浅议压力容器焊接新技术及其应用

吴迪

摘 要：焊接新技术在压力容器中的有效利用，一方面能够根据压力容器特性提供更完善的焊接方案，以此提升压力容器焊接的整体性与质量性；另一方面，凭借新技术的应用，更有益于焊接材料利用率与操作效率的提升，使焊接技术满足现代工业经济性与安全性的要求。本文基于压力容器焊接技术分类展开分析，在明确各类技术的应用同时，期望能够为后续工业压力容器的焊接工作提供良好参照。

关键词：压力容器；焊接工艺；新技术；应用分析

1 压力容器焊接技术概述

压力容器与其他工业设备不同，因为部分材料处理与加工的需求，通常容器内部与外部存在较大的压力差值，并且容器操作较为繁琐，所以出于使用安全性考虑，对压力容器的气密性要求较高，以便保障操作人员的生命财产安全。根据以往压力容器制造资料可知，焊接技术主要应用于原材料切割与加工之后，确保材料拼接契合度满足结构受力要求，才能将技术落实。在此期间，压力容器的封头与壳体都是焊接技术落实较重要的部分，并且在制造板材厚度较厚的压力容器时，多数拼接工作也都是利用焊接技术完成的，以便压力容器整体性与气密性提高，可见焊接技术选择的重要性。目前，常见的压力容器焊接技术主要有埋弧焊、手工自动焊与氩弧焊等形式，根据不同规格与用途的压力容器，焊接技术的选择也不尽相同，只有确保焊接强度与压力承载水准满足压力容器的需要，才能保障压力容器的使用质量。

2 压力容器焊接新技术与应用分析

2.1 激光复合焊接技术

钨极填丝氩弧焊技术在焊接质量与接头性能方面具备较明显的优势，并且在焊接过程中不会产生飞溅等问题，使压力容器材料受损，因此在以往压力容器焊接工作中被作为主要焊接措施，以便保障焊接工作的质量。但是，根据以往资料显示，钨极填丝氩弧焊技术效率低的问题也较为明显，并且氩气作为保护气体并无法保障电弧持续稳定使用，为确保压力容器快速投入生产并且运行稳定，才有了激光复合焊接技术的出现。激光复合焊接技术是基于传统钨极填丝氩弧焊技术演变而来的新型技术，在焊接过程中能够在熔池中形成空隙，使内部充满金属蒸汽与等电离子，进而吸引并调控电弧强度，再利用氩气作为保护气体进行焊接，便能够令焊接电弧使用稳定性得到极大提升，由此保证压力容器焊接的均匀性与强度。同时，激光复合焊接技术同样秉承了传统技术的优点，不会在压力容器焊接中出现飞溅问题。

2.2 窄间隙埋弧焊技术

此种焊接技术多应用于板材较厚且焊缝宽度较小的工作，凭借设备与技术方面的特点，在100mm操作空间内更具焊接质量优势，因此在材料较厚的压力容器中经常被使用。根据窄间隙埋弧焊技术操作流程与材料利用状况可知，焊接材料利用率能够得到显著提升，并且能够在短时间内完成焊接工作，使压力容器焊接技术满足高效率、高质量与经济性的要求，更能够避免材料变形等问题出现，使压力容器焊接质量得到保障。其次，根据以往研究资料可知，窄间隙埋弧焊技术在使用期间，比较传统的人工焊接技术更具质量优势，不但能够更均匀的把控焊接厚度与强度，同时更丰富了压力容器焊接方式，使压力容器焊接技术适用环境得到极大拓展。

2.3 接管自动焊接技术

2.3.1 接管与封头自动焊接

此种自动焊接根据不同的操作形式可分为非向心与向心焊接两种。从焊机技术原理来看，焊接设备在使用过程中可由六个不同方向的运动轴与焊接操作机组成，在焊接过程中可借助运动轴更均匀的焊接压力容器，使焊接质量得以保障。根据以往焊接技术资料可知，在焊接工作开始之前，技术人员必须借助自动定位系统判断压力容器的中心点，再將焊接操作机定位工作落实，以便定位精准性得到有效提高。其次，在焊接技术应用期间，技术人员可借助自动跟踪系统使焊丝定速移动，以便使压力容器焊缝更加均匀，同时此种焊缝技术比较传统人工焊缝，在稳定性与质量性方面具备明显优势，更符合压力容器焊接工作的要求。

2.3.2 接管与筒体自动焊接

传统马鞍形焊接技术无法适应实际生产情况，所以，新型的接管马鞍形自动焊技术被广泛应用于压力容器的制造过程中。该技术具有较高的自动化水平，接管内径通过夹紧四连杆自动定心，焊枪的运动轨迹的主要通过自动化焊机控制，焊机根据接管和筒体的直径参数，可以建立相应的数字模型，之后再根据模型，确定焊枪的移动轨迹，进而实现自动化焊接。此外，通过在机器上输入参数能实现多道工序的自动焊接，包括内马鞍、外马鞍和水平环焊缝的焊接。具体应用中，利用超薄的大功率焊枪对板材较厚且间隙较窄的坡口进行焊接，还可用一层两道自动埋弧焊的方法完成对板材厚度和坡口间隙适中的焊接工作。

2.4 弯管内壁堆焊技术

由于工作环境的需要，某些压力容器的内壁要进行防腐蚀层的焊接，对于压力容器的直管部位，焊接相对比较容易，而弯管内壁由于具有特殊性，在内壁部位存在相应的角度，增加了焊接工作的难度。对于不同角度的弯管，根据其内壁的实际情况，需采用不同的焊接技术，目前我国对于弯管内壁的堆焊技术研究已经逐渐成熟。

90°弯管内壁堆焊。90°弯管内壁堆焊是压力容器焊接工作中难度较大的一种焊接方式。在焊接技术还较为落后的时期，进行90°弯管对焊时主要是仿照30°弯管堆焊的方式进行的，焊接时需要将90°的弯管平均分成三个30°的弯管，过程十分繁琐，焊接效率非常低，而且焊接质量也得不到保障。如今，相关技术人员已经研发出专门用于90°弯管内壁堆焊的焊接设备，该设备主要是利用90°弯管母线的纵向结构，通过二维变位机对焊接点进行旋转焊接。这种焊接方式大大提高了压力容器内壁焊接的效率与质量。

30°弯管内壁堆焊。30°弯管的堆焊是通过借助焊机自身的五轴协调运作完成的。焊机根据预设的数学模型，进行五轴运动自动焊接。在焊接的过程中，工件运作要与焊机的摇摆幅度相协调，焊剂要保证一个相对稳定的运行速度。每当焊接完成一圈之后，需要对摆角位置进行变动，在移动焊机之后重新进行自动定位。在内壁堆焊的过程中，需注意对焊机摇摆幅度的控制，一般情况下，摇摆幅度由小到大进行调整，焊机工作进入收尾部分时，再次将幅度调小，保证内壁焊接的结构和层次。在弯管内壁堆焊时，需应用数学模型对所需的参数进行计算。尽量选用具有自动追踪和断点记忆功能的焊机，这种机械设备能够自动复位，保证焊接过程的顺利进行。

3 结束语

焊接新技术在压力容器加工中的有效落实，不但能够根据压力容器特点提供更完善的焊接方案，由此降低焊接难度与操作水准的要求，使压力容器焊接质量显著提升，同时借助新技术的应用，更能够细致控制焊接材料的损耗，以便满足现代工业发展经济性与安全性的要求。故而，在论述压力容器焊接新技术及其应用期间，必须明确焊接新技术的分类与特点，并提供详细的压力容器焊接方案，才能为后续压力容器使用安全性与质量性提供更全面的技术保障。

参考文献

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