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摘要：进入21世纪，在我国国科学技术水平飞速发展的背景下，我国的耐热钢压力容器的焊接工艺技术得到了飞速的进步与提升。但是在我国国社会公众对于焊接构件的美感与实用感要求不断提升的背景下，对我国工厂的压力容器焊接工艺和技术也提出了愈来愈高的技术要求。从压力容器的焊接方式、焊接材料的选择以及焊接设备的选择都提出了新的困难与挑战。对此，本文将以压力容器的焊接工艺技术为例，深入分析我国工厂目前的压力容器焊接工艺技术要点。
关键词：压力容器;高温耐热钢;焊接技术；焊接工艺
引言：
作为我国工厂的重要焊接类型之一，耐热钢压力容器是我国未来焊接技术和焊接工艺的重要发展方向之一。在耐热钢压力容器的焊接技术和焊接工艺的选择上，目本文主要以压力容器的焊接技术特点,以及焊接方式、焊接工艺的特点和技术要点进行了具体的分析和阐述。
一、耐热钢压力容器及其焊接工艺
在工厂中，耐热钢是近年来飞速发展的碳钢材料之一，其是指操作人员在普通的碳钢材料中按比例加入金属元素，通过金属元素与碳钢材料的结合来提高碳钢材料自身的耐用性、耐热性和耐久性，这就是，目前我国工厂中常见的低合金耐热钢，其具体焊接工艺的要求与特点如下：
1、为了进一步提升低合金耐热钢材料在焊接时能够承受住高温、高压以及耐酸碱性，其用于安装和维护焊接用的耐热钢元件连接头的安全性能设计要求条件应必须符合以下四点性能和功能要求：（1）接头的等强性。耐热钢接头不仅应具有与母材基本相等的室温和高温短时强度，而且更重要的是应具有与母材相近的高温持久强度;（2）接头的抗氢性和抗氧化性耐热钢.接头应具有与母材基本相同的抗氧性和高温抗氧化性,为此，焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致[1]。（3）耐热钢材料的接头部分也应当注意组织结构的变化和结构的稳定。在我国工厂使用的耐热钢材料中，应用薄型耐热钢材料的焊接接头会在焊接过程中由于使用产生一定的损耗，进而发生结构变形或无法利用该焊接接头进行焊接的问题。因此，焊接人员在进行焊接时应当注重接头部分的组织结构变化和结构是否受到腐蚀、结构是否稳定、是否能够正常进行焊接。（4）耐热钢材料的接头部分是否具有较高的抗脆断性。在我国工厂的焊接工艺中，压力容器一般是在高温、高压或高酸碱性的条件下使用的，而在使用后耐热钢材料的焊头接头部分会经过冷启动和水压试验两部分，骤然改变外部环境会对耐热钢材料的性能发生较大的损耗，因此焊接接头部分必须要保证拥有较高的抗脆断性，减少发生意外情况的几率。
2、从上文所述的耐热钢材料的铸造过程可以得出，我国焊接中使用的低合金耐热钢材料就性能方面具备其他碳钢材料所不具备的特殊的低合金和微堂化学元素，这令耐热钢材料能够更好地适应不同的焊接介质和工作的环境,因此也都具有其独特的低合金焊接原理和特点：（1）淬硬性金属元素的硬度降低。cr和r和mo等金属元素都是我国焊接工艺中耐热钢材料的常见金属元素之一，这些金属元素的加入能够有效的提升耐热钢材料的安全性、耐热性、抗脆断性以及淬硬性。例如mo元素能够有较高的生物抗氧化杀菌作用，保证刚性合金钢在与淬硬性金属元素进行化合作用时能够承受住较为快速的温度转变和环境转变，提高了耐热钢材料的冷热稳定性。从而在较高的合金淬火性硬度和钢在冷却加热过程中的速度下能尽可能迅速转变形成全刚性马氏体的结构组织。（2）由于我国目前的焊接工艺，导致焊接人员在焊接过程中十分容易由于焊缝区的扩散氢浓度产生氢致延迟裂纹，也就是俗称的“冷裂纹”。目前冷裂纹的主要发生区域在焊接中的热影响区和焊缝金属当中，其中前者通常以表面裂纹的形式出现，后者则大多出现横向裂纹，是非常危险的焊接问题之一。（3）在焊接后，耐热钢材料一旦消除加热应力，会产生再热应力裂纹，对耐热钢材料的使用造成一定的影响。就再热应力裂纹的产生而言，其主要是在电线接头未经消除再次加热应力后接头进行一次热处理时,接头再次进行加热后接头处于一定的高温下所自然变化产生的温度敏感性应力裂纹,故又被当时人们将其称为再热裂纹温度应力裂纹[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前为了更好的解决这种应力裂纹，我国工厂采用新型钢合铁进行加工，并令其裂纹响应范围控制在500'700笆之间来达到减少应力裂纹的目的。（4）由于焊道的成形系数不同产生的热裂纹。通冷裂纹相比，焊接人员对于热裂纹的重视度要远低于冷裂纹。但是在热裂纹的产生中，由于过于窄深的梨形焊道，令焊道中心汇聚了低熔点共晶，进而在焊接应力下产生了热裂纹，这也会影响焊接工艺的最终效果。
二、如何选择压力容器及焊材
1、为了保证材料的使用性和耐久性的焊缝金属原则以及母材等强度原则。从原则出发，上述原则均属于普通的高强钢材原则之一，但是在性能上耐热钢材料同普通高强钢材的材料有一定的相似处，因此上述原则也可应用在耐热钢材料的选择与使用上。
2、为了正确使其材料焊缝中所需使用的各种金属材料具有与其材料母材同样的综合使用性能,因此在在设计时企业应严格要求其材料焊缝中所用各种金属的铭、钥和碳含量在本标准中的值一般应当低于母材的性能标准。
2、为了保证耐热钢材料同焊缝中的金属材料举杯同能性能，焊接人员应当严格控制作为连接的耐热钢材料的金属种类以及金属元素比例，在焊材的选择中，尽可能的选择质量符合国家标准、符合焊接标准的焊材。
4、加强对于焊材中的含碳量的控制。当焊材中的含碳量过低时，焊缝金属的抗裂性也会随之降低。因此焊接人员应当控制焊材中的含碳量，注意焊材应当低于母材的含碳量。
三、如何控制压力容器的焊接工艺技术
1、对于上文所述的冷裂纹、热裂纹以及其他纹路，焊接人员在进行焊接时应当格外注意焊接过程中的预热及层间温度，必要时可以通过提高该温度来减轻上述各种裂纹的产生。
2、在焊接后，焊接人员应当应用热处理技术消除焊接的残余应力并改善街头的力学性能。该热处理技术能够通过高温来改变材料的性能，消除材料中的残余应力，并通过高温进一步提升材料的综合力学性能，达到我国工厂的使用标准。
3、通过后热和中间热处理技术减少焊材裂纹的产生。在上述问题分析中，焊接时裂纹产生的原因之一就是氢元素对于焊接的影响。因此想要保证焊接工艺的稳定性，保证焊接的质量，在焊接后不能立刻对焊材进行热处理，必须根据焊材的种类、焊接的类型及工艺进行系统性的、体系化的处理，保证焊接工艺能够符合质量及美观度的需要。
4、保证焊接接头的冷却工艺符合工厂的冷却条件。在本文调查研究中表明，焊接线能量越大接的焊接接头，其冷却的速度也越慢，这会导致焊接接头出现冷裂纹晶粒粗大问题，并进一步影响焊接接头的质量，出现焊接接头裂缝的情况。对于具有较低合金强度的耐热钢而言,对于焊接线的能屋在一定温度范围内的变化并不敏感,也就是说,允许的条件下焊接线能量变化范用较宽,只有因为当焊接线的能量变化范围过大时,才可能会对其强度和焊接线的韧性都会有明显的影响,所以为了有效防止冷裂纹的出现产生,希望注意焊接时线的能量不要[3]。
四、结束语
综上所述，在耐热钢压力容器的材料选择、焊接工艺选择以及焊接技术选择上，工厂应当着重考虑性能、应力以及高温、高压等因素，并通过设计一套符合科学标准的焊接方法，进一步提升压力容器的焊接工艺水平。
参考文献
[1]赵丽.压力容器焊接质量控制中的数据挖掘方法及其应用研究[D].天津工业大学,2017.
[2]刘洪.锅炉压力容器焊接自动化技术和应用[J].科学与信息化,2017 (14).
[3]王松.压力容器焊接技术在油田施工中的应用探讨[J].全面腐蚀控制,2018(6).
论文作者:陈碧容
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：耐热钢论文; 裂纹论文; 材料论文; 压力容器论文; 应力论文; 金属元素论文; 焊接工艺论文; 《基层建设》2019年第28期论文;