压力容器焊接工艺的选取和应用

郭 优

压力容器在化工、煤炭等行业应用广泛，根据用途，其可以分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。压力容器的工作环境复杂，质量不达标会导致其使用寿命的异常损失，造成的危害是无法估量的。为了保证压力容器的产品质量，人们就要选择恰当的制造工艺。而焊接作为压力容器制造中的重要环节，其工艺的选择和实施对于压力容器的质量有着重要影响。若原材料的焊接性能差，就需要调整焊接电压和焊接速度等工艺参数来保证焊接质量。尤其是焊接镍铬不锈钢的容器时，焊接方式处理不当或者搭接方式不对，就容易出现晶间腐蚀、应力腐蚀等情况，进而影响压力容器的产品质量。所以，在压力容器制造过程中，人们不仅要考虑焊接方式的选取，还要考虑焊接设备、焊材等因素，全盘考虑工艺的每一个流程。本文从焊材选取到焊接方式的选用进行了分析和探讨。

1 压力容器耐热钢焊材的选择原则

下面以耐热钢焊材的选取为例加以说明。从金属材料角度考虑，母材的组织和力学性能是选取焊材的一个重要指标，即二者强度要在同一等级。这样才能保证焊接质量。

1.1 等强焊接

在焊接工艺中，焊材的选取至关重要，人们要充分考虑母材的强度，选取一致强度的焊材。在选取焊材时，人们不仅要保证室温下母材和焊材的强度一致，还要考虑高温下焊材和母材的强度一致。如果强度差别大，容易出现应力集中，质量下降。

1.2 碳含量的确定

在焊接工艺中，碳含量作为一个重要的指标，影响材料的性能。碳含量过高或过低都不可。若碳含量过高，焊接时容易出现裂纹，所以在选取时，焊材碳含量应该低于母材。若碳含量过低，后续的热处理中就容易出现铁素体，降低接口韧性。通常选取标准在0.08%～0.12%最好，保证了结构的强韧性。

1.3 Cr、Mo等元素的含量确定

这些元素对于铁的相图影响很大，对于母材形成奥氏体以及马氏体的含量都有影响。为了更好地保证质量，其焊材中的含量一般要略高于母材中的含量。

1.4 脆性的改善

焊材中有很多微量元素，对焊缝熔合区的组织性能有着重要影响，尤其是影响材料的脆性，如O、Si、P、Sn、Se、Sb等元素。因此，人们要严格控制这些元素含量，确保焊缝金属和母回火脆性的一致。

2 压力容器的焊接方法

2.1 制造打底工艺

在压力容器制造中，人们常会运用到打底工艺，一般情况下选取的是氩弧焊打底。打底工艺需要焊缝均匀，不出现未焊透等情况，也不能出现焊穿的情况。为了满足后续工艺平整度的要求，人们需要用角磨机进行处理。在焊接前，需要对氩气的纯度进行测定，防止有杂质气体对焊缝质量造成影响；在预焊接时，利用焊接围板防止空气影响；在检验时，利用角磨机将熔合区打磨，观看是否存在表面缺陷。

2.2 中层焊接

在开始中层焊接以前，需要对焊缝区进行处理，将熔渣以及氧化皮等除去干净，通过打磨机保证其表面质量，对整个焊缝区进行检查。如果出现质量问题，就要返工重做，而不能凑合了事。中层焊接时，焊接接头的位置应该与底层焊接有错位，这个错位间距在10mm左右。基于以上考虑，焊条的直径最好选取3.2mm，走法最好采用直线型，焊接的厚度要适中，一般为焊条直径的0.8～1.2倍。如底层焊接一样，焊接完成以后需要对焊缝质量进行检测，以保证下一个工序正常进行。如果焊缝质量未能达标，则需要重新焊接。

2.3 压力容器的盖面焊接

压力容器的盖面焊接作为焊接过程的最后一环，也是非常重要的。选取的焊条直径一般和中层一致，但这不是绝对的，需要根据实际情况进行适当调整。和中层焊接一样，在起焊时，都需要和上层的焊接接头留有错位。另外，还需要注意，引弧是不可以在中层焊接层表面进行的。相较于前两层，该层焊接质量要求更高，其焊缝宽度略大于坡口2mm，其焊缝高度为1.5～2.5mm。除此之外，应避免出现气孔、夹渣等缺陷。在焊接结束后，需要对焊缝表面进行表面处理，保证焊接质量。

2.4 焊后处理工艺

在焊接过程中，由于冷却速度的不同和焊缝区组织的差别，焊材内部出现了残余应力和其他应力缺陷，这种情况是很难避免的，因而就需要后续的热处理。人们一般选取消除内应力热处理，保证组织的均匀性，从整体上改善焊接质量。其温度以及保温时间、冷却方式等需要根据焊缝组织的特征进行考虑。对于有延迟裂纹倾向的材料，焊后热处理24～48 h以后，通常需要重新进行无损检测，以确保不存在延迟裂纹隐患。

2.5 其他工序

在焊接过程中，人们需要对施焊的过程进行记录，形成焊接记录、焊接检查记录，其中包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊工钢印、焊工持证项目等内容，做到焊缝施焊可追溯，以确保焊接操作秩序及后续的焊接责任问题。

3 结语

本文分析了压力容器制造中焊材工艺的选取和应用，以期提高压力容器产品质量，确保压力容器安全运行。在压力容器的制造中，人们不仅要考虑焊材、焊接方式的选取，还需要考虑很多细节，如预热温度、层间温度、保护气、电特性等。此外，通过焊接工艺评定，编制合理的焊接工艺，可以保证焊接质量，避免产生焊接缺陷。

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