杜濤

摘 要：近些年，我國(guó)鍋爐等壓力容器的焊接技術(shù)發(fā)展很迅速。由于鍋爐等壓力容器尺寸的變化和服役條件的改變，焊接技術(shù)需要更多的改進(jìn)，不僅需要采取適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā⒑附硬牧?、焊接設(shè)備和焊接工藝，確保焊接接頭的性能，還需要遵守高效率和低能耗的原則。在壓力容器焊接的研究工作中，焊接科研者遇到了很多技術(shù)問(wèn)題。這就需要科研者通過(guò)不斷地努力，突破技術(shù)性障礙，應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展鍋爐壓力容器的焊接技術(shù)。文章系統(tǒng)分析了鍋爐壓力容器的焊接特點(diǎn)、焊接方法、焊接材料和焊接工藝。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接技術(shù)；焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG409 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）08-0014-01

鍋爐壓力容器的制造步驟較多，可以分為選取原材料、檢驗(yàn)、劃線、初割、清理、機(jī)械加工、焊接、無(wú)損檢測(cè)、熱處理、壓力檢測(cè)和防銹等。鍋爐壓力容器的制作水平可以反應(yīng)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化進(jìn)程，還與百姓的生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)息息相關(guān)。目前，我國(guó)鍋爐壓力容器制造企業(yè)在焊接技術(shù)上逐漸取得了進(jìn)步，焊接設(shè)備也在繼續(xù)更新?lián)Q代。焊接質(zhì)量的好壞可以直接決定壓力容器的使用壽命，因此必須保證壓力容器的高質(zhì)量，減少因壓力或氣溫變化產(chǎn)生的不好影響。

1 鍋爐壓力容器的焊接特點(diǎn)

不同于其它類型的壓力容器，鍋爐的使用服役條件為高溫、高壓，因此鍋爐壓力容器焊接的特點(diǎn)比較特別，具體有以下幾點(diǎn)：

①低合金高強(qiáng)鋼中含有較多C、Mn、V、Nb等元素，這些元素會(huì)導(dǎo)致鋼的硬度大，再經(jīng)過(guò)焊接后，產(chǎn)生淬硬效果。當(dāng)鋼的服役條件是剛性很大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生冷裂紋，且裂紋的發(fā)展較慢，給壓力容器的使用埋下危險(xiǎn)。同時(shí)，焊接時(shí)焊接接頭熱影響區(qū)受高溫的影響，鋼中的C、Nb、Cr、Mo等元素會(huì)留在奧氏體里，焊后冷卻很快，這些元素?zé)o法及時(shí)析出。而在焊后熱處理的時(shí)候，這些元素易彌散的形式析出，使晶粒內(nèi)部的強(qiáng)度升高，晶界處的應(yīng)力較小，相對(duì)呈松弛狀態(tài)，也就易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致焊接接頭的產(chǎn)生沿晶開(kāi)裂。然后，如果焊接線能量小，熱影響區(qū)會(huì)因馬氏體而出現(xiàn)裂紋；焊接線能量大，熱影響區(qū)的晶粒尺寸會(huì)很大，塑性降低。此外，焊接接頭熱影響區(qū)還會(huì)出現(xiàn)軟化區(qū)域，這將直接降低鍋爐壓力容器的使用安全和壽命。

②鍋爐壓力容器的尺寸較大，壁厚也較大，無(wú)論在焊件的預(yù)熱、微觀組織獲得和焊縫觀察上，都給焊接技術(shù)帶來(lái)較大的挑戰(zhàn)，焊接技術(shù)需要向自動(dòng)化、智能化、簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展。

2 鍋爐壓力容器的焊接方法

中國(guó)鍋爐壓力容器的焊接技術(shù)和焊接方法一直在不斷的進(jìn)步，可以根據(jù)具體的焊接位置和母材的不同，選取不同的焊接方法，鍋爐壓力容器的焊接方法主要有四種：手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)電弧和電渣焊，簡(jiǎn)要分析幾種焊接方法。

手工電弧焊是最常見(jiàn)的焊接方法，基本原理是是利用電弧產(chǎn)生的高溫使焊接部位熔化，這種方法單純依靠手工操作，雖然靈活性較大，但對(duì)工人技術(shù)的要求很高，工作效率不高。

如果焊接面的很大，還需要熱處理時(shí)，可以采用電渣焊。電渣焊是一種較特殊的方法，由于鍋爐壓力容器的體型巨大，通常呈圓球形，重量很大，只能使用這種方法處理較大焊接面。

氧乙炔焰氣焊的熱源較復(fù)雜，熱度不夠，只可以焊接韌性較高的鋼，無(wú)法應(yīng)用在焊接接頭的焊接上。

當(dāng)焊接工藝評(píng)價(jià)完成后，才可以選取適當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ贫ㄏ鄳?yīng)的焊接工藝參數(shù)。

3 鍋爐壓力容器的焊接材料

鍋爐壓力容器常采用耐熱鋼焊接材料，有以下幾個(gè)注意事項(xiàng)：

①首先，選擇耐熱鋼焊接材料時(shí)，焊縫金屬的強(qiáng)度指標(biāo)需要和母材保持一直，也就是等強(qiáng)焊接。不僅需要保證焊縫金屬和母材在常溫狀態(tài)下強(qiáng)度一直，還要保證在高溫狀態(tài)下焊縫的強(qiáng)度不低于母材的標(biāo)準(zhǔn)值。

②焊接材料中的C含量對(duì)焊縫金屬的影響較大，應(yīng)保證焊材C含量低于母材的C含量，避免焊縫金屬產(chǎn)生裂紋。但C含量不能過(guò)小，在焊后熱處理使，產(chǎn)生的鐵素體，會(huì)降低焊接接頭的韌性。一般焊縫金屬的C含量保持在0.08%～0.12%之間最好，不僅可以使焊縫金屬?zèng)_擊韌性較高，還能保證與母材的等強(qiáng)。

③焊縫金屬中Cr、Mo等元素的含量要高于母材中的含量，這是保證焊縫金屬和母材等強(qiáng)的基礎(chǔ)。

④確保對(duì)焊縫金屬中O、Si、P、Sn、Se、Sb等元素的嚴(yán)格控制，這是為了保證焊縫金屬和母材回火脆性的一致。

4 鍋爐壓力容器的焊接工藝

4.1 底層焊

底層焊通常采用氫弧焊的方法，從上到下，以點(diǎn)焊方式開(kāi)始。為了確保底層焊縫的均勻性，減小裂紋產(chǎn)生的可能，底層焊的檢查也是必要的。

4.2 中層焊

在中層焊進(jìn)行前，需要先清理和檢查已焊焊縫。如果需要重新施焊，要保證焊縫接頭和底層焊縫接頭錯(cuò)開(kāi)的距離至少要在10 mm以上。中層焊選擇直徑為3.2的焊條，中層焊縫的厚度至少是焊條直徑的8～12倍，選擇直線型的運(yùn)條方式。

4.3 表層焊

表層焊采用焊條的直徑需參考焊縫已焊厚度。每根焊條的起弧位置與收弧位置均要與中層焊縫接頭錯(cuò)開(kāi)，要保證表層焊縫的表面完整性以及壓力容器的圓滑過(guò)渡。

4.4 焊后熱處理

焊后熱處理是必要的步驟，可以消除焊接的殘余應(yīng)力，防止冷裂紋的產(chǎn)生，優(yōu)化焊接接頭的力學(xué)性能。一般焊后熱處理可分為后熱處理、消除應(yīng)力后的焊后熱處理和改善焊接接頭性能的焊后熱處理，可根據(jù)不同的要求采用適合的熱處理方法。

4.5 無(wú)損檢測(cè)

當(dāng)鍋爐壓力容器焊接工作全部完成后，需要對(duì)焊縫進(jìn)行必要的無(wú)損檢測(cè)，包括焊縫表面的無(wú)損檢測(cè)和焊縫內(nèi)部的無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)需參考相關(guān)的質(zhì)量規(guī)定和要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)鍋爐壓力容器生產(chǎn)技術(shù)水平還有很大的提升空間，和世界先進(jìn)技術(shù)間有較大差異，相關(guān)的焊接技術(shù)、焊接材料和焊接設(shè)備的研發(fā)都在研究和發(fā)展中。所以，為了使我國(guó)鍋爐壓力容器的制造技術(shù)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，首先，國(guó)家和企業(yè)需要加大對(duì)鍋爐壓力容器焊接研發(fā)的投入，培養(yǎng)科研工作者的技術(shù)水平。其次，可以開(kāi)展和國(guó)外高技術(shù)水平企業(yè)的深入合作，引進(jìn)高端技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)的融和。再次，發(fā)展自己的先進(jìn)焊接技術(shù)，例如自動(dòng)焊接、智能焊接和新型焊接材料的研制，提高我國(guó)焊接技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，徹底擺脫對(duì)國(guó)外焊接技術(shù)的依靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖飛.淺談壓力容器的焊接技術(shù)與對(duì)策[J].科技論壇，2014，（5）.

[2] 袁炳立，趙輝.壓力容器焊接技術(shù)研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（2）.

[3] 顧國(guó)清，趙大軍.鍋爐壓力容器焊接方法與工藝探討[J].科技風(fēng)，2014，（3）.