化工论文范文压力容器焊接技术的发展方向

　　压力容器是当前现代化工产业中的重要设备之一，应用于很多行业和领域，常见的应用主要是在石油化工、国防、科研、医疗卫生等领域。压力容器焊接技术是保证压力容器的强度的重要手段，是压力容器安全使用的重要保障。压力容器的焊接质量存在着缺陷，出现的后果有渗漏、泄漏，甚至引起压力容器爆炸事故，造成人民安全和重大的财产损失。为此，保证压力容器在制造过程中的焊接质量，是保证压力容器安全运行的重要手段。

　　摘要：压力容器的焊接性能对于压力容器的设计制造具有重要作用，是压力容器质量控制的关键。随着现代焊接技术的进步，压力容器的焊接质量控制也应与时俱进，不断更新焊接方法，保证压力容器的安全可靠性。本文主要对压力容器焊接技术的发展过程的中的几种新技术进行了分析探讨。

　　关键词：压力容器,焊接技术,质量问题,提升对策

　　一、压力容器焊接性能的重要性

　　压力容器的质量很大程度上决定于其焊接工艺的质量，压力容器的焊接性能很大程度上直接决定了压力容器的质量和安全性能，同时对生产制造过程中的成本和生产效率都有极大的影响。压力容器焊接过程十分复杂，焊接工艺要求高，因此通常在压力容器焊接施工的过程中容易出现一些常见的质量问题。就目前我国压力容器制造现状来看，压力容器因焊接造成的质量缺陷从变现上看主要有内外两种缺陷，具体上讲主要有焊接尺寸不合格、表面飞溅、咬边、气孔、裂纹、熔合度差等。压力容器焊接过程中的内部缺陷主要是由于人为操作和其它因素造成。气孔作为焊接过程中较为常见的焊接质量问题，造成气孔的原因很多，例如在焊接过程中，焊机熔渣中以及焊接表面有油污时，可能造成气孔，此外如果焊接过程中由于操作不当，熔池结晶过快也会造成气孔。周围环境对焊接过程也会造成一定的影响。在潮湿的环境中，空气中的水汽或液体在熔渣中形成气泡导致焊接过程中的质量受到影响，严重的内部缺陷最后可能导致压力容器在高压环境下演变成裂纹，形成巨大安全隐患。总之在实际焊接过程中，从人员操作到环境影响，从材料到设备的性能都可能造成焊接质量的缺陷，各种因素综合在一起构成了影响压力容器焊接质量的因素。因此要控制压力容器焊接过程中的质量，优化压力容器焊接工艺就要控制以上影响因素。外部缺陷一般在焊接接头的位置出现，通常肉眼就能看出来，一般表现为焊缝尺寸偏差大、焊缝截面不规整、焊缝过小或过大、表面有气孔甚至裂纹。裂纹对压力容器的影响非常大，压力容器通常承受着较大的压力、压强，同时伴随着腐蚀性气体或液体的影响，裂纹极易扩大，最后造成整体的崩溃，严重时可能造成极大的安全事件事故，影响群众是生命财产安全，造成社会经济损失。由此可见，在压力容器的设计制造过程中，压力容器的焊接性能十分重要。

　　二、压力容器焊接新技术及其应用

　　1、窄间隙埋弧焊技术

　　对于厚壁压力容器的焊接，当壁厚超过100mm，继续沿用常规的U型或V型坡口的焊接方法已经是很困难了，这也是对材料、能源、劳力和工时的浪费。近一段时间以来，国内对于窄间隙焊接技术的发展与应用给予了高度的关注，不少企业也在应用不同形式的窄间隙焊接方法。但是如何看待窄间隙焊接技术，并不都是很清楚。一些人认为厚壁容器的焊接，效率是主要的，因此间隙越小越好。其实不然，厚壁容器的焊接质量稳定性是最重要的，因为一旦出现焊接缺欠，间隙越小的焊缝越难修复，甚至无法处理而必须切断，重新加工坡口，效率也就无从谈起了。窄间隙埋弧焊设备中除了一些基本功能外，还应特别注意一些关键的功能：例如，必须具有可靠的双侧横向与高度的自动跟踪功能；每条焊道必须保证与坡口侧壁的均匀良好熔合，但又不过多熔入母材金属，因母材的含碳量一般较高；焊道应尽可能薄而宽，可以充分利用后一道焊道焊接时的热量对前一层焊道的热影响区进行有效的热处理，改善过热粗晶区的性能；具有较高的熔敷效率，提高焊接生产率，但又不对母材造成较大的热输入而损害母材热影响区性能等。

　　2、接管自动焊接技术

　　接管的自动焊接有两种情况：一种是接管与筒体的焊接；另一种是接管与封头的焊接，通常都采用接管插入的形式。

　　2.1接管与筒体的自动焊接

　　以往传统的马鞍形状埋弧焊接设备运动轨迹已经无法充分的满足当前焊接设备的实际需求，并且也不适合应用到厚度较大、存在窄间隙坡口的焊接工作中。在这种情况下，就可以使用近几年开发的接管马鞍形埋弧焊接设备，该设备自身有着高度的自动化，所使用的控制方式极为便捷、迅速，有着极强的适应能力。自动化马鞍形埋弧焊接设备其自身自动化的实现原理主要是利用接管所具有的内径来决定，采用四连杆夹紧的方式，来达到自动定心的目的；该设备的焊枪在运行轨迹主要是以焊接对象的筒体和接管直径来作为主要的焊接参数，通过焊接参数，能够使得焊接的数学模型在期间完全自动化的生成；利用人机交互的界面，可以直接对焊接的各项参数进行控制，达到多道连续进行焊接的目的。并且其焊接的焊道能够在这一过程中自动排列；具有断点记忆，自动复位功能，这一点对马鞍形空间曲线焊缝的焊接非常重要；超薄大功率焊枪适合大厚度、窄间隙坡口，对于窄间隙坡口，采用一层两道的方式进行自动埋弧焊。

　　2.2接管与封头的自动焊接

　　接管与封头的焊接有两种形式：向心接管的焊接和非向心接管的焊接。封头接管埋弧自动焊机具有6个运动轴，悬挂在十字操作机上。自动焊接前，首先对设备进行自动定心，通过焊枪对接管外壁进行自动寻位，使焊枪的旋转中心自动定位在接管的中心线上，相对人工定位中心，效率大幅度提高；再通过焊丝端部对坡口底部进行自动寻位，记录焊缝高度方向上的变化，实现高度方向上的自动跟踪，这样可以完成非向心接管的焊接；设备带有横向跟踪传感器，在自动焊接过程中，始终跟踪接管的外壁，保证焊丝与坡口侧壁的距离一致。

　　3、弯管内壁堆焊技术

　　3.130°弯管内壁堆焊装备

　　30°弯管内壁堆焊采用沿圆周环向方式进行自动堆焊，工艺方法为填丝的钨极氩弧焊或弱压缩等离子弧焊。30°弯管内壁自动堆焊机采用5轴协调运动，依据一定的数学模型，自动排列焊道。工件进行3轴运动，第一，进行匀变速旋转运动，与焊枪摆幅宽窄变化相匹配，保持焊接速度不变；第二，工件每焊一圈，进行摆角变位，使下一圈焊缝处于与焊枪垂直的平面内；第三，工件每焊一圈，进行平移变位，使下一圈焊缝圆心处于旋转中心上。焊接机头进行2轴运动，每完成一圈的堆焊后，焊枪后退一个位移，进行下一圈的堆焊；焊接过程中，焊枪做变摆幅运动，对应弯管的内外母线，摆幅从小到大再到小，使堆焊层厚度均匀一致。对应各轴运动的数学模型，以弯管的曲率半径R和内径d为参数，为保证自动堆焊过程稳定运行，设备具有弧压自动跟踪系统和断点记忆、自动复位功能。

　　3.290°弯管内壁堆焊

　　90°弯管内壁堆焊采用沿弯管母线纵向方式进行自动堆焊，工艺方法为熔化极气体保护焊（GMAW）。工件安装在二维变位机上，工件旋转运动实现焊接过程；工件翻转运动，使每一条焊道处于平焊位置；90°弯曲焊枪安装在三维导轨上，用于焊枪的自动变位。

　　三、结束语

　　压力容器是工业生产中的一种常用设备，其很多组成部件需要高质量的焊接工作连接而成。作为一种特殊的承压容器，其质量的好坏关系深远。而焊接工艺的好坏则直接影响其质量的优劣性。随着时代的不断进步，压力容器的焊接技术也在不断提升与改进，以上叙述的几种焊接方法，都有各自的优点与缺点，在使用的过程中，应该根据具体情况，采取最适合的焊接工艺。

　　参考文献

　　[1]林尚扬,于丹,于静伟.压力容器焊接新技术及其应用[J].压力容器.2009(11)

　　[2]段铁群,石广远,于丹,杨克非.重型压力容器马鞍形焊缝自动焊机插补算法与仿真[J].焊接学报.2010(01)

　　[3]孙霞,姜德林.压力容器焊接常见缺陷的产生和防治措施[J].黑龙江科技信息.2011(03)