鍋爐壓力容器的焊接工藝與設備發展

王艷榮 劉漢青

摘要：本文筆者結合個人實踐工作經驗，在梳理了相關文獻的基礎上，對鍋爐壓力容器典型受壓部件的焊接技術進行探討，并對未來的焊接制造技術加以展望，以期為提高鍋爐壓力容器的焊接生產質量，確保鍋爐壓力容器的生產安全，促進鍋爐壓力容器的制造技術水平的進步提供有益的參考與借鑒。

關鍵詞：鍋爐壓力容器;焊接技術;未來發展

前言：

正是因為鍋爐壓力容器本身是一種具有較大危害性的特種設備，所以對鍋爐壓力容器的焊接質量提出了較高的要求。這不僅僅是因為優質的焊接技術有利于實現鍋爐壓力容器的高效化制造，還有助于保證鍋爐壓力容器生產運行的安全性。所以，加強對鍋爐壓力容器焊接工藝的研究與探討，推進鍋爐壓力容器制造技術的進步則具有十分重要的現實意義。為此筆者即針對鍋爐壓力容器制造過程中典型受壓部件的焊接技術進行闡述，并提出未來發展的幾點展望，以供參考。

1.鍋爐壓力容器典型受壓部件的焊接技術

第一，膜式水冷壁焊接。對于鍋爐爐墻而言膜式水冷壁管屏是其最為主要的受壓部件，利用的是光管加扁鋼拼排焊接工藝。而無論是從密封角度出發，還是從傳熱、變形控制的角度出發，均需使用雙面焊接，也只有如此才能夠使光管與扁鋼能夠在連續焊縫拼接的過程中實現成品寬度的管屏。尤其是伴隨著鍋爐壓力容器向著大容量、高參數化模式的不斷發展，對膜式水冷壁的尺寸要求也越來越大，對精度的要求也越來越高。此時就需要利用高效率的自動化成套焊接設備，以及熔化極氣體保護焊與埋弧焊這兩種焊接工藝于膜式壁的制造中。其中，熔化極氣體保護焊的應用率高達80%以上，但因存在熔深淺、光污染、焊接煙塵大等缺點，也為埋弧焊的進一步發展預留下了較為廣闊的空間。可以說伴隨著環保需求的不斷加強，在膜式水冷壁的應用中埋弧焊將會逐步取替熔化極氣體保護焊，成為主要焊接方法。

第二，蛇形管焊接。所謂的蛇形管是指在一個平面內被多次迂回的管子，在鍋爐中對流受熱面多采用蛇形管結構，也是整個鍋爐中工作溫度、材質級別最高的受壓元件。因此，其本身的焊接工作量相對較大。尤其是近些年來，伴隨著大型機組生產任務的不斷增加，管子壁厚以及焊接工作量也是成倍的往上增長，在蛇形管的制造過程中厚壁管的直管接長焊接直接影響到鍋爐受熱面的生產能力，為此也進一步促進了各種新型高效自動焊接工藝的應用。如，在鍋爐蛇形管的生產中TIG/MIG自動焊接系統已經成為重要的生產工藝。一般來講TIG冷絲焊接工藝多半被應用對焊接質量要去不高的中厚壁合金鋼材料之上，缺點在于焊接效率相對偏低。而為了能夠進一步提高焊接生產效率，在中厚壁合金鋼管的焊接中又引進了熱絲TIG焊接工藝。相較于冷絲TIG焊接工藝而言，熱絲TIG焊接工藝因為是將焊絲加熱到了一定的溫度才送入焊接熔池的，所以在鎢極氬弧焊工藝上更顯靈活。并且因為熱絲TIG焊接的電弧能量來源于融化母材形成的熔池，焊絲可以依靠本身的熱絲電源進行加熱，所以在熱絲熔化過程中需要的能源基本上可以依靠熱絲系統直接供給，也就大大的提高了焊接工作的生產效率與經濟效益。

2.對鍋爐壓力容器焊接技術的未來發展展望

面對鍋爐壓力容器制造過程中新材料、新工藝的不斷涌現，要想確保鍋爐壓力容器的焊接質量，就必須要引進更加優質、更加高效的焊接工藝，用以提升焊接質量與效率。尤其是基于智能化、數字化焊接工藝的發展，未來焊接過程勢必會向著自動化、智能化、數字化、信息化方向不斷發展。特別是與發達國家相比，我國在壓力容器焊接自動化技術水平的發展上仍然存在一定的差距。所以要想實現鍋爐壓力容器焊接技術水平的穩步提升，最大限度的實現鍋爐壓力容器生產過程的自動化焊接，就必須要對傳統焊接工藝設備進行智能化改進，并且推動以焊接機器人為核心的柔性智能焊接自動化技術的應用，普及焊接專家系統。同時，面對近些年來互聯網技術的日益成熟，物聯網技術的推廣與普及，以及大數據技術的興起，這些都為鍋爐壓力容器的信息智能化制造提供了物質基礎，所以人工神經網絡系統、智能化控制等技術勢必會成為未來鍋爐壓力容器焊接自動化技術的重要發展方向。

此外，激光-電弧復合熱源焊接技術與摩擦焊接技術也將在鍋爐壓力容器制造領域獲得廣泛的推廣與應用。近些年來激光制造成本的進一步降低，使得激光-電弧復合熱源焊接技術逐步取代填絲TIG焊接工藝，被初步應用在鍋爐壓力容器生產制造行業中。這是因為激光-電弧復合熱源焊接技術本身的焊接效率相對較高，承受熱應力卻較小，因此不易出現焊接變形問題，相對而言返工率也較低，所以一旦解決了價格過于昂貴的問題，在實際應用過程中也就更有利于保障鍋爐壓力容器的安全性能。而摩擦焊接技術具備焊接效率較高、成本較低、更為環保等優點，雖然還未在鍋爐壓力容器制造中得到廣泛的應用，但是經過不斷的研究與實驗，深入的了解與認識摩擦焊接技術以后，勢必能夠充分的挖掘與發揮出摩擦焊接技術的真正潛力。

結束語：

處于高溫、高壓工況下的鍋爐壓力容器，一旦發生安全事故，不僅會造成環境污染，還對直接威脅到工作人員的生命安全。也正因如此，對于鍋爐壓力容器的制造早已被列入到各國重要監管產品之中。而焊接技術作為鍋爐壓力容器生產制造過程中的核心技術所在，焊接質量會對整個鍋爐壓力容器的制造質量產生直接影響。所以，在今后的工作中，更要對焊接技術進行科學的改進與優化，以此提升鍋爐壓力容器的焊接質量，將更為高效優質的焊接工藝應用于鍋爐壓力容器生產制造中，以此切實保證鍋爐壓力容器的安全性能。

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