埋弧焊在厚壁壓力容器制造中的應用

桂兵

[摘 要] 為解決壓力容器加工制造問題，結合自動埋弧焊加工工藝，制定了一份壓力容器焊接加工工藝方案。

[關 鍵 詞] 壓力容器；自動埋弧焊；工藝方案；檢測方案

[中圖分類號] TG445 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）28-0117-01

一、引言

以解決工業生產過程中關于壓力容器加工制造的一系列問題為目的，本文以要求制造一個臥式壓力容器為例，結合自動埋弧焊加工工藝，制定了一份壓力容器焊接加工工藝方案，方案中詳細對其焊接工藝方案及檢測方法進行了介紹。

二、焊接前準備工作

（一）結構材料預處理

焊接開始之前要對零部件進行表面預處理。例如，筒體、封頭、法蘭、密封元件等，我們選用的處理裝置是GYX-3M鋼材預處理裝置，其中，采用了先進的拋丸機械除銹大型設備，鋼材通過此設備的預處理，再經過噴上保護底漆、烘干等多個工序，為焊接做好準備。

（二）下料及成型

焊接過程的質量好壞，很大程度上和放樣、劃線、號料、焊接坯料形狀與尺寸公差的決定性工藝有關。其中，放樣是指在制造金屬結構之前，依據所設計的圖樣，在放樣平臺上用1：1的比例尺寸，劃出結構或者零件的圖形和平面展開尺寸。號料和劃線采用劃針或者磨尖的石筆、粉線作線。具體各組成部分下料及成型的方法本文不做詳述。

三、裝配與焊接

決定產品質量的關鍵就要非裝配焊接工序莫屬了。因此，企業在生產過程中，操作人員就要對每個部件制作出不同的裝配工藝卡，為不同的接頭制作出詳細準確的焊接工藝規程。

（一）部件焊接

我們這次所設計的焊接順序依次為單個筒節的焊接—筒節間的對接—筒體與封頭的連接—接管、支座等相關構件的焊接。

（二）筒節的裝配與焊接

筒節縱縫的焊接工藝方法需要我們依據具體的壁厚和所用材料特有的性能來選定，綜合考慮到焊接質量和焊接效率問題，我們選擇了埋弧焊作為筒節縱焊縫的焊接方法。埋弧焊具有效率高、質量優、接頭坡口制備簡易等優點。影響埋弧焊質量的主要參數有電流、電壓、焊接速度、電流種類及其極性等。

A.根據板厚和所開坡口形式，埋弧焊的焊接工藝參數為：

注意：在焊縫的兩端需添加引弧板和收弧板，以便獲得相同質量的焊縫。

B.根據母材成分和焊縫等強原則，埋弧焊的焊接工藝參數為：

注意：此焊機，有交流和直流兩種，適合與焊接水平位置會與水平面傾斜不大于15度的開坡口和不開坡口的平板對接、角接和搭接的焊縫，借助輪胎或滾輪架等輔助設備也可以焊接圓筒件的內外焊縫。

（三）筒體環焊縫的焊接

環焊縫包括筒節的對接、筒體與封頭的焊接。因為筒體和封頭有著同樣的壁厚和材料，所以焊接時所用的工藝也是相同的。

（四）容器殼體接管的焊接

本次設計的臥式儲罐上附件主要有：人孔與法蘭、進料口、出料口、視鏡、液面計等。接管焊接工藝方案有兩種，第一種是每個筒節焊接和無損檢測合格后，或者若干筒節相接并無損檢測合格后，進行劃線、鉆孔、割孔，再裝焊接管；第二種是容器殼體總裝焊接并無損檢測合格后，整體劃線、鉆孔、割孔再裝焊接管。

接管焊縫的接頭和坡口形式取決于容器的工作參數。本容器為中壓容器允許采用局部焊透的坡口形式。

（五）支座組焊

本文設計的為臥式壓力容器，設備采用鞍式支座。在底板上劃好線，焊上腹板和縱向立肋，組焊時需保證各零件與底板垂直。然后將彎制好的托板與腹板和縱向立肋組焊，最后將支座組合件焊在筒體預先劃好的支座位置線上。

四、焊后熱處理

1Cr17為典型的普通純度高鉻鐵素體不銹鋼，其焊接特點就是在焊接過程中可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低即發生脆化的問題，如果在950度以上停留時間過長，會引起熱影響區晶粒急劇長大，導致焊接接頭的塑性和韌性下降，當接頭的剛度足夠大時，在室溫的條件下可能出現脆裂。所以要控制高溫停留時間，來選用焊接參數。在焊接工藝上應采取以下措施：（1）焊前預熱100～200°C左右；（2）焊后熱處理750～800°C退火處理；（3）采用小的熱輸入。

五、焊件的質量檢查

（一）焊接接頭的無損檢測

焊接接頭無損檢測的作用是探測目視檢查不能發現的各種缺陷。例如，焊縫表層的微裂紋，夾渣以及各種內部缺陷。焊接接頭的無損檢測方法有磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測、超聲波檢測和射線檢測等。

（二）致密性檢驗

儲存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等，可用致密性實驗來發現。致密性實驗法有水壓試驗、氣壓試驗和煤油試驗。

1.水壓試驗

水壓試驗常被用來檢查管子、油箱、水箱以及各種容器，目的是測定這些容器的水密性的構件在承受一定壓力下的致密性，若在焊接接頭上發現有水滴或細水紋，則表面焊接接頭不致密。

當焊縫有穿透性的缺陷時，容器內的氣體就會從這些缺陷中逸出，使焊接接頭處的肥皂水起泡或浸在水中的容器冒水泡，表面焊接接頭不致密。

2.力學性能檢驗

按相應的標準或產品技術條件的要求，截取拉力、彎曲、沖擊試樣。截取的最好方法采用銑、鋸等機械加工方法。試樣的加工和試驗應嚴格按相應的國家標準來執行。

六、結語

將埋弧焊技術應用于加工制造厚壁壓力容器的方案是切實可行的?；趬毫θ萜鞯母黜椧?，采用具有針對性的焊接工藝方法，使焊接效果達到預期的性能要求，克服了傳統焊接方法容易產生的嚴重缺陷，經過使用驗證，其使用效果良好。