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        耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)分析

        2021-11-30 16:16:21
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年19期
        關(guān)鍵詞:耐熱鋼弧焊熱處理

        鄭 波

        (撫州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心,江西 撫州 344000)

        耐熱鋼壓力容器在實(shí)際應(yīng)用中,焊接技術(shù)工藝的質(zhì)量對(duì)耐熱鋼壓力容器的使用安全與可靠性會(huì)產(chǎn)生直接的影響?;诖耍Y(jié)合耐熱鋼壓力容器的特點(diǎn),對(duì)焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化與完善,對(duì)提高耐熱鋼壓力容器的制造水平方面有積極作用??紤]耐熱鋼壓力容器使用的壓力承載要求,焊接工藝在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)焊接接頭的等強(qiáng)性、焊接抗氧化性、焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)進(jìn)一步人提高耐熱鋼壓力容器的焊接技術(shù)應(yīng)用水平有積極作用[1]。

        1 耐熱鋼壓力容器的特性分析

        耐熱鋼是壓力容器生產(chǎn)中的主要材料之一,在實(shí)際應(yīng)用中,耐熱鋼中加入了合金元素,以此提高其實(shí)際應(yīng)用效果[2]。耐熱鋼在實(shí)際應(yīng)用中,其淬硬性比較高,在耐熱鋼壓力容器中,淬硬性對(duì)焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的干擾。耐熱鋼中加入Cr、Mo等相關(guān)元素,在一定程度上提高了耐熱鋼的淬硬性,因而影響耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。耐熱鋼壓力容器在實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中,熱影響區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)冷裂紋,影響耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。在耐熱鋼壓力容器的焊接操作過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)再熱裂紋,加熱處理后,裂紋現(xiàn)象比較明顯,會(huì)因?yàn)橄龖?yīng)力,而出現(xiàn)裂紋。熱裂紋屬于相對(duì)比較常見(jiàn)的問(wèn)題,采用梨形焊道時(shí),極容易出現(xiàn)低熔點(diǎn)共晶,最終會(huì)影響耐熱鋼壓力容器的焊接效果與質(zhì)量?;鼗鸫嘈缘奶匦源嬖冢蜔徜撛诟邷丨h(huán)境下,會(huì)脆變,影響耐熱鋼的后續(xù)使用效果[3]。

        2 耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)分析

        2.1 手工電弧焊技術(shù)

        手工電弧焊在實(shí)際應(yīng)用中,采用手動(dòng)湊走的方式對(duì)耐熱鋼壓力容器進(jìn)行焊接處理,但是,在實(shí)際操作中,焊條上面熔化的藥皮會(huì)在空氣中出現(xiàn)氧化反應(yīng),從而形成氣體、熔渣,可避免空氣對(duì)焊接熔池所產(chǎn)生的負(fù)面影響。但是,在實(shí)際應(yīng)用中,焊接技術(shù)還存在一定的應(yīng)用缺陷,其生產(chǎn)效率相對(duì)比較低,適用于耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)制造中的短焊縫處理[4]。

        2.2 埋弧焊技術(shù)

        埋弧焊是通過(guò)燃燒所產(chǎn)生的高溫進(jìn)行有效的焊接,在焊劑層下面對(duì)耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)進(jìn)行焊接處理,具有一定的機(jī)械化程度以及自動(dòng)化程度。利用機(jī)械操作的方式,完成送絲與引燃、焊接方案與收尾等相關(guān)操作處理工藝。在耐熱鋼壓力容器焊接處理的過(guò)程中,對(duì)水平位置、加工物件邊緣、裝配質(zhì)量等方面的要求相對(duì)比較高[5]。在實(shí)際施工的過(guò)程中,可通過(guò)焊接操作處理,從而保證焊接質(zhì)量。

        2.3 氣體保護(hù)焊技術(shù)

        利用電極之間氣體高溫電弧熱作用原來(lái),對(duì)焊絲與焊件進(jìn)行熔化處理,在熔化的過(guò)程中,可通過(guò)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)以及氬弧焊等方式進(jìn)行處理,這對(duì)提高焊接的綜合控制水平方面有積極作用。焊接技術(shù)本身具有熔深大、生產(chǎn)效率高等應(yīng)用特點(diǎn)。在實(shí)際操作的過(guò)程中,復(fù)雜程度相對(duì)比較高,因此,可在耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)制造中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

        2.4 電渣焊技術(shù)

        電渣焊是通過(guò)電流熔渣的方式,對(duì)焊接施工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。在厚板塊的焊接過(guò)程中, 可以在電流的作用下對(duì)熔渣進(jìn)行有效熔化,并用于母材、金屬的填充工作,其原子焊接效果比較理想。在預(yù)熱、加熱后,可以形成良好的焊接密度,有效的避免氣孔、裂紋等焊接問(wèn)題。在高溫環(huán)境下進(jìn)行焊接工作中,極容易出現(xiàn)過(guò)熱的情況,所以,在實(shí)際操作的過(guò)程中,添加特殊材料,對(duì)提高耐熱鋼壓力容器的焊接效果方面有積極作用[6]。

        3 耐熱鋼壓力容器中焊接技術(shù)的應(yīng)用策略

        3.1 焊接接頭分析

        結(jié)合耐熱鋼壓力容器的實(shí)踐應(yīng)用,則需要考慮耐熱鋼的特性,對(duì)焊接接頭的等強(qiáng)性進(jìn)行控制,接頭與焊接的母材存在一致的等強(qiáng)性,對(duì)保證焊接質(zhì)量方面有積極作用。從穩(wěn)定性的角度進(jìn)行分析,焊接接頭大多需要多次頻繁的進(jìn)行熱處理,因此,在實(shí)際焊接操作的過(guò)程中,可通過(guò)焊接接頭的穩(wěn)定控制,保證焊接的綜合質(zhì)量??勾鄶嘈詫?duì)焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的影響,因此,針對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上,可不提高焊接的價(jià)值以及可靠性。

        3.2 焊材的選擇

        在耐熱鋼的焊接處理的過(guò)程中,重點(diǎn)是針對(duì)焊材的質(zhì)量進(jìn)行綜合控制,保證耐熱鋼壓力容器焊接的綜合質(zhì)量。結(jié)合耐熱鋼壓力容器的焊接處理需求以及耐熱性,可對(duì)Cr、Mo等微量元素的含量進(jìn)行控制,這對(duì)實(shí)現(xiàn)焊材質(zhì)量控制水平提升方面有積極作用。從回火脆性的角度進(jìn)行分析,對(duì)焊縫金屬的含碳量進(jìn)行控制,最大程度上保障焊接的綜合質(zhì)量,而且,可以提高焊接的韌性,提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。耐熱鋼壓力容器的焊材選擇與控制,需要對(duì)焊材質(zhì)量、焊材適用的焊接工藝等方面進(jìn)行綜合控制,在對(duì)焊接材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)后,可應(yīng)用于耐熱鋼壓力容器的焊接操作工藝中,給在給定的條件下,對(duì)焊接材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),并結(jié)合母材的厚度,對(duì)焊接操作方式、焊接操作工藝與焊接接頭、熱處理等方面進(jìn)行綜合控制,從而提高焊接的工藝水平。

        3.3 規(guī)范焊接操作流程

        耐熱鋼壓力容器的焊接技術(shù)操作,則需要從焊接操作、質(zhì)量等角度進(jìn)行控制??刂坪附又械臏囟?,耐熱鋼壓力容器中的裂紋問(wèn)題,與焊接溫度變化有直接關(guān)系,冷裂紋、熱裂紋、再熱雷文等與溫度變化有直接關(guān)系,所以,在預(yù)熱、層間溫度控制的過(guò)程中,可對(duì)韓額吉的溫度值進(jìn)行控制,降低裂紋的產(chǎn)生概率。焊接后的熱處理控制,在對(duì)耐熱鋼壓力容器進(jìn)行焊接操作的過(guò)程中,焊后熱處理過(guò)程中,可對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行控制,而且,可以通過(guò)改變組織的方式,提高整體的力學(xué)性能。焊后熱處理可以提高接頭的高溫蠕變強(qiáng)度,在強(qiáng)化焊接組織穩(wěn)定性的過(guò)程中,可對(duì)焊縫、熱硬區(qū)的硬度進(jìn)行控制,降低冷裂紋的出現(xiàn)。后熱以及中間熱處理的過(guò)程中,Cr-Mo本身具有比較大的冷裂傾向,因此,氫的含量對(duì)耐熱鋼壓力容器焊接裂紋會(huì)產(chǎn)生直接的影響。為了有效降低氫含量,在焊后,可立刻進(jìn)行消氫處理。耐熱鋼壓力容器壁厚,而且,材料的剛性比較大,制造周期比較長(zhǎng),因此,為避免裂紋以及保證焊件的穩(wěn)定性,主焊縫在焊后需要進(jìn)行中間熱處理,中間熱處理的溫度要低于熱處理。后熱溫度在350℃左右,而且,可以通過(guò)600℃進(jìn)行熱處理控制。

        3.4 縱環(huán)縫的窄間埋弧焊

        耐熱鋼壓力容器的縱環(huán)縫焊接難度相對(duì)比較大,所以,為保證焊接質(zhì)量,耐熱鋼壓力容器縱環(huán)縫的窄間隙可以采用埋弧焊的方式進(jìn)行焊接,可以利用交流波形參數(shù),對(duì)埋弧焊進(jìn)行操作與控制。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可對(duì)焊道成形、雙絲埋弧焊的工藝參數(shù)等方面進(jìn)行綜合控制,通過(guò)波形控制AC/DC埋弧焊控制,提高埋弧焊的控制水平。影響耐熱鋼壓力容器焊接質(zhì)量的因素相對(duì)比較多,在對(duì)耐熱鋼壓力容器的抗壓性能進(jìn)行分析的過(guò)程中,可通過(guò)埋弧焊的實(shí)際操作控制,則可以通過(guò)正負(fù)半波電流值、脈沖波形斜率等參數(shù)的控制,提高耐熱鋼壓力容器的焊接控制水平。在對(duì)熱裂紋、冷裂紋等方面進(jìn)行綜合控制的過(guò)程中,可對(duì)間隙的焊接過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,這對(duì)提高焊接控制水平有積極作用。在利用埋弧焊的過(guò)程中,可根據(jù)NB/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》以及相關(guān)的產(chǎn)品制造工藝,在焊接前,坡口表面以及兩側(cè)50mm范圍內(nèi),對(duì)焊接表面的雜質(zhì)進(jìn)行清理。在進(jìn)行預(yù)熱處理中,預(yù)熱溫度控制在200℃,預(yù)熱范圍是焊接坡口兩邊150mm。在進(jìn)行定位焊、正式焊的過(guò)程中,層間溫度控制在250℃左右,并在焊接后,進(jìn)行350℃的消氫處理,處理時(shí)間為2h。通過(guò)埋弧焊處理與控制,可通過(guò)焊接熱輸入的方式,進(jìn)行多道焊接以及窄道韓額吉,這對(duì)進(jìn)一步提高耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量方面有積極作用。在進(jìn)行焊接處理后,進(jìn)行100%的RT檢測(cè),并進(jìn)行焊后熱處理,最大焊后熱處理為690溫都×20h,最小熱處理為690×4h。從力學(xué)性能的角度進(jìn)行分析,在進(jìn)行焊后熱處理后,可進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)以及沖擊試驗(yàn),在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理的基礎(chǔ)上,可對(duì)焊縫區(qū)、熱影響區(qū)等方面進(jìn)行綜合控制,這對(duì)進(jìn)一步提高焊接處理效果方面有積極作用。

        3.5 重視質(zhì)量驗(yàn)收

        耐熱鋼壓力容器在完成焊接作業(yè)后,重視質(zhì)量驗(yàn)收工作,對(duì)焊接工序以及耐熱鋼壓力容器的功能進(jìn)行檢驗(yàn),保證耐熱鋼壓力容器的功能符合使用要求,而且,在實(shí)際驗(yàn)收的過(guò)程中,要進(jìn)行焊接工作的監(jiān)督與質(zhì)量控制,提高耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。質(zhì)量驗(yàn)收過(guò)程中,焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)耐熱鋼壓力容器的無(wú)損檢測(cè)會(huì)產(chǎn)生直接的影響。所以,耐熱鋼壓力容器的焊接接頭,可以采用底片放置的方式,對(duì)接頭位置進(jìn)行照射。對(duì)角接頭則可以通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方式進(jìn)行處理,在對(duì)耐熱鋼壓力容器的焊接缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)與分析的基礎(chǔ)上,可提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。焊接質(zhì)量控制以焊接工藝、焊接質(zhì)量控制等為中心,在對(duì)焊接裂紋、氣泡等進(jìn)行質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上,可實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提升。提高耐熱鋼壓力容器的焊接自動(dòng)化檢測(cè)水平,在對(duì)壓力容器的結(jié)構(gòu)、焊接過(guò)程、焊接工藝應(yīng)用等方面進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上,可提高耐熱鋼壓力容器的焊接檢測(cè)水平。

        4 耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

        4.1 雙TIG焊技術(shù)以及雙脈沖MIG焊技術(shù)

        雙TIG焊技術(shù)以及雙脈沖MIG焊技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中,可以通過(guò)TIG焊槍進(jìn)行電流連接的改進(jìn),焊槍的電流可以互相傳輸,在對(duì)耐熱鋼壓力容器的焊接過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化后,通過(guò)雙脈沖MIG焊接技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用,對(duì)脈沖峰值、脈沖時(shí)間等方面進(jìn)行綜合控制,通過(guò)脈沖切換與控制,可實(shí)現(xiàn)焊縫的平整細(xì)化,避免耐熱鋼壓力容器焊接過(guò)程中出現(xiàn)氣孔以及裂紋,保證耐熱鋼壓力容器的整體焊接質(zhì)量。

        4.2 激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)

        激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是利用氬氣,通過(guò)大功率激光的照射,對(duì)電弧熔池的小孔中的金屬蒸汽進(jìn)行控制,并通過(guò)氣體保護(hù)的方式,提高焊接控制水平。MIG焊接技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中,可以通過(guò)保護(hù)器的應(yīng)用,利用純氬氣對(duì)電弧的穩(wěn)定性、剛性進(jìn)行保護(hù),可對(duì)電弧進(jìn)行控制,提高激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)在耐熱鋼壓力容器焊接中的應(yīng)用效果。

        5 結(jié)論

        研究與分析焊接技術(shù)在耐熱鋼壓力容器制造中的應(yīng)用,則針對(duì)焊接技術(shù)的合理性、可靠性、安全性等方面進(jìn)行綜合評(píng)估,從而保證耐熱鋼壓力容器的制造生產(chǎn)水平。對(duì)焊接接頭控制、焊材選擇、焊接處理等方面進(jìn)行綜合控制,并對(duì)耐熱鋼壓力容器焊接的核心影響因素進(jìn)行嚴(yán)格控制,重點(diǎn)提升并規(guī)范化處理焊接過(guò)程,通過(guò)焊接參數(shù)處理與焊接流程控制,提高耐熱鋼壓力容器的生產(chǎn)制造水平。

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