壓力容器焊接新技術及其應用

周吉軍，林文舉

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

壓力容器焊接新技術及其應用

周吉軍，林文舉

（新疆維吾爾自治區特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

在壓力容器焊接領域中，對高壓厚壁的容器進行焊接時，要充分考慮容器自身的質量與效率的關系，以充分保障焊接的質量，而相對落后的焊接技術在一定程度上制約著壓力容器的制造。隨著焊接技術在壓力容器焊接方面的不斷研究，雙絲窄間隙埋弧技術問世并獲得了廣泛的應用。本文根據當前焊接技術的發展趨勢對壓力容器焊接新技術進行詳細的介紹，并就其應用發展提出看法。

窄間隙焊接；接管；堆焊；彎管；激光復合焊；重型壓力容器

壓力容器質量的主要影響因素是焊接技術。因此，壓力容器制造企業非常注重焊接技術的發展和提升，當前焊接新技術的問世及廣泛應用，對壓力容器制造企業的發展起著至關重要的作用。壓力容器從生產到正式投入使用，要經歷多個環節共同才得以完成，而焊接技術作為眾多環節中的一個重要環節，要用較好的技術水準以保證壓力容器在實際生產生活中的正常運用。近些年來，科學技術水平不斷提高，使得制造壓力容器的多項控制技術逐漸達到了自動化、智能化水平，在一定程度上提高了壓力容器的制造水平，降低了壓力容器的制造難度。在下面的介紹中，將對用于壓力容器制造的焊接新技術進行介紹分析，以提高大家對新技術的認識和理解。

1 壓力容器焊接新技術

1.1 窄間隙埋弧焊技術

傳統的焊接技術主要適用于100mm以下的壓力容器焊接，而且可以取得較好的效果。但當容器厚度超過100mm 后，如果繼續采用傳統的焊接技術，則壓力容器的質量會大大降低，窄間隙埋弧焊技術應運而生。

大部分企業為擺脫困境，積極引進新技術用于厚壁壓力容器的制造。但在厚壁容器焊接的認識上，大多數企業存在一定的誤區，如有不少企業認為應該將制造厚壁容器的效率放在第一位，盡可能縮短焊接的間隙。而在厚壁壓力容器的焊接上，容器的穩定性和質量才是最重要，因此企業要加強對壓力容器焊接技術的認識，以提高企業的經濟效益，促進企業發展。窄間隙埋弧焊設備不僅可以彌補傳統焊接技術的不足，用于厚壁壓力容器的焊接，還有一些其他的優勢。例如，保證了雙側橫向的穩定性，實現了跟蹤的自動化；在進行焊接的過程中，保證了坡口側壁各處焊接的均勻性；改善了傳統焊接技術下熱粗晶區的不足，對焊接焊道做到了全面的熱處理；對母材的溶解較為充分，提高了焊接的效率和質量等。

窄間隙埋弧焊技術的發明問世，將壓力容器焊接帶上了一個發展的新臺階，改進了傳統焊接技術的不足。

1.2 接管自動焊接技術

接管自動焊接技術主要是通過接管插入的方式，與壓力容器的筒體或封頭進行焊接的一種新型技術。

（1）接管與筒體的自動焊接。

在壓力容器的焊接工作中，對壓力容器的焊接厚度、質量提出了更高的要求。新的發展形勢下，傳統的馬鞍形埋弧焊接設備在各個方面都已經不能滿足社會發展的要求。因此，在實際工作中，可以應用新型的接管自動焊接技術，以避免傳統技術下的弊端，提高焊接的自動化程度，實現了焊接過程中的靈活調整，同時操作控制系統相對簡單，易于控制。接管的內徑是自動化馬鞍形埋弧焊接設備的主要工作參數指標，在焊接設備的定心問題上主要借助四連桿來解決；在自動化焊接設備進行接管與筒體的焊接工作時，二者的直徑是重要的參數指標，自動化設備通過簡單的參數，即可自動進行一定的焊接工作；通過人員根據相關參數對設備進行控制，可以使焊接設備完成更加復雜的工作，提高工作效率和水平。自動化技術在接管與筒體的焊接中具有傳統焊接技術不可比擬的優勢，如自動化焊接中可以實現焊道的自動排列組合，提高了焊接的效率；實現了馬鞍形焊接過程中自動復位；可以完成厚度較大的焊接工作，改進傳統焊接技術下的不足。

（2）接管與封頭的自動焊接。

接管與封頭的焊接根據操作形式的不同分為向心接管和非向心接管兩種形式。封頭接管的埋弧自動焊機由一個“十字”的操作機和六個運動軸作為主要的工作系統。在焊接工作開始前，首先要完成自動焊機的定心，定心工作可以依靠焊機的自動化系統準確快捷的完成，提高定心工作的準確率，在這一項工作上，人工無論是在定心的準確度還是速度上，都不能實現對自動化焊機的超越；然后由焊絲端自動跟蹤，焊縫在整個焊接工作過程中的變化，實現非向心的焊接；同時，通過自動化焊機，可以保證焊接工作中的橫向距離始終保持相同，避免了人工焊接中的不穩定性。

（3）彎管內壁堆焊技術。

壓力容器在長時間的使用過程中，會出現各種腐蝕破壞的現象，降低其使用壽命。因此，為了在最大限度上減慢壓力容器腐蝕破壞的速度，在其正式投入使用前，應先進行不銹鋼涂層的堆焊工作，降低企業的成本。直管內的堆焊設備可以簡單輕松的完成，但彎管內壁的堆焊工作則存在較大的技術困難。根據彎管的角度不同，工作的難易程度也存在一定的差異，對 30°彎管內壁進行防護層的堆焊時難度相對較低；由于我國 90°彎管內壁堆焊技術的不成熟，造成我國在進行 90°彎管內壁堆焊工作時，要將其分成三個 30°，即通過反復三次進行30°彎管內壁的堆焊工作，工作量大，效率低，造成了人力和財力的大量浪費。隨著當前焊接技術的不斷進步發展，我國在 90°彎管內壁堆焊技術上取得了一定的進展。

① 30°彎管內壁堆焊設備。30°彎管內壁堆焊設備主要是通過填絲或弱壓縮的方式進行地做圓周運動的自動堆焊。其在工作中實現了工件3軸和焊接機頭2軸的協調統一運動。工件3軸主要包括：第一，做協調統一的勻速運動，保證焊接速度統一性；第二，每完成一圈的焊接工作，自動調整角度，保證焊槍與焊縫處始終保持垂直關系；第三，完成一圈焊接工作后，自動改變位置，保證焊縫處始終處于中心位置。焊接機頭2軸工作主要涉及到完成一圈焊接工作后，焊槍做自動向后移位進行后續工作；焊接工作中，焊槍要隨著有規律的擺動，保證焊接的不銹鋼涂層堆焊厚度的一致性。30°彎管內壁堆焊設備的自動化工作，主要是借助相應的數學模型，實現其工作過程中的自動轉變，以保證工作的質量。

② 90°彎管內壁堆焊。90°彎管內壁堆焊相對于 30°彎管的堆焊有著更大的技術難度，其主要采用縱向方式完成內壁的堆焊工作。通過安裝在二維變位機工件的旋轉運動，保證焊道維持在平焊位置；通過安裝在三維導軌上的 90°彎曲焊槍，保障焊槍在焊接過程中的變位需求。

2 壓力容器焊接新技術應用

傳統的存在弊端的焊接技術在未來將被新技術所取代。傳統焊接技術工作效率過低，而且由于技術的落后，使得純氬氣無法作為保護氣體用于焊接技術中，成為阻礙傳統焊接技術發展進步的重要因素。

當前，隨著社會、經濟以及科學技術的全面進步，激光電弧復合熱源焊接技術得以問世并被大范圍的應用，其在實際應用中，可以通過產生的金屬蒸汽和各種離子體，增加對電弧的吸引作用，并將純氬作為保護氣體，保證焊接過程中有較為穩定的熱源，提高了焊接的效率，同時保障了焊接的質量。

在社會快速發展中，融合了全數字化以及激光復合技術的焊接技術，以其飛濺少、穩定性強、效率高等優勢，使各容器制造企業意識到其發展的巨大優勢，積極將其引進，以此提高自身企業生產的效率和質量，以保證在激烈的社會競爭贏得發展的優勢。

3 結語

在我國傳統制造業和工業發展中，壓力容器起著不容忽視的作用。但我國的焊接技術還處于發展階段，在各方面的發展上還存在一定的欠缺，雖然近些年我國的科學技術水平不斷進步發展，帶動了我國焊接技術全面發展，促進了壓力容器的進一步發展，但是在焊接設備的制造方面，各方面的聯系還相對不足，阻礙著焊接設備的發展，需要在日后的發展中不斷加以改進。

上文介紹了多種焊接新技術，及其在人們生產生活中的廣泛應用。在日后的發展中，我們應不斷提高焊接的技術水平，促進我國焊接領域的整體發展，帶動我國制造業的發展，提升我國的經濟實力。

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