壓力容器焊接新技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐

高圓圓 呂申濤

摘 要：在壓力容器制造中，焊接技術(shù)對于壓力容器質(zhì)量有直接 的影響。隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的焊接新技術(shù)得到 了廣泛應(yīng)用，對于壓力容器制造企業(yè)的發(fā)展具有重要作用。在壓力容器制造中，需要多個(gè)環(huán)節(jié)，其中焊接技術(shù)是其中非 常重要一部分。通過焊接新技術(shù)的應(yīng)用可以在很大程度上保 證壓力容器質(zhì)量。本文主要對壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用 進(jìn)行了闡述，希望能夠提升大家對壓力容器焊接新技術(shù)認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：壓力容器;焊接新技術(shù);應(yīng)用;實(shí)踐;分析

1壓力容器焊接概述

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中壓力容器的應(yīng)用比較普遍，尤其是在煉 油廠以及冶金、化工等行業(yè)生產(chǎn)中，壓力容器的應(yīng)用更是表 現(xiàn)出了極強(qiáng)的作用價(jià)值。從壓力容器的具體應(yīng)用來看，其作 為一種應(yīng)用廣泛的特種設(shè)備，主要應(yīng)用于儲存、反應(yīng)、運(yùn)輸 液體或者氣體，需要承載一定的壓力，通常密閉性要求較高。一般而言，壓力容器的工作壓力在 0.1MPa 以上[1]，在長期使 用運(yùn)行條件中往往面臨著較高的溫度和不同的腐蝕介質(zhì)，以 及環(huán)境條件的差異，所以對壓力容器的運(yùn)行性能必然也就有 較高的要求。結(jié)合以往壓力容器在長期運(yùn)行中出現(xiàn)的質(zhì)量缺 陷和問題進(jìn)行分析，焊接區(qū)域出現(xiàn)泄漏或者是破損的概率相 對于其他部位更高，威脅性也更為突出，這也就必然需要重 點(diǎn)圍繞著壓力容器的焊接工藝和焊接技術(shù)予以高度關(guān)注，確 保焊接技術(shù)成熟，焊接工藝更為規(guī)范可靠，就能有效提升焊 接質(zhì)量，避免在高溫高壓下出現(xiàn)異常問題。由于壓力容器的后續(xù)應(yīng)用環(huán)節(jié)相對惡劣，不僅僅涉及超 高溫或者是超低溫環(huán)境，還承受著較高的壓力，相關(guān)介質(zhì)也 存在著明顯的腐蝕性或者易燃易爆特點(diǎn)，容易導(dǎo)致容器在長 期應(yīng)用下受損，如此也就增加了壓力容器出現(xiàn)安全事故的幾 率。

因此，壓力容器的焊接必然需要確保相應(yīng)材料的結(jié)合度 更為理想，可以表現(xiàn)出較強(qiáng)的整體密實(shí)度，進(jìn)而也就能夠較 好提升壓力容器的后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行效果，滿足當(dāng)前越來越苛刻 的壓力容器性能要求?；诖?，在壓力容器的生產(chǎn)制造中重 點(diǎn)關(guān)注于焊接環(huán)節(jié)成為關(guān)鍵任務(wù)，相關(guān)技術(shù)人員需要選擇適 宜的焊接技術(shù)手段，確保壓力容器的相關(guān)部位的強(qiáng)度、密封 性等指標(biāo)能夠滿足國家相關(guān)規(guī)范要求。隨著當(dāng)前我國壓力容器焊接工藝的不斷創(chuàng)新發(fā)展，相關(guān) 技術(shù)手段越來越先進(jìn)，眾多新型處理工藝的應(yīng)用確實(shí)表現(xiàn)出 了理想的優(yōu)勢，不僅僅解決了以往壓力容器焊接中容易出現(xiàn) 的各類技術(shù)問題，還有助于提升壓力容器焊接的效率和可靠 性，操作便捷性同樣也越來越突出，值得進(jìn)行深入探討，加大對各類壓力容器焊接新技術(shù)的研究力度，確保其能夠在壓 力容器焊接中表現(xiàn)出更強(qiáng)的積極作用。

2 壓力容器焊接新技術(shù)的探索

2.1 窄間隙埋弧焊技術(shù)

在焊接壓力容器過程中需要根據(jù)壓力容器的 類型選擇合適的焊接技術(shù)。壓力容器的壁厚度如果 小于 100mm，就可以選擇 U 型或者是 V 型坡口對 其進(jìn)行焊接。如果壓力容器壁厚度大于 100mm 時(shí)[2]，采用這兩種類型的坡口不會實(shí)現(xiàn)預(yù)期的焊接效果，同時(shí)還會使資源得到不必要的浪費(fèi)，在這種情況下 可以使用窄間隙埋弧焊進(jìn)行焊接，從而有效地處理 這一問題。窄間隙埋弧焊技術(shù)是基于傳統(tǒng)焊接技術(shù)的基 礎(chǔ)上演變而來，通過使用特殊的焊絲和保護(hù)氣，再 加上焊縫跟蹤技術(shù)與導(dǎo)入技術(shù)進(jìn)行工作。窄間隙埋 弧焊在運(yùn)用過程中呈現(xiàn)出諸多的優(yōu)勢，如：焊接速 度快、節(jié)省能源等;在焊接過程中，上道工序就可以 為下一工序進(jìn)行提前預(yù)熱，后道工序可以給上道工 序回火，從而使焊接接頭機(jī)械的性能得到有效保 證。雖然使用窄間隙埋弧焊技術(shù)能夠使殘余應(yīng)力大 大降低，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)等，但是在實(shí)際運(yùn)用過程 中還存在一系列的問題。因?yàn)楹癖趬毫θ萜鲗附?質(zhì)量具有非常高的要求，需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行 裝配;在使用窄間隙埋弧焊技術(shù)過程中如果發(fā)生問 題就會很難修復(fù)。同時(shí)操作人員在使用窄間隙埋弧 焊技術(shù)過程中由于缺乏對相關(guān)知識的認(rèn)知，感覺預(yù) 留的間隙越小越好，但是間隙越小，就會增加修復(fù) 的難度，因此需要充分的了解窄間隙埋弧焊技術(shù)。在使用窄間隙埋弧焊技術(shù)過程中，需要其具有較強(qiáng) 的自動跟蹤功能;同時(shí)焊道和坡口側(cè)壁進(jìn)行熔合，并且要熔入適量的母材金屬量;在使用過程中要求 焊道盡量做到薄而寬，進(jìn)而能夠有效地將過熱促進(jìn) 區(qū)的性能進(jìn)行改變。

2.2 接管自動焊接技術(shù)及應(yīng)用

在制造壓力容器的過程中，接管焊接技術(shù)出現(xiàn)的情況主要 有兩種：接管與封頭焊接、接管與筒體焊接。當(dāng)遇到這兩種情 況時(shí)，可以運(yùn)用接管自動焊接技術(shù)進(jìn)行處理。對于接管和封頭的自動焊接可以分為兩種，分為向心接管 焊接和非向心接管焊接。在進(jìn)行焊接工作前，首先要做的準(zhǔn)備 工作是對使用該技術(shù)的設(shè)備進(jìn)行自動定心，一般來說是運(yùn)用焊 槍來對接管的管外進(jìn)行自動定位，可以將焊槍的中心直接定位 在接管的中心，這與人工定位相比，減少了誤差，提高了精準(zhǔn) 度，提高了工作效率。在以往的焊接過程中，經(jīng)常使用的是馬鞍形狀埋弧焊接設(shè) 備[3]，可是該技術(shù)并不能運(yùn)用到如今的壓力容器制造工藝中，主 要是因?yàn)檫\(yùn)用在壓力容器厚度比較大時(shí)，馬鞍形狀埋弧焊接技 術(shù)無法對其進(jìn)行操作，這時(shí)就可以采用新型的自動化技術(shù)與設(shè) 備進(jìn)行處理，該技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，擁有著較強(qiáng)的適應(yīng)力，且自動化的設(shè)備可以精確焊接參數(shù)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行 自動焊接，通過機(jī)器與操作人員的相互配合，更好地提高工作 質(zhì)量以及工作效率。

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)，最終使用自動焊接儀器完成內(nèi)壁 的勻速環(huán)繞自動堆焊。

2.4 壓力容器的激光復(fù)合焊接技術(shù)運(yùn)用

在當(dāng)前的壓力容器生產(chǎn)制造中，鎢極填絲焊接技術(shù)主 要用于無法采用純氬氣保護(hù)的保護(hù)焊，使電弧在純氬氣中得 到有效控制，保障穩(wěn)定性，提升其運(yùn)用效率[4]。且隨著科技發(fā) 展進(jìn)步，激光電弧復(fù)合熱源這項(xiàng)新型焊接技術(shù)被發(fā)明出來，其能夠直接取代鎢極填絲氬弧焊在壓力容器中的作用，且一 般來說，其在應(yīng)用過程中會在電弧熔池中形成獨(dú)特的空隙，其中會充滿金屬蒸汽，同時(shí)也能夠發(fā)出等電力離子體，進(jìn)而 起到吸引電弧的效果。所以當(dāng)前科技背景下的激光電弧復(fù) 合熱源焊接中，能夠直接采用純氬作為焊接時(shí)的保護(hù)氣體使 用，且此時(shí)的電弧能夠支持穩(wěn)定燃燒，并對壓力容器的焊接 具有高效性作用，在一定限度上提升了壓力容器焊接的質(zhì) 量。數(shù)字化焊接電弧技術(shù)以及激光復(fù)合焊接技術(shù)的出現(xiàn)使得 壓力容器焊接技術(shù)工藝得到了長足的發(fā)展，并促使壓力容器 的生產(chǎn)質(zhì)量得到提升，使其能夠逐漸應(yīng)用于各類壓力容器的 焊接作用，進(jìn)而發(fā)揮出壓力容器生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，滿足我國 工業(yè)發(fā)展所需。

3結(jié)束語

隨著科技的不斷發(fā)展，新型焊接技術(shù)不斷得到應(yīng)用，在 很大程度上提升了壓力容器質(zhì)量。但是我國壓力容器焊接技 術(shù)和發(fā)達(dá)國家還有一定差距，需要加強(qiáng)研發(fā)，縮小和發(fā)達(dá)國 家的距離，更好提升壓力容器焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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