压力容器焊接新技术和有效应用

【摘 要】制造各种压力容器的过程中,焊接是一个极其重要的工序,焊接技术的应用效果会对压力容器的最终品质产生极大的影响.所以,在实际制造过程中,我们要积极的分析研究各种焊接新技术,并积极的应用于实际制造过程中,以不断提高压力容器产品的质量.本文,我们即对几种压力容器焊接新技术进行分析,并研究其实际应用效果.

【关 键 词】压力容器；焊接技术；应用

引言

随着经济的发展和各种技术的不断进步,各种类型的压力容器被广泛的应用到各个领域.而随着应用的范围不断扩大,对压力容器各种工作参数的要求也不断提高,于是,对压力容器制造过程中焊接技术的要求也越来越高.只有保证较高的焊接质量,才能保证各种压力容器的安全运行,防止各种事故的出现,最大程度保障操作人员的安全.因此,不断分析研究各种新型的焊接技术,提高焊接技术的水平,是各压力容器制造厂家十分关注的课题.而通过不断的研究与努力,近些年来,我国的压力容器焊接技术也取得一定的发展与进步,涌现出不少新型的焊接技术.本文,我们即围绕压力容器焊接新技术进行分析,并研究其具体应用.

一、压力容器与焊接技术

压力容器指的是各种可以承载一定压力的密闭设备,压力容器被广泛的应用于化工等多个行业,可以用来盛装各种气体或液体.压力容器的制造过程较为复杂,包括了多道工序,例如对原材料的验收、切割,以及机加工和组对,还有焊接和无损检测,以及最终的压力试验和防腐等.其中,焊接处理是压力容器制造过程中极其重要的一个环节,涉及到诸多细节问题.焊接是一种利用高热或者高压,或二者并用,将同种或异种的材质永久性结合在一起的工艺.常见的焊接技术有埋弧焊和手工电弧焊以及氩弧焊等.在制造各种压力容器的过程中,在焊接环节,需要对压力容器的壳体和封头等多处进行焊接.所以,从严格意义上来讲,焊接的效果会对各种压力容器产生十分直接的影响,会影响到压力容器自身的质量和可靠性,并会对整个生产制造过程的造价和效率等产生影响.下面,我们来介绍几种新型的压力容器焊接技术.

二、窄间隙埋弧焊技术

在实际制作压力容器的过程中,有时会遇到压力容器壁厚较厚,例如厚度超过100mm的情况.在这样的情况之下,如果利用以往的焊接技术,使用常规的U型坡口的方式进行焊接,很难达到令人满意的焊接效果,影响到压力容器的最终品质,并会浪费大量的宝贵资源,例如能源和人力、时间等.但新型窄间隙埋弧焊技术的应用,可以使这一难题迎刃而解.

1、窄间隙埋弧焊.窄间隙埋弧焊技术是在传统焊接方法和工艺基础上发展而来的,综合利用了特殊的焊丝和保护气,以及先进的导入技术和焊缝自动跟踪技术等.应用以来,不少企业都在积极的关注并应用窄间隙焊接技术.但是,厚壁压力容器的焊接质量需要具备较好的稳定性,一旦出现焊接缺陷,修复小间隙的焊缝十分困难,甚至导致无法处理,提高了成本降低了生产效率.

2、窄间隙埋弧焊技术的优势和缺陷.总体来说,窄间隙埋弧焊技术具有十分明显的应用优势：（1）焊接速度较快,生产效率较高；（2）节约了大量资源,例如母材和焊丝以及电能等,可有效降低生产制造成本；（3）焊接过程中,前道焊道过程可以有效的对后面的工序进行预热,而后道焊道还可以对前一道焊道进行回火,从而保证焊接接头机械性能；（4）有效减少残余应力和形变；（5）有利于实行自动化生产制造.（6）熔敷率较高,可以有效提高焊接效率,并不会因为热输入较大而对母材的热影响区性能产生影响.但是,窄间隙埋弧焊技术也存在一定的应用缺陷,例如后期的修补困难较大,装配所需要的时间较长,对工作人员的技术水平要求较高等.

3、窄间隙埋弧焊技术的应用要点.（1）要具备可靠的双侧横向,并具有较强的自动跟踪功能；（2）每条焊道与坡口侧壁的熔合都要保证均匀良好,且因为母材大多具有较高的含碳量,所以要保证熔入的母材金属含量要适当；（3）焊道要尽量保证薄而宽,以对过热粗晶区的实际性能进行充分的改善.

三、接管自动焊接技术

接管自动焊接采用接管插入的形式,具体来讲,接管自动焊接技术可以分为两种,一种是将接管与筒体进行焊接；另一种是将接管与封头进行焊接.

1、接管与筒体自动焊接.在传统的焊接过程中,经常会用到马鞍形状埋弧焊接设备,但实际的运动轨迹无法满足实际需求,并且在厚度较大和存在窄间隙坡口的时候应用效果较差.此时,我们便可以利用接管自动焊接技术.接管马鞍形埋弧焊接设备自动化程度各适应性都较高,且操作方便,控制迅速.其中,接管的实际内径采用四连杆夹紧的方式保证自动定心；焊接对象的筒体和接管直径是焊运行轨迹的主要参数,从而保证焊接的自动化；同时,通过人机交互的操作界面,可以直接控制各项焊接参数,有效实现连续焊接.而且,利用接管马鞍形埋弧焊接设备得到的焊道能够进行自动排列；接管马鞍形埋弧焊接技术还具有断点记忆和自动复位的功能；在实际应用过程中,大厚度、窄间隙坡口适合使用超薄大功率焊,对窄间隙坡口则适合采用一层两道自动埋弧焊方法.

2、接管与封头自动焊接.具体来分,接管与封头的焊接有两种形式,即向心接管和非向心接管的焊接.封头接管埋弧自动焊机一共有6个悬挂于十字操作机上的运动轴.在开始自动焊接之前,要先进行设备的自动定心,利用焊在接管的外壁进行自动寻位,保证焊的旋转中心自动定位于接管的中心线上.自动定心的方式极大的缩短了原有人工定位所花费的时间,提高了工作效率.自动定心结束之后,要通过焊丝端部进行自动寻位,将焊缝高度方向上出现的改变记录下来,实现自动跟踪,完成非向心接管焊接；设备中还包括了横向跟踪传感器,在焊接的时候,可以跟踪接管外壁,使焊丝与坡口侧壁的距离保持较高的一致性.

四、弯管内壁堆焊技术

在实际使用过程中,在经历长期的使用之后,不少压力容器的接管内壁都会出现不同程度的腐蚀现象.所以,在制造各种压力容器的过程中,需要在其接管内壁堆焊不同的不锈钢耐磨层.但是,在实际操作过中,会极大的提高弯管内部堆焊设备的设计难度.在实际进行焊接的时候,如果对30°弯管内壁的堆焊无法满足90°弯管实际焊接要求的时候,则需要将90°的弯管分为三部分,对三部分进行分步焊接之后,才能组合在一起,完成对90°弯管的焊接工作.但是,这样的焊接过程显然费时费力,效率较低.于是,随着焊接技术的不断发展,弯管内壁自动堆焊技术开始被应用到实际生产过程中.

1、30°弯管内壁堆焊.30°弯管内壁堆焊的具体方式是沿圆周环自动堆焊,具体操作为：自动堆焊机利用5轴进行协调运动,按照叶定的数学模型对焊道进行自动排列.工件保持3轴运动,第一,保持匀变速旋转,并保证与焊的摆幅宽窄变化情况一致相,焊接速度保持恒定；第二,每焊一圈,便对摆角进行变位,保证下一圈焊缝位于与焊垂直的平面之内；第三,工件焊一圈,进行平移变位,保证下一圈焊缝的圆心位于旋转中心.焊接机头进行2轴运动,完成一圈堆焊,焊即需要后退一个位移,然后进行下一圈堆焊；焊接的时候,焊要保持变摆幅运动,保证堆焊层厚度的均匀性和一致性.具体参照的数学模型要以弯管的曲率半径和内径为参考.同时,为了保证自动堆焊的稳定性,设备还需要具有弧压自动跟踪系统,以及断点记忆和自动复位等功能.

2、90°弯管内壁堆焊.90°弯管内壁堆焊是沿着弯管母线的纵向自动堆焊,具体方法为：将工件安装在二维变位机上,通过工件的旋转来进行焊接；工件翻转,每一条焊道都保持平焊位置；90°弯曲焊安装于三维导轨上,保证焊的自动变位.

总结

总体来看,我国的压力容器焊接技术已经取得了较大的进步,并不断发展着,各种新型的焊接技术不断涌现出来,并越来越多的被应用于生产实践过程中.我们相信,随着技术的不断发展和各种实践经验的不断积累,压力容器的焊接技术将会得到进步一的发展,压力容器的最终品质也将得到不断的提高.