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摘要：针对我国钢制压力容器焊接制造领域中存在的薄弱环节，例如厚壁容器、复合钢板容器等的焊接技术，介绍了焊接领域中近年来应用于钢制压力容器焊接的新技术，包括窄间隙焊接、药芯焊丝CO2气保焊以及脉动送丝的TIG焊接技术等的应用，在此基础上对未来钢制压力容器的焊接技术进行了分析和展望。
关键词：钢制压力容器；焊接新技术；厚壁容器；复合钢板
压力容器是石油石化、化工、制药、冶金等各个工业部门都不可缺少的特种设备，在我国国民经济发展中占有重要地位。其主要作用是承装工作介质（液体、气体等），并承受一定的压力。压力容器90%以上都是焊接结构，由于其工作条件的特殊性，长时间受到高温或者低温、高压、易燃、易爆以及高腐蚀性介质的作用，因此为了保证安全，对压力容器的制造，尤其是焊接质量提出了非常高的要求，直接影响着压力容器的使用安全和企业的经济效益甚至是社会影响。
压力容器焊接存在很大的难点，主要表现在有些材料的焊接性较差；钢板厚度较大时焊接接头的坡口焊接位置不佳以及焊接处理不当引起的焊接裂纹和焊接接头力学性能下降的问题。本文主要针对压力容器焊接过程中的薄弱换进，阐述了焊接新技术在压力容器制造中的应用情况和面临的问题，并对今后的发展进行了展望。
1焊接新技术在厚壁容器中的应用
随着工业水平的不断进步，压力容器的大型化是一个发展趋势，例如核电设备、超高压设备等都对压力容器的强度提出了更改的要求。因此压力容器的直径越做越大，壁厚也在不断增加。壁厚的增加对于压力容器的焊接提出了更高的要求。对于常见的焊接方法，为了实现焊透，需要开很大的坡口，所需要的金属填充量大大增加，这就导致了焊接热输入过大。焊接热输入过大必然引起成分组织不均匀，晶粒组织粗大，热影响区的韧性降低；传统的V型或者是U型坡口在焊接时需要填充的金属量很大，对于焊材、能源以及人工都是一种很大的浪费，而得到的接头质量却很难保证；对于焊接过程中存在的高空作业，例如球罐的现场组焊，大型容器的空中现场合拢焊缝；密闭空间以及受限空间作业以及危险介质容器内部返修等，给焊接操作者带来了很大的安全隐患，例如高空坠落、窒息、着火、中毒等人身伤害。因此在厚壁容器的焊接过程中，需要安全的、自动化程度高的并且焊接效率高的新的焊接技术。
压力容器焊接过程中应用最多的焊接技术是埋弧焊，手工电弧焊以及气体保护焊等焊接技术。其中厚壁容器传统的焊接技术主要是埋弧焊和电渣焊。窄间隙焊接技术是利用焊炬摆动达到焊透钢板两侧壁的一种焊接方法。窄间隙焊接接头采用I型坡口，金属填充量、焊接热输入都有明显的降低，因此对焊接母材的热影响明显减小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆得到的焊缝性能具有较高的抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与传统埋弧焊相比，总效率可提高70%以上；可节约焊丝50%以上。此外在单丝埋弧焊的基础上，近年来开发了窄间隙多丝埋弧焊技术，采用计算机控制的埋弧电源可以实现3丝、4丝等多丝高速埋弧焊，大大提高了厚壁容器的焊接速度，该方法能量消耗小，焊材损失少，具备广泛的运用前景。近些年发展起来的激光、等离子等高能束能够实现大熔深、小HAZ的焊接效果，因此上激光-电弧复合焊接也在厚壁容器焊接中得到了一定的应用，随着技术发展，激光器价格的降低，该技术由于其较高的焊接强度和焊缝稳定性，必将获得更多的应用。
2焊接新技术在复合板压力容器中的应用
在炼化、化工等领域的压力容器设备中，由于介质的特殊要求对容器的耐蚀性、高强度等都提出了较高的要求。因此上采用不锈钢和碳钢的复合钢板，既满足了耐蚀性的要求，同时碳钢的高强度、低价格的特点也对提高设备安全性降低设备成本提供了保障。复合钢板多采用碳钢与不锈钢进行复合焊接，因此焊接质量对于钢板能不能达到设备的使用要求至关重要。
复合钢板的焊接与单一金属的焊接存在着一定的差异。它将两种物理性质、化学成分和微观组织都存在很大差异的材料进行焊接。焊接难度可见一斑，由于膨胀系数不同，焊接应力在所难免。同时在金属交界处，容易产生合金元素的偏析，导致防腐失效。复层多为耐蚀性较好的奥氏体不锈钢，但是其导热效果小，极易发生HAZ敏化区的晶间腐蚀和焊接变形。在传统的焊接工艺中，过渡层和复层焊接都是采用手工电弧焊，生产效率不高，同时焊接质量受操作工人技能的影响较大。不锈钢药芯焊丝CO2是一种高效的自动焊接方法，热量集中，电弧稳定，可以实现全位置焊接，工艺性能好，焊接质量高。同时药芯焊丝的熔渣具有良好的冶金处理作用，可以实现净化焊缝，提高耐蚀性的功能。研究表明，该种焊接方法的焊缝没有明显的增碳性。我国从美国引进的球罐药芯全位置自动焊接技术，熔敷速率高，焊接速度快，大大地改善了焊接条件和焊接接头的性能。同时由于采用了药芯焊丝的气保焊代替了传统的手工电弧焊，焊接过程的自动化和智能化也更加容易实现。这对于提高焊接效率，保证焊缝质量具有重要意义。
3结论
我国在压力容器的焊接技术方面有些方面已经赶上甚至是超过了发达国家水平，新的焊接技术不断涌现，更好实现了为压力容器企业服务，使得压力容器的制造水平不断登上新台阶。对于厚壁容器应用的窄间隙焊接技术、多丝埋弧焊技术、自动焊接技术以及复合钢板焊接应用的药芯焊丝等先进的焊接方法，为压力容器的焊接制造提供了新的技术支持。在下一步的发展中，应该注意以下几个方面，第一对于焊接的自动化和智能化应该进一步加强，目前压力容器焊接能够实现简单的焊缝跟踪，但是对于焊缝跟踪的准确性以及全位置焊接技术，需要进一步深入的研究；焊接技术热源应该进行广泛的开发，对于激光、等离子等高能束的应用应该加强，这些高能束焊接技术有利于实现大熔深，小影响区的效果，从而实现小的热影响区和更加优质的焊缝组织。
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论文作者:时玉亭
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/13
标签：压力容器论文; 焊接技术论文; 容器论文; 钢板论文; 焊丝论文; 电弧论文; 新技术论文; 《基层建设》2016年8期论文;