胡芳晶
身份证号：23010319850108****
摘要：压力容器焊接工艺国家有着详细和严格的规定，而在实际生产过程中，工艺的制定不仅依靠标准，还要靠相关技术人员的经验作出合理的判断。设计压力容器焊接结构及工艺的专家系统，具有理论及实际意义。焊接工艺卡是研究专家系统的最终体现形式。带尺寸参数的焊接接头形式由系统接头模块完成。在提供接头形式、母材参数的情况下，系统会给出焊接接头相关的详细参数，如坡口角度、间隙尺寸等，而且还能将CAD接头图自动插入到工艺卡特定的位置。实际中的情况有时答案并不唯一，针对此情况，系统会给用户推荐出几个可能方案，体现了人机互动的良好理念。
关键词：VBA，焊接工艺，专家系统
压力容器是石油、化工、冶金和能源等领域广泛使用设备。焊接工艺设计是保证压力容器制造质量的重要环节,是影响压力容器制造的重要因素。当前,在压力容器的设计中使用CAD技术已经非常普遍。本文就压力容器焊接结构与工艺CAD设计方法进行了研究,希望对完善压力容器的生产设计具有一定的参考价值。
1压力容器焊接概述
1.1压力容器的焊接技术
压力容器广泛应用于社会的各个行业。因为其内部储存的物质比较特殊，无论是气体还是液体物质基本上属于易燃、易爆炸或者有毒的物质。所以，无论是国内还是国外都对于这种特殊的密封容器给予极大的关注，尤其是压力容器的质量问题的监督，因为这种容器的特殊性，一旦发生不良的事故，后果是相当严重并且有可能引发一系列连锁反应，对人们的生命安全造成极大威胁，经济和环境也会受到冲击。
对于压力容器的分类会有很多种规则，例如，按照压力容器内存储的介质划分三大类：无毒性并且非易燃、有毒性且易燃、剧毒性；倘若按照设计压力大小的划分，又可分为低压、中压、高压容器，其中两个重要的分界值是和；如果按照综合等级进行归类，可以把压力容器归类为三个等级：一到三类容器。在工业的应用颇为常见，储存罐、气浮容器罐、石油计量罐等。
压力容器的制造过程中焊接技术是非常重要的环节。如平板拼接、筒节与筒节、筒节与封头、人孔短节、接管与壳体及法兰的连接，内件的组焊、以及支座与壳体的连接等等，大多由焊接的方法完成。在科学技术高速发达的今天，焊接已经成功地完成了一大步的跨跃。我们有了惊奇的发现：焊接已经从一种传统的热加工技术发展到了集材料、冶金、结构、力学和电子等多门类科学为一体的综合工艺学科。并且随着相关学科技术的快速发展，新的知识体系融会于焊接之中。在工业化发达的许多国家，焊接被视为“国家制造业的命脉，而且是国家国未来竞争力的关键所在”。从中我们可以发现这样一个事实：众多工业产品的生产制造已经无法离开焊接这门科学技术。所以针对压力容器制造的重要环节就是焊接技术的把握，如何有效的制定合理的焊接工艺，对于我们是非常有价值的，我们关心的重点也在这里，如何更加快速地制定出合适的焊接工艺。
1.2焊接工艺及实现方法
制造工艺主要包括：原材料和焊接材料的检验、结构材料的预处理、放样划线和号料、下料与边缘加工、成型与弯曲加工、装配与焊接、焊后热处理、焊件的质量检查、焊接结构的涂装等。对于不同用途的压力容器就有不同的焊接要求，也有相应的检测标准。
目前，大多数焊接工艺都记录在本上的，当用户查找数据时会带来诸多不便，维护起来也不方便。成功设计出该焊接工艺系统将会减少因焊接工艺规范太过复杂而造成生产中出现的问题。
1.3CAD技术
CAD(Computer Aided Design)即计算机辅助设计,近些年来在产品设计和工程设计中有非常广泛的应用。利用CAD技术进行设 计工作,不仅可以切实可行的解决工程中的一些难题,并且能够直接呈现出设计结果。
CAD设计的作品能够符合设计规范及工程设计习惯,并且具有很高的设计效率。除此之外,CAD设计的设备简单,使用方便,并且运行可靠,拥有良好的扩展性和再开发性,维修方面也相对简单。
2压力容器焊接工艺规程设计
2.1系统设计
在制造压力容器的过程中,焊接质量直接影响着压力容器的制造质量。而质量体系文件和焊接工艺是否合理直接影响着焊接质量的优劣。焊接工艺规程系统是一种计算机辅助工艺设计,在压力容器的实际生产过程中能够利用大量专业知识和计算机解决许多复杂问题。压力容器的焊接制造非常复杂,合理的焊接工艺是能够保证焊接质量的重要因素,但是影响焊接工作条件的焊接过程工艺参数又比较多,因此在工艺参数的制定上要由国家标准和有经验的焊接专家共同合作,而焊接工艺的制定又直接对生产成本和生产效率有较大的影响。在焊接领域利用焊接工艺规程系统,通过利用大量的经验知识和计算机,再加上合理的逻辑思维进行推理,就能够有效的解决许多实际生产问题,从而降低人为失误的概率,缩短生产准备周期,提高生产效率,保证焊接质量。因此,以计算机数据库为开放平台,压力容器制造为背景,加强焊接工艺规程系统的开发具有非常现实的意义。
2.2压力容器CAD设计
压力容器是一种特殊的容器,因为其内部存储的物质相对特殊,无论是气体还是液体,都属于易燃易爆或者有毒害的物质。压力容器广泛的应用于社会的各个行业,因此国内外对其结构的密封性都有很大的关注。一般,根据设计压力,能够将压力容器分为低压、中压、高压容器三种类型。压力容器在设计过程中必须遵循国家制定的标准、规程和规范。因为在不同的使用环境中,压力容器的设计参数也各部相同,从而为设计工作者带来繁重的工作和极大的困难。因此压力容器设计的CAD技术研究逐渐成为压力容器设计者关注的焦点课题。当前,压力容器CAD技术一般利用AutoCAD应用软件进行设计计算和绘图。
3压力容器焊接结构分析
3.1裂纹问题
热轧钢一般含碳量较低,而含锰量较高,因此它们Mn/S比较大,具有良好的抗热裂性能。正常情况下焊缝中不会出现热裂纹,但当材料成分不合格或有严重偏析,使碳、硫含量偏高,Mn/S比偏低,易出现热裂纹。
钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向,而刚才的淬硬倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素,其碳当量比低碳钢碳当量略高些,所以这种钢淬硬倾向比低碳钢要大些,而且随钢材强度级别的提高,合金元素的增加,它的淬硬倾向逐渐增大,应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度,以控制热影响区的冷却速度,同时降低焊缝金属的含氢量,防止冷裂纹的产生。
从钢材的化学成分考虑,由于热轧钢中不含强碳化物形成元素,因此对再热裂纹不敏感,而且还可以通过提高预热温度和焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。
3.2脆化问题
热轧钢焊接时近缝区中被加热到100℃以上粗晶区,易产生晶粒长大现象,是焊接接头中塑性最差的部位,往往会承受不住应力的作用而破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度,尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度,缩短在这一温度区间停留时间,减少或防止奥氏体组织的出现,以提高钢的冲击韧度,而且为防止过热区粗晶脆化,也不宜采用过大线能量。
热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖,同时诱发氮碳原子快速扩散聚集在位错区,出现热应变脆化。16Mn和15MnV这两类钢具有一定得热应变脆化倾向,焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。
4结语：经过长期的论证,将CAD技术在压力容器设计中进行推广和应用,对压力容器设计的规范设计标准、缩短设计周期、提高设计质量、增加产品附加值等产生非常深远的影响。作为压力容器设计的关键环节,开发适合对压力容器焊接结构与工艺的CAD设计方法有着非常重要的现实意义,对压力容器的进一步推广和使用也有很大的价值。
参考文献
[1]王永辉,胡青泥,李红彩.AutoCAD二次开发方法的研究.计算机系统应用,2007(3):91~96.
[2]陈琪,徐林林,高洁.CAD技术的发展趋势.制造业信息化,2002(4):19~22.