河南省锅炉压力容器安全检测研究院新乡分院 河南新乡453000
摘要：锅炉压力容器是工业生产中非常重要的设备，压力容器焊接工艺与及设备的发展对工业生产质量和效率都有着一定影响，文章主要对锅炉压力容器焊接工艺进行分析，并探讨焊接工艺及设备的发展。
关键词：压力容器；锅炉容器；焊接工艺；锅炉设备
引言
锅炉安装过程涉及多个环节,焊接是确保锅炉安全安装的核心。在锅炉安装过程中分析安装焊接工艺、常见质量问题、控制要点是保证施工质量的关键。由于锅炉在工作中需要受热,控制受热面的焊接工艺与技术要点直接关系到锅炉能否安全使用,更是锅炉安装过程中的技术难点。由此可见,探究锅炉安装技术要点、常见质量问题、控制措施是十分必要的。
1压力容器的概念以及背景
压力容器可以承装液体或者气体,同时具有承载一定压力的能力,它是一个密封的设备,主要是分为反应容器、换热容器、存储容器和分离容器。目前,压力容器已经得到了非常广泛的应用,运用在化工领域、机械领域,用于石油的加工,航天航空等各个行业中。而压力容器的制造程序是非常复杂的,其中焊接技术是其制造环节中一个非常重要的环节,它主要是通过加热、加压或者是两种方式共同运用,将相同或者不同的材质永久结合起来的操作,在焊接技术运用环节中,有很多小的细节需要进行考虑。焊接技术水平的高低也会影响着压力容器的使用性能以及质量,并且对于压力容器制造的效率以及制造成本都有很大的影响。所以只能通过保证焊接的质量才能够保证压力容器能否安全可靠的使用,防止各种安全事故的发生,也能保证操作人员的生命安全。所以,如何提升焊接技术水平,不断的发展新型的焊接技术,是近几年来制造压力容器行业最为关注的问题。
2锅炉压力容器典型受压部件的焊接技术
2.1窄间隙埋弧焊技术及应用
在压力容器制造中,由于压力容器不同,所选择的焊接技术也不同。在压力容器壁厚小于100mm时,可以采用U型焊接技术,从而保证焊接质量。在压力容器壁厚超过100mm时,使用窄间隙埋弧焊技术,可以节约资源。窄间隙埋弧焊技术是利用特殊的焊丝和保护气,另外还需要引用先进的导入技术和焊缝跟踪技术来进行焊接作业。窄间隙埋弧焊技术具有节约资源和速度快的特点,在实际焊接中,前道工序可以为后道工序进行预热,后道工作可以很好地为前道工序回火,从而保证了焊接接头的机械性能,降低残余应力。另外在窄间隙埋弧焊技术应用中,由于对这种技术认识不完善,认为间隙越小越好,但是实际情况是间隙越小,修复越困难,所以在实际应用中,需要正确认识窄间隙埋弧焊技术,从而更好地进行利用。
2.2弯管内壁对焊工艺
在焊接工作中,弯管的焊接比直观焊接更加复杂,在传统的弯管的内壁焊接工作过程中,首先要将弯管分别将其割成3段之后再进行焊接工作,最后再将其进行连接,整个操作相对较为复杂和烦琐,并且还在一定程度上降低了焊接的效率,随着社会的不断发展,无法再满足时代发展下的要求。随着科学技术的不断进步,对90°弯管进行自动堆焊的设备已经出现了,它在很大程度上降低了弯管焊接的复杂度,并提高了焊接工作的效率。该文主要研究了弯管内壁堆焊工艺对30°弯管内壁以及90°弯管内壁进行堆焊的工作。
2.3接管马鞍型管座的自动化焊接
锅炉厚壁锅筒、核电站压力壳及其他石化容器上大直径接管的焊接是厚壁容器制造技术关键之一,具有焊接工作量大、劳动条件差(高温焊接)、技术难度高、质量要求严格的特点,如560T热壁加氢反应器接管管座壁厚为210mm、直径达690mm,材质为2.25Cr-1Mo。上海锅炉厂有限公司联合其他单位研制了大直径接管马鞍型焊缝专用埋弧焊机,采用机械式马鞍跟踪机构,并具有上坡焊和下坡焊接速度补偿功能,以保证焊道在上坡焊和下坡焊时焊缝成形的一致性。
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2.4激光复合焊接技术及应用
在压力容器焊接工艺中,激光复合焊接技术由于焊接质量高和没有飞溅的特点在压力容器焊接中具有广泛应用,但是在实际应用中,由于熔化极气体保护焊无法用纯氩气为保护气体,电弧在纯氩气中不能很好地进行控制,导致出现各种问题。随着科技的不断发展,激光电弧复合热源焊接技术的出现,可以自电弧熔池中形成小孔使其充满金属蒸汽,可以对电弧生产引导作用,纯氩为保护气体时电弧可稳定燃烧,从而提升压力容器焊接质量。另外随着激光复合焊接技术的出现,使得这种技术在应用中飞溅减少,焊接稳定性高,得到广泛应用。
2.5H型翅片管及针形管换热器的焊接
作为余热锅炉的重要强制换热部件,H型鳍片管和针形管换热器具有受热面积大、换热效率高的优点。H型鳍片管的两个鳍片为矩形,近似正方形,其边长约为光管的两倍,属扩展的受热面。H型鳍片管采用闪光电阻焊工艺方法,焊缝熔合率高、抗拉强度大,具有良好的热传导性能。H型鳍片管还可制造成双管的“双H”型鳍片管,其结构的刚性好,可以应用于管排较长的场合。针形管强化换热元件是由针形管自动焊机将一系列圆柱按四方型圆周等分或六角型圆周等分焊接在钢管表面,具有更大的扩展表面、热阻小而换热系数大、自清灰能力强、结构紧凑、单位换热量金属耗量低等技术特点,特别适用于高粘度油品,如原油、重油等介质的强化传热场合。
3锅炉压力容器设备技术的发展
3.1自动化发展
对于焊接质量的有效管控，要不断提高焊接技术水平。对于锅炉压力容器的焊接，可积极推广焊接自动化技术。此项技术是基于计算机技术以及焊接技术，形成了新技术。在实际应用，自动化技术的应用，能够实现多项操作的自动化，比如零件成型和坡口制备等。不过在不同类型的焊机使用中，技术的应用效果不同。比如，膜式壁工业生产线中，使用的膜式壁焊机为主要部分，其采用的焊接工艺，主要包括埋弧焊以及气体保护焊。其中，埋弧焊南方的企业中应用较为广泛；汽提保护焊在北方企业中应用较为广泛。目前，膜式壁机处于自动化焊接技术应用的探索阶段，尚未实现全面的自动化操作，对人为操作有着一定的依赖。不过随着焊接自动化技术水平的不断提高，未来其将会被积极推广应用，届时焊接作业的质量将会得到有效控制。
3.2智能化发展
目前,压力容器焊接自动化技术在国际上已经获得了广泛应用,但与工业发达国家相比,总体技术水平仍存在一定差距。为了最大限度地实现压力容器生产过程的自动化焊接,提高压力容器的制造水平,对其焊接自动化技术的应用研究还有待进一步提高。首先，对传统焊接工艺设备进行智能改进,如以埋弧焊为代表的焊接方法设置参数自动调节器、熔深自动调节装置、焊缝跟踪系统以及程序自动控制系统等功能,以满足压力容器全位置焊接、智能控制的基本要求。其次，以焊接机器人为核心的柔性智能焊接自动化技术的广泛应用,焊接专家系统的普及和推广已经成为国内外焊接智能化发展的重要方向。未来的焊缝跟踪技术将具有智能性的模糊控制和神经网络等智能化技术应用到焊缝跟踪控制中,以增强非线性系统控制的准确性,为实现焊接自动化、智能化奠定基础。另外，人工神经网络、焊接专家系统、智能控制等先进智能化技术逐渐开始应用于压力容器的焊接自动化过程中,已成为压力容器焊接自动化技术发展的一个重要方向。
结语
随着科技的不断发展,新型焊接技术不断得到应用,在很大程度上提升了压力容器质量。但是我国压力容器焊接技术和发达国家还有一定差距,需要加强研发,缩小和发达国家的距离,更好提升压力容器焊接质量。
参考文献
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[3]郭优.压力容器焊接工艺的选取和应用[J].现代制造技术与装备,2018(2):145-146.
论文作者:曹克源,,王真
论文发表刊物:《建筑实践》2019年10期
论文发表时间:2019/9/2
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