淺談壓力容器焊接熱輸入的控制

摘 要：壓力容器對于焊接要求嚴(yán)格，控制好焊接熱輸入量是壓力容器焊接質(zhì)量合格的前提，是壓力容器制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文就壓力容器焊接熱輸入量的計(jì)算及基本控制方法進(jìn)行了探討。對于實(shí)際生產(chǎn)中的壓力容器焊接可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入分析，參照控制的基本方法制定焊接熱輸入量的控制標(biāo)準(zhǔn)，納入到焊接文件中執(zhí)行。

關(guān)鍵詞：焊接熱輸入；沖擊性能；耐蝕性能；電流；電壓；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.043

在生產(chǎn)中，壓力容器焊縫對沖擊性能、耐蝕性能等有特殊要求，當(dāng)技術(shù)文件中對產(chǎn)品的沖擊韌性及耐腐蝕性提出了要求后，焊接文件就應(yīng)當(dāng)限制焊接過程中的焊接熱輸入。

1 焊接熱輸入的影響因素

1.1 影響因素

影響焊接熱輸入大小的因素主要有：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、預(yù)熱溫度、多層多道焊的層間溫度、焊縫尺寸、電流特性、電流種類、焊條特性、焊接位置、焊條直徑等。

焊接熱輸入大小根據(jù)焊接工藝評定確定，在產(chǎn)品制造過程中以評定時的范圍為準(zhǔn)。

1.2 計(jì)算方法

產(chǎn)品制造時熱輸入的主要有兩種計(jì)算方法，一種是根據(jù)焊接、電弧、焊接速度計(jì)算，一種是根據(jù)焊縫金屬體積，通過焊縫金屬體積變化計(jì)算。制造過程中主要使用：焊接熱輸入量=熱效率系數(shù)×來計(jì)算焊接熱輸入。

熱效率系數(shù)按照焊接方法進(jìn)行確定。如：焊條電弧焊熱效率系數(shù)為：0.8，鎢極氣體保護(hù)焊為：0.6。參照標(biāo)準(zhǔn)選取合適的焊接方法后，選取熱效率系數(shù)。

2 焊接熱輸入控制方法

2.1 壓力容器制造過程中控制熱輸入量的基本方法

對焊接熱輸入量進(jìn)行控制的基本方法和原則如下：

a）采用窄焊道焊接；

b）控制焊前預(yù)熱溫度；使溫度在要求的溫度范圍內(nèi)；

c）控制焊接工藝參數(shù)，使焊接工藝參數(shù)滿足熱輸入工藝要求及焊接工藝要求；例如：低碳鋼、低合金鋼和耐熱鋼材料的焊接，控制焊接電流，焊接電壓和焊接速度等參數(shù)，使焊接熱輸入量在規(guī)定范圍，不得高于最大值，也不得低于最小值。奧氏體不銹鋼鎳合金等材料控制焊接電流、焊接電壓和焊接速度使熱輸入量極端結(jié)果不高于最大值；

d）控制焊接層數(shù)及焊道數(shù)，不得隨意減少焊接層數(shù)及道數(shù)；

e）控制擺動幅度，擺動焊接時，擺動幅度不得超出規(guī)定值；

f）控制焊條直徑，焊條直徑不得大于允許使用的焊條直徑；

g）當(dāng)焊接工藝文件無要求時，施焊過程中控制焊道寬度及厚度，使之不超過焊接工藝評定時的尺寸；

h）焊條電弧焊時，焊條的單位施焊長度不低于要求的最小值。對于平焊、橫焊、仰焊等焊接位置采用直焊道焊接，立向上焊擺動幅度不得超過焊條直徑3倍。避免寬焊道焊接；

i） 焊道排布滿足焊接工藝要求，不允許增加焊道厚度而減少焊接層數(shù)，也不允許增加焊道寬度而減少每層焊道數(shù)量；

j）每種規(guī)格焊條的單位施焊長度不得低于規(guī)定的最小值。

2.2 不同類型鋼種及焊接方法焊接時焊接熱輸入控制要求

手工電弧焊焊接低碳鋼時，焊接熱輸入量對接頭性能影響不大，對低合金高強(qiáng)度鋼，焊接熱輸入量增大，則晶粒粗大，導(dǎo)致韌性下降。通過焊接工藝評定合格后，做出焊接工藝規(guī)程，合理控制焊接熱輸入，在保證焊接質(zhì)量的前提下，適當(dāng)采用較大焊接電流，可以提高生產(chǎn)效率。

對于壓力容器焊接結(jié)構(gòu)通常作焊接工藝評定的同時考慮焊接熱輸入量，確定焊接電流的范圍，再參照焊接電流與焊條直徑的關(guān)系來確定焊條直接。在焊接工藝評定時去頂焊接線能量，合格后確定焊接電流等焊接工藝參數(shù)。當(dāng)焊接熱輸入量確定后，則確定了焊接電流，焊接電壓及焊接速度等參數(shù)。

厚度較大的板材焊接時一般開坡口采用多層焊或多層多道焊，每層焊接厚度一般為5mm以內(nèi)。手工電弧焊熔深約為6-8mm，每層焊接厚度為焊條直徑的0.8-1.2倍時，生產(chǎn)效率相對較高。多層多道焊焊接熱輸入較小，熱影響區(qū)小，接頭塑性。韌性較好。當(dāng)焊接低合金鋼等壓力容器常見鋼種時，若采用大的焊接熱輸入量，性能會大幅下降，但是若采用的焊接熱輸入量過小，則會產(chǎn)生裂紋。因此在焊接工藝評定時選取合適的焊接熱輸入量，當(dāng)焊接熱輸入量滿足要求時，可選取較大范圍的熱輸入量，以便于焊接操作。

對于自動焊，焊接時要設(shè)定好焊接電流、電弧電壓、焊接速度進(jìn)行焊接。對于手工焊，焊接時還要注意電弧長度、焊炬移動，以及控制好焊道的寬度及厚度。

3 結(jié)論

在焊接過程中需要填寫熱輸入記錄表來記錄焊接過程的熱輸入量?？刂坪煤附訜彷斎肓坎拍苁箟毫θ萜髦圃旒饶軡M足使用要求，又能提高生產(chǎn)效率。

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作者簡介：趙建宇（1975-），山東人，本科，助理工程師，研究方向：核電設(shè)備制造。