鍋爐壓力容器焊接方法及焊接工藝分析

崔金剛 張恒

摘要：我國農業大國向工業大國的轉變中，鍋爐作為重要的熱能轉換設備，在工業生產中極為常用。因為鍋爐壓力容器在投產運行時需要面臨高溫高壓的環境，所以對焊接技術有較高的要求。因為焊件的材質、使用性能、結構以及運行環境不同，所以采用的焊接方法也不相同，但是最終目的都是為了保證鍋爐壓力容器能夠安全穩定運行。本文就此展開分析。

關鍵詞：鍋爐壓力容器;焊接方法;焊接工藝;質量

焊接技術作為一項成本低廉、容易操作而且性能可靠的粘接技術，在鍋爐壓力容器制造、安裝以及修復過程中廣泛使用。尤其是在鍋爐壓力容器逐漸向大型化方向發展的背景下，很多零部件需要運輸到現場后再進行焊接組裝。而鍋爐壓力容器使用的材料由于化學成分和物理性能不同，在焊接的過程中需要經歷迅速加熱和冷卻的過程，容易對焊縫以及施焊區內的母材在組織和性能上產生影響，如果焊接方法和焊接工藝出現偏差，將會直接影響到鍋爐壓力容器使用的安全性。為了提高焊接質量，在開展焊接施工前，需要詳細了解焊件的化學成分和物理性能，明確施焊對象的結構特征以及使用性質，經過全面認真的分析最終制定出合理的焊接施工方案，采用適宜的焊接方法和焊接工藝，減少焊接質量缺陷，確保鍋爐壓力容器能夠安全穩定運行。

1鍋爐壓力容器焊接方法

1.1手工電弧焊

手工電弧焊的歷史較早，也是最為常見的焊接方法，但是受到焊條長度的限制，只能應用于焊縫較短的焊接施工中。其應用原理主要是利用電弧產生的高溫在焊條和焊件之間形成焊接熔池，經過自然冷卻即完成焊接。在焊接的過程中，金屬棒上熔化的藥皮會產生熔渣和氣體，將周圍空氣隔離開從而起到保護焊接熔池的目的。手工電弧焊適用于多種焊接材料，操作比較簡單，只需要手工操縱焊條即可完成焊接，原理比較簡單，但是焊縫的質量不易控制，對焊接操作人員的技術要求較高。在焊接技術水平不斷提升的背景下，手工電弧焊在焊接施工中應用的越來越少。

1.2埋弧焊

埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒的一種焊接方法，在鍋爐壓力容器焊接中應用比較廣泛，比如在拼板焊縫、筒節焊縫以及筒節間環縫焊縫中使用埋弧焊的效果較好。因為電弧是在焊劑層下燃燒，會受到焊劑和熔渣的保護作用，所以基本不會產生輻射的熱量和弧光，既能夠提高熱效率，又能夠減少對人體的輻射。因為埋弧焊為機械化焊接，所以焊接效率較高，適用于大批量的焊接施工，尤其對于長度和厚度都較大的直線或者大直徑的環縫焊接都比較適用于埋弧焊。在焊劑和熔渣對焊接熔池的保護下，焊縫金屬的雜質較少，所以焊縫質量較高。但是埋弧焊也有一定的缺點，在焊接之前焊件的準備工作會耗費較長的時間，而受到焊劑保護的影響，焊接過程中操作者無法觀察到焊縫和熔池的形成過程，會對焊接質量產生一定的影響。埋弧焊比較適用于水平位置或者傾斜度較低的焊縫中，使用范圍受到一定的限制。由于使用機械進行焊接，所以相對于手工焊而言缺乏一定的靈活性。

1.3氬弧焊

氬弧焊是利用氬氣作為保護氣體的焊接技術，其主要原理是在高電流的作用下使焊材在施焊點上熔化形成液態的熔池，在高溫的作用下，輸送出的氬氣會將空氣中的氧氣與焊材隔離，以防止焊材氧化，在鋼制壓力容器焊接中比較適用。因為氬弧焊中電流的密度較大，熱量比較集中，所以焊接速度快，焊接效果高。在氬弧焊中，受到氬氣的保護作用，可以減少空氣中其他氣體對電弧和熔池的影響，可以獲得較高質量的焊接接頭。氬弧焊的操作比較簡單，幾乎適用于所有金屬，可以對焊件進行全位置焊接，且焊接時操作者可以觀察電弧狀態。因為氬弧焊無需溶劑和涂藥層，所以可進行機械化和自動化操作，大大提高焊接效率。氬弧焊不適用于精密鑄件缺陷的修補中，因為熱影響區域大，所以焊接后焊接接頭質量會有所下降。氬弧焊在焊接時會產生強光、紫外線、臭氧等物質，對施焊人員的身體損傷較大。

1.4其他焊接方法

在實際焊接施工中，應該根據焊件的材質、性能、結構、位置等要素，選擇適宜的焊接方法。比較常見的焊接方法還有鎢極氣體保護電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、激光復合焊等。隨著焊接技術的不斷發展，還會出現各種先進的焊接方法，為提高鍋爐壓力容器的焊接質量創造有利條件。

2鍋爐壓力容器的焊接工藝

不同的焊接方法所使用的焊接工藝也不相同，隨著焊接方法的多樣化發展，焊接工藝也不斷的更新，主要的焊接工藝有如下幾種。

2.1底層焊

底層焊一般會采用氬弧焊，在鍋爐的水冷壁、過熱器、省煤器焊接中比較常用。采用自上而下的焊接順序進行點焊的方式，可以保證焊縫的均勻性。在焊接前應對氬弧底部進行測試，保證氬氣的純潔性。做好施焊區的防護工作，避免自然風影響到焊接質量。在焊接過程中，可能會因為操作失誤而影響到焊縫內部的均勻性，所以在焊接完成后，應該根據設計要求對底部焊縫進行檢查，避免出現裂縫。

2.2中層焊

在底層焊完成后，在施焊區可能會有殘留的雜質，所以在中層焊焊接之前，應該對施焊區進行清理，并進行檢查，如果發現底層焊存在質量問題要及時解決。實施中層焊的焊接接頭要與底層焊的焊接接頭錯開10mm以上，適宜選擇直徑為3.2mm的焊條，這樣焊縫的厚度可以達到焊條直徑的8～12倍。

2.3表層焊

因為表層焊質量直接關系到壓力容器表面的美觀性以及平整度，所以對焊接技術有較高的要求。在選擇焊條時應該根據焊縫的已焊厚度來考慮，焊接過程中，需要控制好起弧和收弧的位置，要與中層焊的焊接接頭錯開，以保證焊接表面的平整度。在表層焊完成后，要檢查焊縫表面是否有裂縫、熔渣等焊接質量缺陷，同時用鋼絲刷清潔焊縫表面，并做好保溫和防腐處理。

2.4焊后熱處理

焊后熱處理是焊接工藝中重要的環節，因為焊縫和施焊區域內的工件在短時內受到加熱和冷卻的作用，會對其組織和性能產生不良影響。為了消除焊接產生的殘余應力，防止冷裂紋的產生，在焊接完成后，應該根據焊件大小、結構以及性能采取適宜的熱處理方法，提高焊縫質量，避免鍋爐壓力容器在使用中發生爆炸事故，提高鍋爐壓力容器的安全性，延長使用壽命。

2.5無損檢查

在所有焊接工作完成后，為了確保鍋爐壓力容器的焊接質量，要對其進行無損檢查。采用適宜的方法和儀器對容器表面以及焊縫內部進行無損檢查，在檢查過程中，應該嚴格按照規范參數操作。通過無損檢查，能夠及時發現焊縫表面以及焊縫內部存在的質量缺陷，便于及時修復，提高鍋爐壓力容器使用的安全性。

3結語

因為鍋爐壓力容器在使用過程中會面臨高溫高壓、腐蝕、爆管等危害，所以對密封性和耐腐蝕性有較高的要求。焊接是將兩種或者兩種以上相同或者不同的材料通過加熱或者加壓的方式連接成一體的工藝過程。而在焊接過程中以及焊接完成后，焊接接頭的質量會直接影響到鍋爐的整體質量。為了保證鍋爐壓力容器的焊接質量，需要選擇適宜的焊接方法和焊接工藝，確保焊接接頭在強度、硬度、塑性和韌性方面都能夠滿足鍋爐運行時的技術要求。隨著我國焊接技術水平的不斷提升，不斷出現新的焊接材料、焊接設備、焊接方法和焊接工藝，為促進我國工業生產的進一步發展創造了有利條件。

參考文獻

[1]陳世忠，張敏，李澤民.壓力容器焊接質量控制的具體措施[J].四川水泥，2017（2）：15.

[2]劉群安，張志宇.鍋爐壓力容器焊接質量控制[J].中國設備工程，2018（8）：10.

[3]尹繼超，張東閣，柴成軍.鍋爐壓力容器焊接技術及實施要點研究[J].中國戰略新興產業，2017（7）：28.

沈陽廣泰真空科技有限公司