戴念羽

摘 要：低溫鋼壓力容器的焊接工藝越來(lái)越受到重視，但制造條件相對(duì)復(fù)雜且工作性能受到壓力、溫度、介質(zhì)等諸多因素的影響，很容易引起破壞性事故的發(fā)生。因此，必須對(duì)低溫鋼壓力容易的制造進(jìn)行嚴(yán)格控制，加強(qiáng)低溫鋼壓力容器焊接工藝的改良。本文主要通過(guò)分析影響低溫鋼壓力容器焊接質(zhì)量的因素，總結(jié)在低溫鋼制壓力容器焊接過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制措施，希望能為未來(lái)低溫鋼壓力容器產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：低溫鋼壓力容器 焊接工藝

低溫壓力容器一般是指設(shè)計(jì)溫度低于-20℃的壓力容器，包括CO2吸收塔、H2S吸收塔、液化乙烯、液化天然氣等存儲(chǔ)和運(yùn)輸容器。隨著我國(guó)工業(yè)水平的進(jìn)步和發(fā)展，低溫鋼壓力容器焊接工藝水平也有了一定程度的提高，其質(zhì)量管理水平也有了明顯改善，同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的提升。因此，在進(jìn)行低溫鋼壓力容器的生產(chǎn)和制造過(guò)程中，必須重視焊接工藝，滿足國(guó)家規(guī)定的有關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)和要求，從而確保低溫鋼壓力容器的質(zhì)量。

1、我國(guó)低溫鋼壓力容器焊接工藝現(xiàn)狀分析

我國(guó)低溫壓力容器鋼的類(lèi)型包括含Ni和不含Ni兩類(lèi)。而鋼的韌性也和溫度有關(guān)，溫度越低，鋼的韌性越低。因而，在低溫環(huán)境下，鋼材容易出現(xiàn)破壞性脆性斷裂。我國(guó)的低溫鋼壓力容器在能源、石油和化工行業(yè)產(chǎn)品的各種液化氣的運(yùn)輸中有著重要應(yīng)用。所以，對(duì)于低溫鋼壓力容器的要求是具有抗低溫脆化能力。另外，因?yàn)殒囋貢?huì)增加熱裂的趨勢(shì)，所以低溫鋼容器的焊接工藝應(yīng)得到嚴(yán)格控制。

當(dāng)前，我國(guó)低溫鋼壓力容器焊接工藝還存在很多質(zhì)量問(wèn)題有待解決。

外部焊接質(zhì)量問(wèn)題：

由于焊接工藝出現(xiàn)不合理設(shè)計(jì)或是焊接工藝不靈活，產(chǎn)生外力對(duì)壓力容器的作用，使其局部應(yīng)力增大導(dǎo)致變形出現(xiàn)，很大程度上降低了壓力容器的安全性；

焊接工作進(jìn)行時(shí)，由于使用電流強(qiáng)度不夠的焊接設(shè)備，出現(xiàn)焊縫的寬度變窄現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接的尺寸不符合要求；

焊接設(shè)備的工作電流過(guò)大、焊接技術(shù)的選擇不規(guī)范，導(dǎo)致出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象；

由于不恰當(dāng)?shù)暮附庸に?，?dǎo)致容器出現(xiàn)凹陷等缺陷。

內(nèi)部質(zhì)焊接量問(wèn)題：

由于留在焊接池中的氣泡沒(méi)有及時(shí)逸出、金屬表面被少量油污染，造成氣孔的出現(xiàn)；

由于焊接設(shè)備電流強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)、焊接操作太快或焊道不平整等產(chǎn)生爐渣，通常出現(xiàn)在非平滑位置，如槽的邊緣；

（3）由于焊接接頭未完全熔化時(shí)，兩個(gè)焊接部分之間存在一定間隙，不能很好地集成，影響壓力容器的穩(wěn)定性和密封性。

2、低溫鋼壓力容器焊接工藝要點(diǎn)

2.1低溫鋼的管理

低溫鋼材的管理對(duì)后續(xù)焊接工藝的順利實(shí)施具有非常重要的作用。對(duì)低溫鋼材的分布、循環(huán)利用和現(xiàn)場(chǎng)管理，需要制定全面完善的制度。尤其是在施工現(xiàn)場(chǎng)，不能把低溫鋼和普通鋼互相混淆，避免埋下安全隱患。對(duì)于低溫鋼，表面質(zhì)量不能忽視。在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)注意其表面和使用顏色標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)標(biāo)記。相關(guān)管理人員需要隨時(shí)監(jiān)督，避免對(duì)低溫鋼材表面做鋼標(biāo)。管理低溫鋼和焊條的技術(shù)人員，應(yīng)熟悉低溫鋼和焊條的識(shí)別，避免與其他鋼混淆。對(duì)于低溫鋼材的采購(gòu)和使用必須專(zhuān)門(mén)記錄，做好剩余材料的及時(shí)遷移工作。低溫鋼材的存放還需要根據(jù)批號(hào)、尺寸分類(lèi)堆疊，框架與地面之間的距離不應(yīng)小于300mm，嚴(yán)謹(jǐn)直接放置在地面上。

2.2對(duì)焊接材料進(jìn)行合理選擇和管理

常用于低溫鋼壓力容器的焊接方法，包括電極電弧焊（SMAW）和埋弧焊（SAW）。當(dāng)使用低溫鋼在-45℃以上時(shí)，一般選擇高韌性的低氫電極；當(dāng)使用低溫鋼在-60℃以下時(shí)，一般選用含鎳低溫鋼電極；當(dāng)使用低溫鋼在-100℃時(shí)，一般選擇鎳含量為3.5%以上的鋼，并含有一定量的鉬低溫鋼焊條。此外，焊條使用前，必須進(jìn)行完全干燥，放入便攜式保溫管內(nèi)，并將機(jī)筒溫度保持在100～150℃。對(duì)于焊接材料，采購(gòu)前必須進(jìn)行供應(yīng)商檢查，檢測(cè)評(píng)價(jià)焊接材料，保證低溫焊接材料的制造符合相關(guān)法律資格，進(jìn)行測(cè)試以便確保產(chǎn)品質(zhì)量。供應(yīng)商應(yīng)有合法營(yíng)業(yè)執(zhí)照和材料制造商的銷(xiāo)售授權(quán)書(shū)。低溫鋼壓力容器焊接工藝在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)保證材料具備以下要求：要選擇焊縫中含有有害雜質(zhì)少的焊接材料；焊接材料的選擇需要關(guān)注其低溫金屬焊接金屬的韌性。

2.3低溫鋼冷裂紋的防止措施

關(guān)于低溫鋼冷裂紋的防治措施：減少氫氣源，選擇低氫焊條，且需要完全干燥保存；置于空氣中4小時(shí)，就必須干燥，最多干燥一次；選擇合適的焊接線能量，線能量過(guò)大或過(guò)小都不利于消除冷裂紋；焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理；非焊接部位不能進(jìn)行點(diǎn)焊，會(huì)造成冷裂紋的產(chǎn)生，更有可能留下安全隱患；使用正確的焊接參數(shù)，保持焊池是圓形、淺而寬；對(duì)于出現(xiàn)裂紋的情況，要及時(shí)用碳弧氣刨或砂輪將被完全拋光去除，避免再進(jìn)行熔化；用收弧板將凹坑移動(dòng)到焊件的外部。

2.4焊后熱處理質(zhì)量控制

低溫鋼壓力容器焊接后的各種內(nèi)部應(yīng)力，會(huì)造成低溫下的脆性斷裂現(xiàn)象。而焊后熱處理可以消除焊接殘余應(yīng)力，能夠有效去除焊縫金屬中的氫氣，有效軟化熱影響區(qū)和加工變形區(qū)的組織，一定程度上提升容器的低溫韌性。因此，焊后熱處理質(zhì)量控制對(duì)低溫壓力容器的質(zhì)量具有重要意義，主要方法包括局部熱處理、爐整體熱處理、副爐熱處理、整體內(nèi)部熱處理四種。使用效果最好的是整體熱處理，消除殘余應(yīng)力去除率達(dá)90%。焊后熱處理需要考慮工件的材料、尺寸、加熱方式等多種因素，還需要控制保溫溫度（保溫溫度范圍一般為低于轉(zhuǎn)變點(diǎn)并高于再結(jié)晶溫度，從而通過(guò)回復(fù)和再結(jié)晶消除晶格畸變和硬化結(jié)構(gòu)，以便殘余應(yīng)力完全松弛和釋放而不會(huì)引起焊接區(qū)再加熱脆性等不良后果）、保溫時(shí)間（通常保溫時(shí)間只要按照所需規(guī)定和溫度差要求，就能夠很好地消除殘余熱應(yīng)力，一般延長(zhǎng)保溫時(shí)間更有利于應(yīng)力的消除）、加熱、冷卻速度（加熱和冷卻速率應(yīng)與鋼合金元素和厚度、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有關(guān)，隨之升高而降低，避免新溫差應(yīng)力的產(chǎn)生）等多個(gè)因素的使用條件。要根據(jù)焊接工藝及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件進(jìn)行合適的選擇。

3、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于低溫鋼壓力容器的焊接過(guò)程，一定要嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)要求，加強(qiáng)監(jiān)督檢查，確保低溫鋼壓力容器的生產(chǎn)符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后投入使用。另外，還需要定期進(jìn)行焊接工藝評(píng)估的員工培訓(xùn)，學(xué)習(xí)低溫鋼壓力容器焊接工藝的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)員工進(jìn)行科學(xué)合理的管理。對(duì)于不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的低溫鋼壓力容器，應(yīng)及時(shí)予以修理，提高低溫鋼壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中的平穩(wěn)性，從而為企業(yè)的發(fā)展提供更多的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]馬志剛，孫靈群，譚兆強(qiáng).淺析鍋爐、壓力容器的焊接質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2004，（4）：34-36.

[2]馬鳴，張亞奇，李春光.低溫鋼制壓力容器焊接工藝綜述[J].機(jī)械制造文摘——焊接分冊(cè)，2011，（6）.

[3]陳澤盤(pán)，蒲亨前.鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立與質(zhì)量控制[J].電焊機(jī)，2010，（12）.