關(guān)于壓力容器管板焊接變形控制的分析

藺向宏

摘要：本文介紹了壓力容器的制造工藝，分析了壓力容器管板焊接變形的形式及原因，提出了壓力容器管板焊接變形的控制措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；管板焊接；變形控制

1.壓力容器制造工藝

一般情況下，壓力容器根據(jù)使用途徑的不同，可以分成不同的種類。比如根據(jù)生產(chǎn)工藝流程的不同可以分為換熱壓力容器、反應(yīng)壓力容器、儲(chǔ)存壓力容器、分離壓力容器等；根據(jù)盛裝的物質(zhì)的不同可以分為有毒、易燃、劇毒、非易燃、無(wú)毒等類型；根據(jù)壓力承受等級(jí)可以分為高壓容器、中壓容器、低壓容器以及超高壓容器等。在壓力容器制造的過(guò)程中，主要分為下面幾道工序，具體為： 原材料的驗(yàn)收工序、號(hào)料劃線工序、切割工序、機(jī)加工工序、組對(duì)工序、焊接工序、無(wú)損檢測(cè)工序、開(kāi)孔劃線工序、壓力試驗(yàn)工序、除銹工序、總檢工序、熱處理工序、防腐工序等。在對(duì)壓力容器焊接的過(guò)程中，不同的焊接區(qū)域使用不同的焊接方法，在確定焊接工藝時(shí)，首先要對(duì)焊接工件的牌號(hào)、材質(zhì)、化學(xué)成分、焊接結(jié)構(gòu)的種類、焊接的性能等方面的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行確定。確定好焊接工藝后，要對(duì)焊接方法進(jìn)行確定，常見(jiàn)的焊接方法有埋弧焊、手弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氬弧焊等，因?yàn)榭梢允褂玫暮附臃椒ǚ浅５亩啵诤附拥倪^(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況確定出需要使用的焊接方法，焊接方法確定完成后，再制定出詳細(xì)的焊接工藝參數(shù)，不同的焊接工藝所使用的焊接參數(shù)是不相同的。

2.壓力容器管板焊接變形的形式及原因

2.1 管板焊接變形的不利影響及的形式

管板密封不嚴(yán)，管子拉脫是焊接變形造成的不利影響；管板焊接變形常見(jiàn)的有以下幾種形式：

2.1.1管板與殼體焊接后的角變形；

2.1.2管板面拱形變形；

2.1.3管板波浪變形。

其中，管板與殼體焊接后的角變形引起了管板面的拱形變形和管板面波浪變形。

2.2 管板焊接變形的原因

筒體與管板焊接的橫向收縮變形在厚度方向上的不均勻分布是導(dǎo)致管板焊接變形的主要原因；管板與筒體的焊縫一般為單面單邊V型坡口，在焊接時(shí)，焊縫的背面和正面的熔敷金屬的填充量不一致，從而導(dǎo)致構(gòu)件平面的偏轉(zhuǎn)，所以這是一個(gè)絕對(duì)的客觀存在的變形。

管板與筒體焊接熔敷金屬的填充量的正面和背面的焊縫上是不同的，導(dǎo)致在偏轉(zhuǎn)平面元件，所以這是一個(gè)絕對(duì)的客觀存在的變形。焊接角變形主要由兩種變形組成，即筒體與管板角度變化和管板本身的角變形，前者相當(dāng)于兩個(gè)工件對(duì)接焊接引起的角變形，后者相當(dāng)于在管板上堆焊時(shí)引起的角變形；而焊接變形的大小主要取決于管板的剛性、坡口角度、焊縫截面形狀、焊接線能量、熔敷金屬填充量以及焊接操作等。根據(jù)多年工程實(shí)踐總結(jié)出引起焊接變形的原主要有有以下幾方面：

2.2.1焊接方向不按規(guī)范實(shí)施；

2.2.2焊接參數(shù)不合理，引起局部過(guò)熱；

2.2.3組裝與施焊的順序未按照規(guī)范進(jìn)行；

2.2.4輔助措施不適當(dāng)。

根據(jù)管板變形的原因及其影響因素，由于雙面焊在管板焊接中不能實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上，采用單面焊雙面成型，焊接時(shí)電流過(guò)大會(huì)引起燒穿、傷及換熱管，因此，管板與殼體焊接，應(yīng)考慮采用小的熱輸入，減少熱量，增加管板剛性，以減少變形。

3.壓力容器管板焊接變形的控制措施

3.1 對(duì)壓力容器管板的焊接層數(shù)進(jìn)行控制，在對(duì)壓力容器管板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，角變形情況和焊接的層數(shù)有密切的聯(lián)系，焊接層數(shù)越多，變形就越大，所以在焊接壓力容器管板的過(guò)程中，要控制好焊接的層數(shù)，盡可能的降低焊接層數(shù)，同時(shí)在不影響壓力容器管板焊接質(zhì)量的前提下，盡可能的降低焊角的高度。

3.2 在焊接壓力容器管板的過(guò)程中，要對(duì)坡口角度進(jìn)行控制。一般情況下，焊接面的形狀和破口角度會(huì)對(duì)焊接接頭角度的變化產(chǎn)生非常大的影響，焊接接頭的下部和上部的橫向收縮量隨著坡口角度的逐漸變大而變大，所以在不影響焊接質(zhì)量的前提下，要盡量的減小坡口角度。

3.3 要按照正確的安裝次序進(jìn)行作業(yè)。在進(jìn)行組裝時(shí)，首先把折流板、定距管、拉桿安裝到管板上，再穿入換熱管，把管束裝到筒體中，將管板和筒體組對(duì)，然后將另一頭的筒體和管板進(jìn)行組對(duì)，把管子從管板中引出來(lái)，并把伸出距離調(diào)整到規(guī)定的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 對(duì)焊接的工藝參數(shù)進(jìn)行控制。在對(duì)壓力容器管板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，為了防止因局部溫度過(guò)高產(chǎn)生形變的情況，要盡可能的使用比較小的參數(shù)進(jìn)行焊接。

3.5 對(duì)筒體和焊接管板進(jìn)行焊接。在對(duì)筒體和管板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，要使用分段焊接的方法對(duì)不同區(qū)域的焊縫進(jìn)行處理。各個(gè)焊縫之間要相互分開(kāi)，從兩端往中間使用交叉焊接的方法進(jìn)行焊接。各個(gè)焊縫之間要錯(cuò)開(kāi)180度。

3.6 管板和管子的焊接次序。在對(duì)管子和管板進(jìn)行焊接時(shí)，要先從焊接管板中間的位置進(jìn)行焊接，焊接管子的數(shù)量要大于總焊接數(shù)量的1/3，其中一端管板焊接完一半時(shí)，在對(duì)另一頭進(jìn)行焊接，在焊接完成后再將剛才未完成的一段焊接完成。

3.7 對(duì)剩余的管頭進(jìn)行焊接。在對(duì)其余的管頭進(jìn)行焊接時(shí)，要先從筒體和管板的環(huán)縫端進(jìn)行焊接，并且逐層的向外進(jìn)行焊接，在焊接的過(guò)程中要使用交叉焊接的方法從兩端往中間進(jìn)行焊接，焊接的過(guò)程中要保持對(duì)稱。

3.8 在焊接過(guò)程中使用到的輔助方法。在對(duì)壓力容器管板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，常用的輔助方法有下面三種，一是為了防止形變，可以使用一個(gè)剛性比較高的零件進(jìn)行固定，二是在管板的中間使用一個(gè)比較長(zhǎng)的螺栓穿過(guò)，并使用螺母對(duì)兩端進(jìn)行固定。

3.9 在對(duì)淬硬金屬進(jìn)行焊接時(shí)，為了降低焊接熱場(chǎng)的分布大小，防止出現(xiàn)因受熱不均勻而產(chǎn)生形變的情況發(fā)生，可以使用強(qiáng)制冷卻的方法進(jìn)行作業(yè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明， 對(duì)于列管式換熱器、空氣加熱器等壓力容器的制造加工，采用上述焊接順序以及焊接方法， 并配以適當(dāng)?shù)妮o助措施， 可以有效地控制管板的焊接變形。本文供大家參考，望相關(guān)同行提出寶貴意見(jiàn)。

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