埋弧焊在厚壁壓力容器制造中的應用

桂兵

[摘 要] 為解決壓力容器加工制造問題，結(jié)合自動埋弧焊加工工藝，制定了一份壓力容器焊接加工工藝方案。

[關(guān) 鍵 詞] 壓力容器；自動埋弧焊；工藝方案；檢測方案

[中圖分類號] TG445 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）28-0117-01

一、引言

以解決工業(yè)生產(chǎn)過程中關(guān)于壓力容器加工制造的一系列問題為目的，本文以要求制造一個臥式壓力容器為例，結(jié)合自動埋弧焊加工工藝，制定了一份壓力容器焊接加工工藝方案，方案中詳細對其焊接工藝方案及檢測方法進行了介紹。

二、焊接前準備工作

（一）結(jié)構(gòu)材料預處理

焊接開始之前要對零部件進行表面預處理。例如，筒體、封頭、法蘭、密封元件等，我們選用的處理裝置是GYX-3M鋼材預處理裝置，其中，采用了先進的拋丸機械除銹大型設備，鋼材通過此設備的預處理，再經(jīng)過噴上保護底漆、烘干等多個工序，為焊接做好準備。

（二）下料及成型

焊接過程的質(zhì)量好壞，很大程度上和放樣、劃線、號料、焊接坯料形狀與尺寸公差的決定性工藝有關(guān)。其中，放樣是指在制造金屬結(jié)構(gòu)之前，依據(jù)所設計的圖樣，在放樣平臺上用1：1的比例尺寸，劃出結(jié)構(gòu)或者零件的圖形和平面展開尺寸。號料和劃線采用劃針或者磨尖的石筆、粉線作線。具體各組成部分下料及成型的方法本文不做詳述。

三、裝配與焊接

決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵就要非裝配焊接工序莫屬了。因此，企業(yè)在生產(chǎn)過程中，操作人員就要對每個部件制作出不同的裝配工藝卡，為不同的接頭制作出詳細準確的焊接工藝規(guī)程。

（一）部件焊接

我們這次所設計的焊接順序依次為單個筒節(jié)的焊接—筒節(jié)間的對接—筒體與封頭的連接—接管、支座等相關(guān)構(gòu)件的焊接。

（二）筒節(jié)的裝配與焊接

筒節(jié)縱縫的焊接工藝方法需要我們依據(jù)具體的壁厚和所用材料特有的性能來選定，綜合考慮到焊接質(zhì)量和焊接效率問題，我們選擇了埋弧焊作為筒節(jié)縱焊縫的焊接方法。埋弧焊具有效率高、質(zhì)量優(yōu)、接頭坡口制備簡易等優(yōu)點。影響埋弧焊質(zhì)量的主要參數(shù)有電流、電壓、焊接速度、電流種類及其極性等。

A.根據(jù)板厚和所開坡口形式，埋弧焊的焊接工藝參數(shù)為：

注意：在焊縫的兩端需添加引弧板和收弧板，以便獲得相同質(zhì)量的焊縫。

B.根據(jù)母材成分和焊縫等強原則，埋弧焊的焊接工藝參數(shù)為：

注意：此焊機，有交流和直流兩種，適合與焊接水平位置會與水平面傾斜不大于15度的開坡口和不開坡口的平板對接、角接和搭接的焊縫，借助輪胎或滾輪架等輔助設備也可以焊接圓筒件的內(nèi)外焊縫。

（三）筒體環(huán)焊縫的焊接

環(huán)焊縫包括筒節(jié)的對接、筒體與封頭的焊接。因為筒體和封頭有著同樣的壁厚和材料，所以焊接時所用的工藝也是相同的。

（四）容器殼體接管的焊接

本次設計的臥式儲罐上附件主要有：人孔與法蘭、進料口、出料口、視鏡、液面計等。接管焊接工藝方案有兩種，第一種是每個筒節(jié)焊接和無損檢測合格后，或者若干筒節(jié)相接并無損檢測合格后，進行劃線、鉆孔、割孔，再裝焊接管；第二種是容器殼體總裝焊接并無損檢測合格后，整體劃線、鉆孔、割孔再裝焊接管。

接管焊縫的接頭和坡口形式取決于容器的工作參數(shù)。本容器為中壓容器允許采用局部焊透的坡口形式。

（五）支座組焊

本文設計的為臥式壓力容器，設備采用鞍式支座。在底板上劃好線，焊上腹板和縱向立肋，組焊時需保證各零件與底板垂直。然后將彎制好的托板與腹板和縱向立肋組焊，最后將支座組合件焊在筒體預先劃好的支座位置線上。

四、焊后熱處理

1Cr17為典型的普通純度高鉻鐵素體不銹鋼，其焊接特點就是在焊接過程中可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低即發(fā)生脆化的問題，如果在950度以上停留時間過長，會引起熱影響區(qū)晶粒急劇長大，導致焊接接頭的塑性和韌性下降，當接頭的剛度足夠大時，在室溫的條件下可能出現(xiàn)脆裂。所以要控制高溫停留時間，來選用焊接參數(shù)。在焊接工藝上應采取以下措施：（1）焊前預熱100～200°C左右；（2）焊后熱處理750～800°C退火處理；（3）采用小的熱輸入。

五、焊件的質(zhì)量檢查

（一）焊接接頭的無損檢測

焊接接頭無損檢測的作用是探測目視檢查不能發(fā)現(xiàn)的各種缺陷。例如，焊縫表層的微裂紋，夾渣以及各種內(nèi)部缺陷。焊接接頭的無損檢測方法有磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測、超聲波檢測和射線檢測等。

（二）致密性檢驗

儲存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等，可用致密性實驗來發(fā)現(xiàn)。致密性實驗法有水壓試驗、氣壓試驗和煤油試驗。

1.水壓試驗

水壓試驗常被用來檢查管子、油箱、水箱以及各種容器，目的是測定這些容器的水密性的構(gòu)件在承受一定壓力下的致密性，若在焊接接頭上發(fā)現(xiàn)有水滴或細水紋，則表面焊接接頭不致密。

當焊縫有穿透性的缺陷時，容器內(nèi)的氣體就會從這些缺陷中逸出，使焊接接頭處的肥皂水起泡或浸在水中的容器冒水泡，表面焊接接頭不致密。

2.力學性能檢驗

按相應的標準或產(chǎn)品技術(shù)條件的要求，截取拉力、彎曲、沖擊試樣。截取的最好方法采用銑、鋸等機械加工方法。試樣的加工和試驗應嚴格按相應的國家標準來執(zhí)行。

六、結(jié)語

將埋弧焊技術(shù)應用于加工制造厚壁壓力容器的方案是切實可行的。基于壓力容器的各項要求，采用具有針對性的焊接工藝方法，使焊接效果達到預期的性能要求，克服了傳統(tǒng)焊接方法容易產(chǎn)生的嚴重缺陷，經(jīng)過使用驗證，其使用效果良好。