吳迪

摘 要：焊接新技術(shù)在壓力容器中的有效利用，一方面能夠根據(jù)壓力容器特性提供更完善的焊接方案，以此提升壓力容器焊接的整體性與質(zhì)量性；另一方面，憑借新技術(shù)的應(yīng)用，更有益于焊接材料利用率與操作效率的提升，使焊接技術(shù)滿足現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)性與安全性的要求。本文基于壓力容器焊接技術(shù)分類展開分析，在明確各類技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)，期望能夠?yàn)楹罄m(xù)工業(yè)壓力容器的焊接工作提供良好參照。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接工藝；新技術(shù)；應(yīng)用分析

1 壓力容器焊接技術(shù)概述

壓力容器與其他工業(yè)設(shè)備不同，因?yàn)椴糠植牧咸幚砼c加工的需求，通常容器內(nèi)部與外部存在較大的壓力差值，并且容器操作較為繁瑣，所以出于使用安全性考慮，對(duì)壓力容器的氣密性要求較高，以便保障操作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)以往壓力容器制造資料可知，焊接技術(shù)主要應(yīng)用于原材料切割與加工之后，確保材料拼接契合度滿足結(jié)構(gòu)受力要求，才能將技術(shù)落實(shí)。在此期間，壓力容器的封頭與殼體都是焊接技術(shù)落實(shí)較重要的部分，并且在制造板材厚度較厚的壓力容器時(shí)，多數(shù)拼接工作也都是利用焊接技術(shù)完成的，以便壓力容器整體性與氣密性提高，可見焊接技術(shù)選擇的重要性。目前，常見的壓力容器焊接技術(shù)主要有埋弧焊、手工自動(dòng)焊與氬弧焊等形式，根據(jù)不同規(guī)格與用途的壓力容器，焊接技術(shù)的選擇也不盡相同，只有確保焊接強(qiáng)度與壓力承載水準(zhǔn)滿足壓力容器的需要，才能保障壓力容器的使用質(zhì)量。

2 壓力容器焊接新技術(shù)與應(yīng)用分析

2.1 激光復(fù)合焊接技術(shù)

鎢極填絲氬弧焊技術(shù)在焊接質(zhì)量與接頭性能方面具備較明顯的優(yōu)勢(shì)，并且在焊接過程中不會(huì)產(chǎn)生飛濺等問題，使壓力容器材料受損，因此在以往壓力容器焊接工作中被作為主要焊接措施，以便保障焊接工作的質(zhì)量。但是，根據(jù)以往資料顯示，鎢極填絲氬弧焊技術(shù)效率低的問題也較為明顯，并且氬氣作為保護(hù)氣體并無法保障電弧持續(xù)穩(wěn)定使用，為確保壓力容器快速投入生產(chǎn)并且運(yùn)行穩(wěn)定，才有了激光復(fù)合焊接技術(shù)的出現(xiàn)。激光復(fù)合焊接技術(shù)是基于傳統(tǒng)鎢極填絲氬弧焊技術(shù)演變而來的新型技術(shù)，在焊接過程中能夠在熔池中形成空隙，使內(nèi)部充滿金屬蒸汽與等電離子，進(jìn)而吸引并調(diào)控電弧強(qiáng)度，再利用氬氣作為保護(hù)氣體進(jìn)行焊接，便能夠令焊接電弧使用穩(wěn)定性得到極大提升，由此保證壓力容器焊接的均勻性與強(qiáng)度。同時(shí)，激光復(fù)合焊接技術(shù)同樣秉承了傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)在壓力容器焊接中出現(xiàn)飛濺問題。

2.2 窄間隙埋弧焊技術(shù)

此種焊接技術(shù)多應(yīng)用于板材較厚且焊縫寬度較小的工作，憑借設(shè)備與技術(shù)方面的特點(diǎn)，在100mm操作空間內(nèi)更具焊接質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，因此在材料較厚的壓力容器中經(jīng)常被使用。根據(jù)窄間隙埋弧焊技術(shù)操作流程與材料利用狀況可知，焊接材料利用率能夠得到顯著提升，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)完成焊接工作，使壓力容器焊接技術(shù)滿足高效率、高質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性的要求，更能夠避免材料變形等問題出現(xiàn)，使壓力容器焊接質(zhì)量得到保障。其次，根據(jù)以往研究資料可知，窄間隙埋弧焊技術(shù)在使用期間，比較傳統(tǒng)的人工焊接技術(shù)更具質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，不但能夠更均勻的把控焊接厚度與強(qiáng)度，同時(shí)更豐富了壓力容器焊接方式，使壓力容器焊接技術(shù)適用環(huán)境得到極大拓展。

2.3 接管自動(dòng)焊接技術(shù)

2.3.1 接管與封頭自動(dòng)焊接

此種自動(dòng)焊接根據(jù)不同的操作形式可分為非向心與向心焊接兩種。從焊機(jī)技術(shù)原理來看，焊接設(shè)備在使用過程中可由六個(gè)不同方向的運(yùn)動(dòng)軸與焊接操作機(jī)組成，在焊接過程中可借助運(yùn)動(dòng)軸更均勻的焊接壓力容器，使焊接質(zhì)量得以保障。根據(jù)以往焊接技術(shù)資料可知，在焊接工作開始之前，技術(shù)人員必須借助自動(dòng)定位系統(tǒng)判斷壓力容器的中心點(diǎn)，再將焊接操作機(jī)定位工作落實(shí)，以便定位精準(zhǔn)性得到有效提高。其次，在焊接技術(shù)應(yīng)用期間，技術(shù)人員可借助自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)使焊絲定速移動(dòng)，以便使壓力容器焊縫更加均勻，同時(shí)此種焊縫技術(shù)比較傳統(tǒng)人工焊縫，在穩(wěn)定性與質(zhì)量性方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，更符合壓力容器焊接工作的要求。

2.3.2 接管與筒體自動(dòng)焊接

傳統(tǒng)馬鞍形焊接技術(shù)無法適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)情況，所以，新型的接管馬鞍形自動(dòng)焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于壓力容器的制造過程中。該技術(shù)具有較高的自動(dòng)化水平，接管內(nèi)徑通過夾緊四連桿自動(dòng)定心，焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡的主要通過自動(dòng)化焊機(jī)控制，焊機(jī)根據(jù)接管和筒體的直徑參數(shù)，可以建立相應(yīng)的數(shù)字模型，之后再根據(jù)模型，確定焊槍的移動(dòng)軌跡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。此外，通過在機(jī)器上輸入?yún)?shù)能實(shí)現(xiàn)多道工序的自動(dòng)焊接，包括內(nèi)馬鞍、外馬鞍和水平環(huán)焊縫的焊接。具體應(yīng)用中，利用超薄的大功率焊槍對(duì)板材較厚且間隙較窄的坡口進(jìn)行焊接，還可用一層兩道自動(dòng)埋弧焊的方法完成對(duì)板材厚度和坡口間隙適中的焊接工作。

2.4 彎管內(nèi)壁堆焊技術(shù)

由于工作環(huán)境的需要，某些壓力容器的內(nèi)壁要進(jìn)行防腐蝕層的焊接，對(duì)于壓力容器的直管部位，焊接相對(duì)比較容易，而彎管內(nèi)壁由于具有特殊性，在內(nèi)壁部位存在相應(yīng)的角度，增加了焊接工作的難度。對(duì)于不同角度的彎管，根據(jù)其內(nèi)壁的實(shí)際情況，需采用不同的焊接技術(shù)，目前我國對(duì)于彎管內(nèi)壁的堆焊技術(shù)研究已經(jīng)逐漸成熟。

90°彎管內(nèi)壁堆焊。90°彎管內(nèi)壁堆焊是壓力容器焊接工作中難度較大的一種焊接方式。在焊接技術(shù)還較為落后的時(shí)期，進(jìn)行90°彎管對(duì)焊時(shí)主要是仿照30°彎管堆焊的方式進(jìn)行的，焊接時(shí)需要將90°的彎管平均分成三個(gè)30°的彎管，過程十分繁瑣，焊接效率非常低，而且焊接質(zhì)量也得不到保障。如今，相關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)研發(fā)出專門用于90°彎管內(nèi)壁堆焊的焊接設(shè)備，該設(shè)備主要是利用90°彎管母線的縱向結(jié)構(gòu)，通過二維變位機(jī)對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)焊接。這種焊接方式大大提高了壓力容器內(nèi)壁焊接的效率與質(zhì)量。

30°彎管內(nèi)壁堆焊。30°彎管的堆焊是通過借助焊機(jī)自身的五軸協(xié)調(diào)運(yùn)作完成的。焊機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行五軸運(yùn)動(dòng)自動(dòng)焊接。在焊接的過程中，工件運(yùn)作要與焊機(jī)的搖擺幅度相協(xié)調(diào)，焊劑要保證一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行速度。每當(dāng)焊接完成一圈之后，需要對(duì)擺角位置進(jìn)行變動(dòng)，在移動(dòng)焊機(jī)之后重新進(jìn)行自動(dòng)定位。在內(nèi)壁堆焊的過程中，需注意對(duì)焊機(jī)搖擺幅度的控制，一般情況下，搖擺幅度由小到大進(jìn)行調(diào)整，焊機(jī)工作進(jìn)入收尾部分時(shí)，再次將幅度調(diào)小，保證內(nèi)壁焊接的結(jié)構(gòu)和層次。在彎管內(nèi)壁堆焊時(shí)，需應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對(duì)所需的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。盡量選用具有自動(dòng)追蹤和斷點(diǎn)記憶功能的焊機(jī)，這種機(jī)械設(shè)備能夠自動(dòng)復(fù)位，保證焊接過程的順利進(jìn)行。

3 結(jié)束語

焊接新技術(shù)在壓力容器加工中的有效落實(shí)，不但能夠根據(jù)壓力容器特點(diǎn)提供更完善的焊接方案，由此降低焊接難度與操作水準(zhǔn)的要求，使壓力容器焊接質(zhì)量顯著提升，同時(shí)借助新技術(shù)的應(yīng)用，更能夠細(xì)致控制焊接材料的損耗，以便滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展經(jīng)濟(jì)性與安全性的要求。故而，在論述壓力容器焊接新技術(shù)及其應(yīng)用期間，必須明確焊接新技術(shù)的分類與特點(diǎn)，并提供詳細(xì)的壓力容器焊接方案，才能為后續(xù)壓力容器使用安全性與質(zhì)量性提供更全面的技術(shù)保障。

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