查，確保過渡圓滑，焊道余高和要求相符，若存在“尖角”，應(yīng)進(jìn)行打磨。保證焊縫不存在氣孔、裂紋和咬邊等各類缺陷。可使用無損檢驗(yàn)方式，對局部位置進(jìn)行質(zhì)量檢查，根據(jù)焊接工藝，統(tǒng)計(jì)不同位置焊接質(zhì)量，建立臺賬，合理控制后續(xù)焊接施工[2]。

2 壓力容器制作過程中焊接時存在的主要問題

2.1 在焊接環(huán)節(jié)存在一定的幾何缺陷

通常情況下錯邊主要是在組裝環(huán)節(jié)而出現(xiàn)的兩個焊件在厚度的方向上出現(xiàn)錯位，這樣的情況會使應(yīng)力進(jìn)一步集中，對于壓力容器的焊接質(zhì)量來說，會帶來嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2.2 焊接過程中有咬邊等表面缺陷

咬邊的問題主要是在壓力容器的焊接過程中，因?yàn)楹钢旱囊蛩卦谀覆牟糠之a(chǎn)生一定的凹陷或者溝槽等。焊接的過程中有特別大的電流，焊接的速度過快，或者焊機(jī)的軌道不夠平整等相關(guān)因素，都有可能導(dǎo)致咬邊問題出現(xiàn)，而此類問題對于壓力容器的質(zhì)量會造成嚴(yán)重影響，使焊接技術(shù)優(yōu)勢大打折扣[3]。

2.3 焊接環(huán)節(jié)熔池里出現(xiàn)在凝固時不能出來的氣泡

此類問題出現(xiàn)的因素主要包括：坡口的邊緣不夠干凈，焊條或者焊劑并沒有科學(xué)合理的操作，由此造成焊芯出現(xiàn)銹蝕，或者藥皮變質(zhì)脫落。焊接時留下夾渣對壓力容器的焊接技術(shù)和親密性會造成嚴(yán)重破壞。焊接時，接頭的根部未徹底溶透，或焊件以及焊縫金屬層兩者有局部沒有充分融合的現(xiàn)象，在這樣的情況下導(dǎo)致未焊透、未熔合問題。

3 壓力容器監(jiān)造焊接控制途徑

3.1 焊接工藝運(yùn)用

（1）焊接要點(diǎn)。由于該壓力容器使用材質(zhì)為NO8810，膨脹系數(shù)過大，在20℃時，熱導(dǎo)率僅為10．9，因此焊接環(huán)節(jié)，處于焊縫位置部分低熔點(diǎn)物質(zhì)以及雜質(zhì)元素可能發(fā)生聚集或者晶界偏析等問題，凝固環(huán)節(jié)與鎳金屬之間形成晶體，形成焊接裂紋。鎳合金焊縫當(dāng)中，金屬流動性相對較差，并且冷卻速度快，熔池內(nèi)氣體難以及時排除，產(chǎn)生氣孔。因此該壓力容器焊接環(huán)節(jié)對裂紋、氣孔等控制為焊接要點(diǎn)[4]。

（2）焊接工藝。在焊接方法方面，選擇TIG與SMAW兩種成熟的焊接工藝，按照設(shè)備厚度、焊材等，使用TIG焊接作為打底，之后中間層使用SMAW焊接，之后利用TIG焊接進(jìn)行蓋面，確保焊接質(zhì)量，并且容器焊縫位置美觀。因?yàn)橐簯B(tài)合金的流動性較弱，因此需要對其坡口合理設(shè)計(jì)，避免發(fā)生熔合不良問題。在坡口位置需要將其角度適當(dāng)增加，可確保其接頭熔合性，同時，控制鈍邊寬度。

3.2 加工工藝

該設(shè)備由于整體結(jié)構(gòu)簡單，特殊之處為椎體翻邊位置存在一個變徑量較大部件，同時還有橢圓形的鋼制封頭，鋼制板的厚度＞60mm。當(dāng)前國內(nèi)直徑2200mm封頭加工工藝相對成熟但是針對N08810這類材料壓制經(jīng)驗(yàn)相對缺乏。故此，該部件壓制工藝的運(yùn)用十分重要。經(jīng)過綜合評估之后，最終選擇外協(xié)廠展開封頭與錐體的壓制加工。在加工之前，封頭位置與錐體的小口段呈現(xiàn)出縱向裂紋，并且面積較大。

3.3 熱處理工藝

設(shè)備使用過程，工況溫度＞500℃，因此，對于設(shè)備自身不變性能有特定要求，需要對材料展開不同熱處理，分析其不變性能。同時，按照設(shè)計(jì)圖紙相關(guān)技術(shù)要求，將其置于1150℃，展開固溶處理。在此過程，確保其出爐之后可迅速冷卻為關(guān)鍵要點(diǎn)。在設(shè)備的整體熱處理方面，控制溫度885℃，由于設(shè)備處于高溫環(huán)境下容易變形，因此需要設(shè)置內(nèi)部支撐，以免筒體變形，導(dǎo)致橢圓度超出標(biāo)準(zhǔn)，在外部設(shè)置支撐裝置之后，可避免材料變軟，在結(jié)構(gòu)自重影響下，出現(xiàn)凹痕。需要注意，支撐材料應(yīng)耐高溫，以免材料自身發(fā)生變形[5]。

3.4 焊接質(zhì)控措施

由于鎳合金焊接過程，焊縫位置金屬流動性高于普通合金，實(shí)際焊接時需要稍加擺動，幅度控制在焊條直徑3倍以內(nèi)，單次擺動結(jié)束之后，還需做稍許停頓，為焊縫金屬具備充足時間填充咬邊提供環(huán)境。因?yàn)楹缚p問題為壓力容器焊接過程致命缺陷，因此，需要結(jié)合設(shè)計(jì)，科學(xué)安排焊接流程。在坡口外側(cè)使用直徑2．4mm的焊絲，在氬弧焊工藝運(yùn)用下，進(jìn)行打底焊接，共計(jì)4層。在焊縫的外側(cè)使用直徑3．2mm的焊條，共計(jì)焊接6～8層。

4 結(jié)語

綜上所述，壓力容器制造企業(yè)要嚴(yán)格監(jiān)督管理焊接質(zhì)量，培養(yǎng)更高質(zhì)量的焊接人才，使其具備相應(yīng)的資質(zhì)，并且嚴(yán)格遵循國家的相關(guān)規(guī)定和行業(yè)準(zhǔn)則來有序操作，這樣才能使壓力容器的焊接質(zhì)量顯著提升。