耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)研究策略

范家庚 丁大朋 孫洪林 節(jié)春

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的耐熱鋼壓力容器制造技術(shù)也得到了廣泛關(guān)注。本文旨在針對(duì)耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)研究策略展開(kāi)論述，通過(guò)對(duì)現(xiàn)行焊接技術(shù)的應(yīng)用情況及發(fā)展方向進(jìn)行總結(jié)，為我國(guó)耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)的提升提供參考。

關(guān)鍵詞：耐熱鋼；壓力容器；焊接技術(shù)；策略

在新形勢(shì)的發(fā)展背景下，除了提高鋼鐵材料和焊接材料的的品質(zhì)、設(shè)備裝備先進(jìn)性之外，只有更好的促進(jìn)我國(guó)耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)水平的提升，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)我國(guó)壓力容器制造行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，才能更好的促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)和大國(guó)地位的提升，才能夠更好的使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變理想為現(xiàn)實(shí)。

一、焊接技術(shù)在耐熱鋼壓力容器制造過(guò)程中的重要性

常規(guī)壓力容器的制造過(guò)程中，焊接技術(shù)占據(jù)了其工藝的絕大部分，其所占比例基本達(dá)到了全部工作量的一半以上，同時(shí)耐熱鋼壓力容器的生產(chǎn)制作逐步向大型化發(fā)展，大型壓力容器直徑可達(dá)幾米、甚至十幾米，壁厚超過(guò)200mm，這樣就對(duì)焊接接頭質(zhì)量和焊接效率的要求越來(lái)越高，而常規(guī)的焊接方法很難滿足這樣發(fā)展需求。

從我國(guó)目前耐熱鋼壓力容器制造的過(guò)程來(lái)看，檢驗(yàn)手段和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求相當(dāng)嚴(yán)格，對(duì)任何焊接接口管理就必須以焊接技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新為導(dǎo)向。因此，在未來(lái)的發(fā)展形式下，要想從根本上促進(jìn)壓力容器制造水平的提升，首先就必須重視其焊接技術(shù)的應(yīng)用，就必須從提高焊接技術(shù)水平方面著手。

二、耐熱鋼壓力容器的焊接特點(diǎn)

耐熱鋼是化學(xué)成分、組織和性能十分復(fù)雜的合金體系，通過(guò)某些合金元素的添加以保證材料的高溫持久強(qiáng)度、抗氧化性、耐腐蝕性，最終適應(yīng)各種高溫、高壓、腐蝕的使用工況。但凡事有利就一定會(huì)有弊，部分微量元素的加入同樣也會(huì)使焊接接頭焊接冷裂紋敏感性和組織淬硬脆化傾向增加，這種冷裂紋還具有一定延遲性，對(duì)壓力容器制造的使用存在極大的質(zhì)量隱患。耐熱鋼焊接技術(shù)的選擇及工藝控制不當(dāng)，極易獲得不理想焊接接頭的組織及晶粒度，這種焊接接頭處在高溫、高壓的環(huán)境長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，Cr-Mo合金耐熱鋼極易發(fā)生回火脆化問(wèn)題，而高合金耐熱鋼極易產(chǎn)生晶間腐蝕、組織脆化問(wèn)題，最終導(dǎo)致耐熱鋼壓力容器焊接接頭的失效。

三、耐熱鋼壓力容器內(nèi)的焊接技術(shù)

1.手工電弧焊技術(shù)

手工電弧焊技術(shù)是通過(guò)人工操作焊條來(lái)進(jìn)行焊接的一項(xiàng)傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，目前在我國(guó)壓力容器制造中使用的較為普遍。金屬棒上熔化的藥皮最終會(huì)形成氣體和殘?jiān)?，一方面能夠保護(hù)耐熱鋼材的表皮，另一方面還能夠避免焊接熔池受到周圍空氣和其他因素的影響，從而保證金屬棒的正常使用。手工電焊弧技術(shù)是我國(guó)幾千年前就已經(jīng)形成的傳統(tǒng)焊接技術(shù)，在我國(guó)已經(jīng)有很多年的歷史，也已經(jīng)受到相關(guān)焊接工作人員的廣泛使用。手工電焊弧技術(shù)的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，并且比較容易操作，不僅能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行全方位的焊接，而且還能夠廣泛應(yīng)用在各個(gè)焊接行業(yè)。但隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)的手工電焊弧技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足時(shí)代的需要，由于手工電焊弧的生產(chǎn)效率較低，加之由于受到單根焊條的限制只能完成短焊縫的焊接，因此要想更好地促進(jìn)我國(guó)耐熱鋼材行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，就必須探尋更多的更加靈活多樣的焊接技術(shù)。

2.埋弧焊技術(shù)

埋弧焊技術(shù)是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。隨著時(shí)代的快速發(fā)展和進(jìn)步，之前的手工電焊技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足時(shí)代對(duì)焊接技術(shù)的需要，通過(guò)埋弧焊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以暫時(shí)彌補(bǔ)焊接技術(shù)在工程中應(yīng)用的缺失。通過(guò)自動(dòng)引弧、送絲、移動(dòng)和收弧等過(guò)程，不僅能夠大幅度提高焊接效率，而且焊接一次合格率也得到大幅度提高。通過(guò)埋弧焊技術(shù)的應(yīng)用，可以讓我國(guó)的耐熱鋼壓力容器制造逐漸趨于自動(dòng)化和機(jī)械化，但常規(guī)的埋弧焊僅適用于焊接大批量、較長(zhǎng)、較厚的直線和直徑較大的環(huán)形焊縫。

隨著各種裝置規(guī)模的擴(kuò)大， 大型耐熱鋼容器壁厚不斷增加， 采用傳統(tǒng)埋弧焊設(shè)備的導(dǎo)電嘴尺寸較大， 為了實(shí)現(xiàn)深坡口的焊接，需要加大坡口寬度，不僅增加了焊材和能源的消耗， 而且存在較大的殘余應(yīng)力和變形。同時(shí)，傳統(tǒng)埋弧焊控制手段落后， 難以精確控制， 容易產(chǎn)生未熔合、夾渣等缺陷， 且自動(dòng)化程度低。為了確保焊接質(zhì)量以及焊接效率， 窄間隙埋弧焊應(yīng)用得越來(lái)越多。窄間隙埋弧焊是由窄間隙氣電立焊演變而成，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高效、節(jié)能的埋弧焊焊接技術(shù)。

3.熔化極氣體保護(hù)焊技術(shù)

熔化極氣體保護(hù)焊技術(shù)是在兩極間高溫電弧熱和氣體的保護(hù)兩者共同作用下，利用焊絲和焊件兩個(gè)極性電極不同之間的電弧熔化連續(xù)送給的焊絲和母材，進(jìn)而形成熔池和焊縫的焊接方法。由于熔化極氣體保護(hù)焊技術(shù)是將焊絲作為電極，因此比較容易控制焊接的進(jìn)度和質(zhì)量，且方式比較簡(jiǎn)單容易操作。在加之操作過(guò)程中不容易掉落焊渣和其他的碎屑，因此它不需要進(jìn)行清渣，這也是熔化極氣體保護(hù)焊技術(shù)的生產(chǎn)效率如此之高的主要原因。但由于這種方式是采用電極發(fā)電的方式來(lái)進(jìn)行加工，因此它對(duì)周圍的設(shè)備要求比較嚴(yán)格，設(shè)備使用也比較復(fù)雜，要想將其進(jìn)行廣泛應(yīng)用，首先就必須將它涉及到的方方面面落實(shí)到位，這樣才能夠更好的為容器及氣體保護(hù)焊技術(shù)的廣泛推廣打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.電渣焊技術(shù)

電渣焊技術(shù)指的是將電渣作為原料，將電流通過(guò)熔渣時(shí)所產(chǎn)生的熱量作為主要的能源物質(zhì)，進(jìn)而來(lái)更好的作為焊接技術(shù)所需要的能源，更好地將我國(guó)不斷推行的綠色發(fā)展措施落實(shí)到位的具體表現(xiàn)。電渣焊技術(shù)比較適用于焊接厚板，因?yàn)樗梢赃M(jìn)行提前的預(yù)熱，能夠進(jìn)行均勻加熱，不容易形成氣孔、裂紋等細(xì)小的缺陷。但是電渣焊技術(shù)在進(jìn)行高溫時(shí)的時(shí)間較長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)熱現(xiàn)象，由此可能會(huì)對(duì)焊接容器的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。在新形式的發(fā)展背景下，要想從根本上更好的促進(jìn)我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展，就必須綜合各個(gè)方面的方法，使之能夠做到靈活使用。

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)焊接技術(shù)水平同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距仍然比較巨大，而耐熱鋼設(shè)備大型化的需求下，在焊接技術(shù)的適應(yīng)性和創(chuàng)新性的道路上，仍需要我們不懈的努力。爭(zhēng)取焊接技術(shù)的更大進(jìn)步，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)無(wú)窮的力量。

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