浙江镇田机械有限公司 浙江省温州市 325024
摘要：目前压力容器用钢品种越来越多，碳素钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等等，并且随着化工技术的发展，压力容器的应用越来越广泛，在压力容器制作中，焊接过程是影响产品质量的关键因素，其质量的好坏直接决定一台压力容器的质量等级和使用年限。基于此，本文主要对压力容器用钢焊接技术进行分析。
关键词：压力容器；焊接技术；应用
引言
压力容器为一种存储液体或气体的密闭容器，这些液体与气体通常具有易挥发性与易腐蚀性，因此其对压力容器有极高要求，而导致压力容器密闭性不强的主要因素为焊接技术问题，焊接技术同压力容器的密闭性息息相关。从客观角度而言，压力容器无论是在生产制造，还是检验验收的所有环节，都具有较高的标准需求。而焊接技术长期以来都是压力容器生产制造的核心内容之一，其标准要求都具有较强的严格性以及明确性。在对压力容器展开生产制造时，应该严格按照图纸设计，结合具体的使用情况，采取最为优质与适宜的方式展开焊接工作。除此之外，相关设计者应该对压力容器的相关设计、生产制造、检验验收、规范要求以及标准结构等多项内容进行全面的了解，并对钢材焊接性能进行全面掌握，明确焊接技术评定，保证工程目标。
1压力容器焊接的特点
压力容器焊接的特点主要涉及到以下内容：压力容器的功能和用途比较广泛，其服役范围很广，包括低温、高温、负压、超高压、强腐蚀、强辐射、无腐蚀、无辐射，所以针对不同的用途使用的材料以及板材的厚度都有不同的选择，由此就需要采用不同的焊接技术，以保证压力容器有较好的密闭性和承压能力。对于焊接母材为低合金高强钢的材质，因为含有碳、锰等元素，所以在焊接时容易出现淬硬，如果刚性较大或者约束应力高，就会出现冷裂纹，这些都是焊接中容易出现的质量缺陷，直接影响到压力容器的密闭性和承压能力[1]。为了适应工业生产的需要，压力容器逐渐向大型化方向发展，使用的板材厚度增加。有些压力容器的结构比较复杂，很大程度上增加焊接难度。这些都对焊接技术有较高的要求，所以为了适应压力容器焊接需要，焊接技术需要向机械化、自动化和智能化的方向发展，不断提高焊接水平和质量，为促进我国的工业发展奠定良好的基础。
2压力容器用钢焊接技术
2.1碳素钢压力容器的焊接
一般情况下，低碳钢的塑形和冲击韧性好，其焊缝的塑形和冲击韧性也往往较好。故低碳钢具有优良的焊接性能，是所有钢材中焊接性能最好的钢种。整个焊接过程中不需采用特殊的工艺措施，焊后也基本不需要进行热处理。低碳钢焊接材料的选用应根据焊缝金属强度与母材等强的原则，同时还须考虑焊接接头形式、板厚和焊接位置等因素。随着母材厚度的增大、接头内残余应力很大。因此，随着母材厚度的增加，在焊接时，应选优先选用抗裂纹性能好的焊材。在焊接含合金元素不高的低碳钢时，一般要采用能够补充合金元素的焊丝和焊剂，以增加焊缝的抗裂纹的能力，并降低气孔的出现并提高焊缝的低温冲击韧性。在存在可能使焊接接头冷却速度过快的环境下，例如低温或母材较厚的情况，易发生冷裂纹现象，因此应采取相应的措施以避免冷裂纹出现：1.焊接前对母材进行预热，焊接过程中保持层间温度，焊后缓冷。2.采用低氢型或超低氢型焊条。3.焊接时采用小电流，快速焊，多层多道等方法控制焊接热输入。4.整条焊缝尽量一次连续焊完。
2.2底层焊
此种焊接方法一般使用氩弧焊，对底层进行焊接，以点焊方式相配合，由下至上。以确保底层焊缝焊接质量、降低焊缝裂纹的出现概率。但是实际的焊接工作中，可能会由于焊接工技术不熟练或者劳动强度过大导致精神不集中，导致背面未焊透或焊接接头不良，因此在底层焊结束之后，要对焊接情况进行检查，保证质量。
2.3焊后热处理
焊后热处理主要是：1.松弛焊接残余应力。2.稳定结构的形状和尺寸，减少畸变。3.改善母材、焊接接头的性能，包括a.提高焊缝金属的塑性。b.降低热影响区硬度。c.提高断裂韧性。d.改善疲劳强度。e.恢复或提高冷成型中降低的屈服强度。4.提高抗应力腐蚀的能力。5.进一步释放焊缝金属中的有害气体，尤其是氢，防止延迟裂纹的发生。这对锅炉压力容器的质量保证至关重要。焊后热处理选择合理的热处理方法和工艺是不仅可以保证热处理效果还可以节省生产成本。以河南某锅炉压力容器制造厂为例，该制造厂采用压力容器局部焊缝热处理工艺，用两台功率为80kW的主机配合陶瓷加热带对焊接缝及两侧进行加热，再用6组热电偶进行测温，在采用600mm宽，50mm厚的耐热绝缘材料进行包裹，在40分钟内加热到300余摄氏度，3小时后升至700余摄氏度，保温结束后2小时左右降至250摄氏度左右，再进行自然冷却，通过此种合理的焊后热处理模式，即保证了其产品的高质量，又为公司节省五万多元的制造成本。
2.4遵循压力容器的焊接流程
要有效提高压力容器的整体质量和耐用程度，首先，企业设备科必须要对焊接设备进行周期性的检查以及维护，以保证焊机的性能稳定、参数正确，这是焊接质量得以保证的关键。其次，焊工是保证焊接质量的核心因素，参与制造的焊工必须为合格的持证焊工且要求焊接技术熟练。第三，焊工应严格执行焊接工艺，对焊材选择、领用，焊接电流，焊接速度进行控制。如果有特殊工艺要求的，焊接工程师应与焊工进行技术交底，详细讲述关键点和重要性，保证焊接工艺得以落实到位。第四，焊接前，温度、风速、焊缝坡口和焊缝两侧20cm内清洁度都应满足要求，因为这对提稿焊接质量，获得优质焊缝至关重要。最后，焊接完成后焊工应认真检查焊缝外观，修磨处理表面的焊接飞溅等肉眼可见的缺陷，外观合格后按图纸要求进行无损检测，确保焊缝质量满足压力容器的设计要求。
2.5应用激光复合焊接技术
激光复合焊接技术相比焊条电弧焊等普通焊技术有极强的稳定性，在焊接中不会出现材料飞溅的情况，接头性能比较好，能够实现广泛利用，激光复合焊技术通过利用激光器，热源能量高度集中焊接时热影响区小，工件形变小，焊接效率也大大提高，并且焊缝成型非常美观，大大提升了压力容器的焊接质量。另外，激光复合焊接技术性能稳定，易操作，不易返工，确保了压力容器的整体安全。但激光复合焊接技术对工件组对精度要求极高，而且激光焊设备昂贵这些因素大大限制了其广泛推广。
2.6窄间隙焊接技术
窄间隙焊接主要应用于厚度在100mm以上的母材焊接中，相较于传统的焊接技术，不需要较大的坡口，有时还可不开坡口，截面面积较小，所以对母材、焊丝以及能源的消耗较少，有较高的经济性。在窄而深的间隙中可采用气体保护焊或者埋弧焊，所熔化的金属量都较少，在焊接后工件不宜出现残余应力和变形的现象，有效提高组装质量。在焊接的过程中，前道焊道对后道焊道有预热的作用，而后道焊道又会为前道焊道起到回火作用，这种工艺方式可有效改善焊接接头的机械性能，提高接头的断裂韧性和疲劳强度。因为焊接前对母材所开坡口较小，所以可应用的焊接位置较多，为实现自动化焊接创造了条件。
结语
总之，焊接是确保压力容器密闭性以及承压能力的重要工序，而根据压力容器的用途、结构、材料的不同，应该选用适宜的焊接技术，最大限度地保证焊接质量。我国焊接技术的发展较晚，为了适应工业生产的需求，应该不断地进行技术革新，逐渐向机械化、自动化、智能化方向发展，提高焊接工艺水平和质量。
参考文献：
[1]杨朋.低温压力容器的焊接制造研究[J].化工管理，2019（28）：176-177.
[2]王磊，焦大伟.基于压力容器焊接新技术与应用的探讨[J].科技创新与应用，2016（20）：92.