壓力容器的焊接技術應用

孫旭輝

摘要：隨著經濟的發展和各種技術的不斷進步，各種類型的壓力容器被廣泛的應用到各個領域。而隨著應用的范圍不斷擴大，對壓力容器各種工作參數的要求也不斷提高，對壓力容器制造過程中焊接技術的要求也越來越高。只有保證較高的焊接質量，才能保證各種壓力容器的安全運行，防止各種事故的出現，最大程度保障操作人員的安全。

關鍵詞：壓力容器；焊接技術；應用

1 壓力容器的焊接技術應用分析

1.1 窄間隙埋弧的焊接技術

針對厚壁的壓力容器的焊接，當壁厚超過100mm時，繼續用普通的的U型或V型坡13的焊接方法的話，不僅僅是浪費了材料、能源、人力物力和時間，更重要的是是很難焊接成功的。于是，就有不少企業開始應用各種功能形式的窄間隙焊接技術。

窄間隙埋弧的焊接設備中除了一些基本的功能之外，還用該注意一些重要的功能：比如，一定要有靠譜的雙側橫向和高效率的自動跟蹤功能，每條焊道在不過多熔入母材金屬的基礎上都要和均勻的坡口側壁有較好的熔合；焊道應該盡可能的薄而且要寬，因為可以充分的利用后面那道焊道經過焊接時候的熱量對前一個焊道的熱影響區進行比較有效的熱處理，從而改善了過熱粗晶區的性能；另一方面還要具有比較高的熔敷效率，以此來提高焊接的生產率，而又不會對母材造成比較大的熱輸入從而影響母材熱影響區性能等。

由我國自行研發的雙絲窄間隙埋弧焊的發明專利技術就是充分考慮并且具備上面的功能而發明的，其兩根焊絲的布置是成空間交叉的形式，這種形式可以解決厚壁容器的焊接效率和質量之間的矛盾。前絲：向側、向后方傾斜，焊絲端頭要靠近側壁，以保證其電弧對側壁進行均勻的熔合，但是又不會造成強烈的側壁沖刷。眾所周知，在埋弧焊的過程中電流的波動是無法避免的，假如焊絲垂直的指向側壁的話，焊接的參數的波動會很容易造成過于大而熔入側壁中，從而對焊縫金屬成分的均勻性造成影響。后絲：垂直向下并且離側壁比較遠，其電弧有利于形成比較寬而且薄的焊道，不僅能提高熔敷率，又不會使母材太大從而熱輸入，并且可以利用后續的焊道焊接時的熱量來改善熱影響區中的過熱粗晶區的組織。

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。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）接管和封頭的自動焊接。管和封頭的焊接有以下兩種形式：向心接管的焊接以及非向心接管的焊接。封頭接管埋弧自動焊機是具有6個運動軸的并且懸掛在十字操作機上，在自動焊接之前，應該先對設備進行自動定心，經過焊槍對接管外壁進行自動尋位，使得焊槍的旋轉中心自動定位在接管的中心線上，與人工定位中心相比，其效率會大幅度的提高；接著通過焊絲的端部對坡口的底部進行自動尋位，并記錄焊縫的高度方向上的變化，以此來實現高度方向上的自動跟蹤。接管和封頭的自動焊接技術不僅在高度方向上自動跟蹤，而同時也具有橫向跟蹤傳感器，跟蹤接管的外壁以保證焊絲和坡口的側壁距離一樣，通過輸入相關的參數，以一層兩道或一層多道的方式自動排列焊道，可以實現多層多道的連續焊接。

1.3 彎管內壁堆焊技術

（1）30°彎管內壁堆焊。30°彎管內壁堆焊的具體方式是沿圓周環自動堆焊，具體操作為：自動堆焊機利用5軸進行協調運動，按照葉定的數學模型對焊道進行自動排列。工件保持3軸運動，第一，保持勻變速旋轉，并保證與焊槍的擺幅寬窄變化情況一致相，焊接速度保持恒定；第二，每焊一圈，便對擺角進行變位，保證下一圈焊縫位于與焊槍垂直的平面之內；第三，工件焊一圈，進行平移變位，保證下一圈焊縫的圓心位于旋轉中心。焊接機頭進行2軸運動，完成一圈堆焊，焊槍即需要后退一個位移，然后進行下一圈堆焊；焊接的時候，焊槍要保持變擺幅運動，保證堆焊層厚度的均勻性和一致性。具體參照的數學模型要以彎管的曲率半徑和內徑為參考。

（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 壓力容器焊接質量控制

（1）焊接前的材料選擇工作。在進行焊接工作時，焊接質量的好壞與材料的選擇和使用有著密切的聯系。第一，明確材料是否具有合格的質量證書，是否符合國家對于此種材料制定的相關標準要求。第二，根據壓力容器本身的力學性能設計要求，選擇適合本壓力容器設計的焊接材料。優先選擇符合國家標準和擁有相關質量證書的材料。并仔細核查相關信息，以此來確保材料的真實性和可靠性。（2）焊接時的焊接工藝和操作規范。焊接工藝焊接質量起著至關重要的作用。焊接的順序、材料型號的選擇、經過工藝計算后的壓力容器的強度選擇、用量大小以及焊接接頭的焊接方式等都屬于焊接工藝的范疇。因此進行壓力容器的設計時，首先進行相應的工藝計算，并確定容器的厚度和應力最小點的位置。

3 結語

我國的壓力容器焊接技術已經取得了較大的進步，并不斷發展著，各種新型的焊接技術不斷涌現出來，并越來越多的被應用于生產實踐過程中。我們相信，隨著技術的不斷發展和各種實踐經驗的不斷積累，壓力容器的焊接技術將會得到進步一的發展，壓力容器的最終品質也將得到不斷的提升。

參考文獻：

[1]壓力容器焊接技術工藝的研究[J].陳修建.黑龍江科技信息.2016（20）

[2]焊接技術的發展及應用現狀[J].謝平濤.河北農機.2016（04）endprint