压力容器焊接技术分析

赵建民

（天津华能北方热力设备有限公司，天津 301900）

0 引言

压力容器的作用是存在特殊的液体或者是气体，这些物资都具备一定程度上的挥发性和腐蚀性，所以对压力容器的密闭性要求较高。这就体现出焊接技术的重要性，因为容器非一体式的铸造，都需要经过焊接工艺来达到其密闭性的要求，也可以说焊接技术的优劣，直接决定了压力容器密闭性的优劣。而从我国焊接技术的发展来看，因国家工业发展较晚，各项技术和应用都存在一些弊端，尤其是焊接材料和焊接技术起步晚，影响到了当下的焊接效果。基于此，没本文主要从焊接技术存在缺陷进行分析，并进一步探究焊接工艺的新技术。

1 压力容器生产中焊接特征

压力容器的衡量标准，通常是指工作压力≥0.1MPa（表压），而且压力与容积的乘积≥2.5MPa·L 的气体、液化气体，以及最高温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器、移动式容器；承装工作压力≥0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积≥1.0MPa·L 的气体、液化气和标准沸点≤60℃的液体气瓶、高压氧舱等。这就导致多数的压力容器，在工作中需要具备耐高压、耐高温的特性，因为一旦压力容器发生为，都会产生一定程度上的冲击，严重的会造成人员财产的损失。

基于此，压力容器在生产的过程中，焊接技术的优劣会直接影响到容器的质量，这就有必要增强焊接技术的工艺和质量控制，以此来达到压力容器的生产符合安全要求。一般的焊接技术在生产压力容器时，都会存在一些问题，例如工艺不严谨，焊接操作不规范、焊工施焊不合格等，这些问题如果不能及时的处理，势必会造成生产的压力容器的最终质量。

随着我国社会的高速、高质量发展，当前国内的焊接技术得到了跨越式的发展，在生产压力容器中表现出一定的特点，首先是压力容器在社会的应用面不断的拓宽；其次是焊接技术已经成为常见的连接技术，各种新型焊接设备不断推广应用；最后是焊接技术在不断的实践中积累，其自身的技术得到了完善，技术的含量越来越高，已经成为制造业的重要技术之一，起到了推动工业发展的地位。

2 锅炉压力容器常见问题

2.1 腐蚀裂纹

在工业生产压力容器、压力管道等设备时，存在着较多的化学反应操作，在各类化学反应和技术工艺的运行中，有一部分残余物会在容器壁和管道壁上聚集，在使用中会出现一定的腐蚀现象。在根据容器的工作要和存储的物质的化学特性，在长期的高温、高压下，这些腐蚀现象会造成压力管道的裂缝问题。分析其腐蚀对于裂缝的影响，是压力管道裂纹演变周期长，主要出现在阀门和转接等区域，这类因残留物造成的腐蚀，会对压力容器和管道在运行中存在安全隐患，严重的造成严重的危害[1]。

2.2 焊接裂纹

锅炉压力容器和压力管道，在工程架构中涉及大量的焊接工序，分析其原因是焊接施工中，操作人员的技术不严谨造成的，也存在因焊接材质、焊接技术和焊条材料等因素，这些因素造成的焊接裂纹问题较为常见，也存在检测验收的问题。

焊接裂纹的出现会对容器和管道过程的应用质量产生影响，存在极大的安全隐患，影响了企业运行的稳定性。

2.3 应力结构性裂纹

压力容器和连接管道在工程建构中，也涉及较多的结构性问题，在连接区域特殊的形状中，特别是人字型、之字型、工字型等形状的管道连接处。而这类特殊型管道应用在作业中，气管道之间一定存在相互应力的现象。众所周知，相互应力想象的平衡难以掌握，无法保障管道工程的安全稳定。特别是在后期运行中，因长期的工作让管道处于疲劳期，结构应力变化不大，而压力管道却逐渐老化，这时就会出现应力结构性裂纹，我们分析结构型裂纹问题，要分析其管道材质、演变周期等因素，如果管道材质不达标，相应的演变周期短，这时对于裂纹问题就不可控。

3 压力容器焊接工艺的流程和技术缺陷

3.1 压力容器的焊接流程

压力容器的焊接技术流程，主要包括对于焊接设备的应用，工作检测、材料管理等方面，看是简单，但是焊接技术主要看操作人员技术和技能的掌握程度，要想提升压力容器的耐用性，就必须将工作量化，做好前期的准备工作，要将焊接设备定期的养护，确保在工作中的随时处于良好状态。另外，焊接工作，也是对电流的一种应用，还需要定期维护和检查电流表和电压表，这些都是确保设备正常运行的基础保障。在焊接工作中，除了设备还有焊接材料，技术人员要选择适合的焊接材料，选择材料必须符合压力容器的技术要求，要避免出现材料混乱、选择错误等情况的出现。最后，工作人员要掌握一种符合自身和技术的操作感觉，要精准的控制焊接走向、速度、时间、温度等情况，要严格按照数据化管理模式，将数据牢记于心，焊接工作完成后，要进行严格的无伤检查，确保压力容器的抗压力和密闭性，确实生产的压力容器完好率稳步提升[2]。

3.2 压力容器焊接技术的缺陷

焊接技术发展到今天，行业内涌现了大量的先进人才，但是在行业生产大范围内看，压力容器的焊接往往存在一定的缺陷，在施工中也出现过错边和角变形等问题，这些情况都是因为在焊接中，焊接材料发生错位所造成的，这回对生产的压力容器产生影响。另外，在焊接工作开展中，因电流的调整不符合要求，或者是电流速度过快等原因，会造成压力容器出现缺陷、咬边等，这不但会影响焊接工作的接续性，也会度压力容器的质量产生影响，注重人工操作的技术，往往会出现操作失误的问题出现，留下过多的残留渣滓，这些小问题也会对压力容器的密闭性产生影响，也有焊接接口的金属没有完全融合，也是压力容器存现裂缝的关键因素。

4 焊接技术在压力容器制造中的应用

4.1 窄间隙埋弧焊接技术

在压力容器的制造过程中，为了达到更好的压力承载能力，不断提升工艺水平，而为了更好的达到压力的要求，往往在设计筒壁时，需要将壁的厚度提升到100mm 以上，而筒壁厚度的增加，导致传统的焊接技术无法焊的透彻，而工作量也势必增加。厚度的增加也会导致夹渣、气孔等问题出现，且返修的处理工作难度也相应提升，因容器的制作成本较高，如果不能达到运行的要求，势必户对企业产生经济上的损失，如果强行使用，那么在运行中接伴随较高的风险。因此，窄间隙埋弧焊接技术的应用应运而生，这类焊接技术专门针对这类压力容器，在应用中具备较大的价值。窄间隙埋弧焊接技术，适用于教厚筒壁的压力容器，在焊接的过程中表现出加好的熔敷效率，从而保障压力容器焊接后的性能，避免了焊接后出现缺陷。此外，在窄间隙埋弧焊接技术在应用中，还可以针对粗晶区进行改善，促使其性能更为优越，在焊接后呈现出根为理想的焊缝，相邻的焊道在处理上，也更加井然有序，而且预热的效果也相对突出。随着自动化技术的不断发展，这种窄间隙埋弧焊接技术与自动化相结合，能够提升焊接的效率。但是该技术也存在一定的缺陷，该技术在焊接后没再压力容器的长期的运行中，出现故障的概率较高，而且修补的效果不好，这也为操作的技术人员提出了更多要求。以为该技术在焊接中，出现任何一点偏差，都会直接影响最终的焊接效果。基于此，在未来的压力容器焊接工作中，应用技术的工作人员，要掌握该技术的技术要点、操作规范，不断地总结实践经验，探寻到压力容器达到最完美的状态。这就要求，要加强焊接中的自动跟踪功能，确保监控有效[3]。

4.2 弯管内壁堆焊技术

在化工行业领域内，压力容器是必须的生产存储设备，这类存储设备需要具备较高的耐腐蚀性，因为容器长期装载化学物质，在使用过程中总是离不开腐蚀，为了延长压力容器的使用寿命，并且防治因化学物质长期腐蚀造成的安全隐患，需要对压力容器的内壁，进行耐腐蚀的处理。通常情况下，压力容器防腐蚀需要对内壁表面进行处理，这就增加了工作难度，例如在弯头表面处理上，区管的角度从30 曲面和90 曲面进行处理。这时需要采用弯管堆焊，该技术具备五轴协动功能，可构建简单的数学模式，可以更加整齐的内壁焊道焊接。主要用TIG 和等离子弧焊接。焊接工艺是沿着弯头内壁进行自动焊接。

4.3 接管自动焊接技术

在压力容器焊接技术中，自动化焊接技术是一种先进的焊接技术。采用自动化焊接技术，通常有两种不同的情况。如接管和简化焊接；接管和焊接与密封件，两种形式的接管刀片。在大厚和窄间隙胡须压力容器的焊接，通常采用鞍形弧焊设备，该设备是自动焊接与人机合作的自动化技术，在鞍形空间曲线焊接中具有良好的应用。但是自动化焊接的发展受到了阻碍，但是相信随着容器制造的广泛应用，自动化焊接技术会越来越受市场的欢迎，通过自动化技术提升压力容器焊接效果也指日可待，自动焊接技术一定会提高压力容器的制造效率和质量。

4.4 光复合焊接技术

压力容器在焊接工程中，采用激光复合焊接技术，能够有效提升焊接质量，并且没有飞溅。该技术在当前的压力容器生产中有相应范围的应用。但是改机在操作中，由于熔化极气体保护焊无法用纯氩气为保护气体，导致电弧在纯氩气中控制效果不好，出现了很多技术弊端，解决的方式是，在弧形焊接池中制造小孔，让空间内充满金属蒸汽，从而起到保护电弧的作用，最终达到压力容器焊接的质量[4]。

5 对于新焊接技术在压力容器中的应用分析

5.1 压力容器的新焊接工艺分析

压力容器在我们的日常生活相当普及，它的应用范围十分的广泛，而在应用的过程中，人么对于压力容器的质量要求也在逐步的提升。为了实现和更好地满足市场需求，行业的从业者们要不断提升技术的应用，探索技术的要点，创新技术的增加。上面我们介绍了很多焊接技术，在生产操作中，有手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊等技术的选择，但是未来焊接技术一定不断革新的技术，只有革新的技术才能策划归成为今后的主要焊接技术，因为市场的原因导致，只有技术能够符合市场的发展规律，提升产品的质量，增强焊接设备的安全性和易操作性，并且相应的减少焊接失误，才符合时代的需求。

5.2 压力容器焊接技术的完善与实现准则制度

压力容器的焊接，在操作中印材料的原因，常常会出现变形。特别是一些教厚的焊接材料，这是我们可以采用错位焊接法，用过角度的调整实现我们的目的。而焊接中会产生一定的杂质和有害的气体，气体能够消散，而杂质不会，这就需要借助一些物品，以此保障成功率。

5.3 不锈钢复合板压力容器的焊接技术

这种技术需要固定的焊接材质，以不锈钢为复层的双金属复合板，双金属复合的焊接有爆炸法、冷轧法，爆炸冷轧法制成的产品，具备较强的耐腐蚀性，并且成本更低，具备较高的应用价值，广泛的使用于冶炼、石油、化工等领域的塔槽设备。复合板的焊接不同于单金属的焊接，是对两种具有大的物理性能、化学成分和组织的材料进行焊接。由于两种金属的膨胀系数不同，因此在焊缝附近会引起焊接热应力[5]。

5.4 承装腐蚀介质的压力容器焊接技术

当前的焊接技术表面处理方式，采用电渣表面处理技术，与以前的带极埋弧堆焊表面处理技术，它的有点事融合率较高，在均匀渗透和稀释方面有明显的优点，而且表面处理的效果能够达到技术要求，同时也相应的减少了一定的工作量，表面处理层形成优良，并且不容易产生夹渣、表面质量差、平坦度低等缺陷。在操作中，组焊剂只要保持良好的方向，进行正面的遮盖即可，而埋弧焊必须用焊剂覆盖整个焊接区域。

6 结语

综上所述，我国压力容器和管道的制造技术、焊接技术有着明显的进步，但是与世界先进的焊接技术还存在一定的差异。我国的焊接技术存在巨大的提升空间。为了满足未来的工业发展，我国需要逐步提升压力容器的技术投入，通过专业人才培养，建立相关的专业院校，引进先进的技术理念和设备，卡站高新技术的合作，逐步融合出适合我国时代发展的道路，将焊接技术与自动化、信息化相连接，加大焊接材料的研发，相信我国的焊接技术会越来越完善。