探析压力容器焊接工艺评定问题及优化措施

曲显清

（五矿二十三冶建设集团有限公司，湖南 长沙 410000）

从压力容器的生产制造实际来说，焊接工艺的应用效果，直接影响着焊接的质量和容器的性能。因此，要做好严格的把控。基于质量把控的原则，在生产作业中需要进行压力容器的焊接工艺评定，以此确保制造的质量。不过工艺评定的作用尚未有效发挥，还需要加以完善和优化。

1 压力容器的焊接工艺

从制造实际来说，采用的焊接技术具体如下：（1）接管自动焊接技术。目前来说，使用的多为接管马鞍式的埋弧焊接设备。其在实际应用中，控制方法效果较好，有着很强的适应性和自动化优势。接管内径大小，能够保证设备功能的发挥，运用四联杆夹紧的措施，能够实现定心的自动化。基于筒体和接管的直径，明确焊枪运行轨迹，利用焊接模型控制焊接参数，实现焊接的自动化。（2）窄间隙埋弧焊。若壁厚大于等于100mm，那么使用普通U 型将会造成材料能量和工时等的损耗。为保证容器的质量，需要做好小间隙焊缝的处理，进而提高生产的效率和质量。窄间隙埋弧焊工艺的应用，提高了压力容器焊接技术整体水平，优化了传统的焊接工艺。（3）弯管内壁堆焊。以90°弯管为例，采用的焊接工艺为GMAW。在具体操作中，向二维变位机内设置工件，借助工件的旋转运动完成焊接。翻转运动的实现，能够促使焊接处于平焊位置；同时在三维导轨内设置焊枪的方式，能够完成自动变位。

2 压力容器的焊接工艺评定问题

以过渡层焊缝问题，进行工艺评定分析，做如下论述：

2.1 焊接工艺分析

从当前制造的压力容器实际来说，金属Q345R（基层）-金属S31603 碳钢（复层）-不锈钢爆炸复合板的应用很多。在开展焊接作业时，对不锈钢复合板采取分开焊接的方式，即基层和复层分离，同时在层交界位置焊接过渡层。开展基层焊接以及复层焊接作业，按照同类母材进行焊接，采用的焊接工艺比较成熟。不过过渡层为异种钢的焊接，所以焊接的质量把控尤为重要。

部分设计方案基于结构的需要，选择在Q345R 母材焊接的接头位置设置S31603 不锈钢垫板，焊接作业中Q345R 之间的焊接作业为同种母材焊接；垫板和母材的交界位置为过渡层，也就是异种钢焊接。因为钢板的基层、复层化学成分以及物理性能等很大，而且热导率以及线膨胀系数差异，所以，过渡层焊接作业填充金属多依据设计温度选择。具体如下：（1）设计温度小于315℃，选择Ni 和Cr 含量可以确保焊缝金属是奥氏体的不锈钢材料，如E309-16（A302）等，使得应力能够集中在Q345R 一侧融合线位置。（2）设计温度大于315℃，选择线膨胀系数以及碳钢接近而且塑性比较好的材料，比如，高Ni 填充金属焊接材料，使得热应力能够集中在一侧熔合线位置，利用塑性变形控制热应力。

2.2 评定分析

现结合焊接评定中的某种情况进行分析。A 压力容器的设计温度参数为400℃，筒体材料选择的是Q345R+S31600不锈钢复合板，板材符合NB/T47002.1，拟定运用不锈钢复合板焊接工艺。具体操作如下：（1）基层和复层之间的焊接运用GTAW 焊接工艺；焊接材料选用ER316L；（2）基层和基层之间的焊接，运用GTAW 焊接工艺；焊接材料选用ER50-6；（3）过渡层的焊接，GTAW 焊接工艺；焊接材料选用ERNiCr-3。工艺评定：材料为Q345R+S31603；基层材料为Q345R，厚度参数为18mm；复层材料S31603，厚度参数为3mm；长宽参数为500×150mm。焊接接头如图1 所示，按照表1 实施焊接。依据NB/T47014 进行工艺评定，检测RT 和拉伸试验等，验证工艺的应用能够满足实际生产。不过焊接作业中ER50-6 以及ER50-6 填充金属存在裂纹以及纵向裂纹等，在评定的条件下，使用的ERNiCr-3 以及ER50-6 填充金属不具备工艺焊接性。总的来说，虽然能够达到技术标准，不过，对比筒体环缝以及环缝焊接作业，只是改变了焊接的顺序，使得通过评定的工艺难以起到指导作业的作用，技术规范存在着不足。

3 压力容器的焊接工艺评定的优化

经过上述评定分析，明确压力容器的焊接工艺评定问题存在，影响着焊接工艺的实用性。比如，部分技术标准忽略了焊接顺序的变化情况，经过评定的工艺，很有可能会出现无法指导生产实际的问题。因此，需要进行评定优化。在具体实践中，要把控以下要点：（1）做好压力容器的焊接工艺评定标准分析，正确理解标准规定，并且合理利用此项评定规则。（2）对压力容器制造中使用的材料和规格等，结合后期发展的实际需求，合理选择焊接工艺评定的项目，做好严格的把控，以免发生重复评定的情况，最大程度上控制焊接评定的数量，减少压力容器的生产成本。除此以外，避免焊接工艺评定项目过多覆盖范围不全的情况发生，为生产作业的开展提供依据。

表1 焊接参数（部分数据） 备注：“-”指的是同上

图1 焊接接头

4 结语

综上所述，压力容器的焊接工艺评定开展，能够为焊接工艺的应用提供指导。从当前的评定实际来说，还存在着诸多问题，难以保证评定的效果。在具体实践中，通过采取系列措施和手段，做好评定的把控，确保生产的有效开展。