焊接材料在承壓類特種設備領域的應用

孫彬 符文迪

摘 ?要：本文將分別從承壓類特種設備用焊條和承壓類特種設備用氣體保護電弧焊用焊絲兩個角度對焊接材料在承壓類特種設備領域的應用進行分析研究，進而對承壓類特種設備用焊接材料的發(fā)展趨勢進行合理展望。

關鍵詞;特種設備;焊接材料;發(fā)展趨勢

前言：

隨著科學技術的不斷發(fā)展，如今承壓類特種設備用焊接材料也在不斷發(fā)展，但結合實際情況來看，如今國內(nèi)市場中承壓類特種設備用焊接材料仍然以焊條和氣體保護電弧焊用焊絲為主體。因此，在實際研究過程中，將會分別以此兩種焊接材料為研究對象，分析焊接材料在承壓類特種設備領域中的應用。

一、承壓類特種設備用焊條

現(xiàn)如今，在經(jīng)過多年的應用和發(fā)展以后，承壓類特種設備用焊條類型也在日益豐富。其中藥皮類型的焊條根據(jù)使用材料的不同可以分為低氫鈉型、低氫鉀型、鈦鈣型等。不同類型的藥皮焊條在實際使用前均需要進行針對性的烘焙處理。同時，由于特種設備的實際工作環(huán)境特點，其對于焊接材料的實際要求也相對較高，為能夠保障特種設備的實際焊接效果，應確保焊條能夠符合相關國家及行業(yè)標準。

結合實際情況來看，碳鋼焊條作為承壓類特種設備焊接材料的重要組成內(nèi)容，在實際焊接過程中，所采用的焊條類型應根據(jù)承壓類特種設備所使用母材的強度以及碳鋼材料的實際組分、承壓類特種設備需焊接部位的整體尺寸大小、形狀、坡口等諸多因素進行綜合考慮分析，確保最終的焊接效果。例如，若是承壓類特種設備對于焊接的力學性能和抗裂性能要求較高，那么便可以選用E4316和E4315熔敷金屬進行特種設備焊接;若是承壓類特種設備采用低合金鋼結構，那么在焊接過程中便可優(yōu)先選用E5016和E5015焊條[1]。

對于低合金承壓類特種設備，在焊接應用中的焊條選型情況與碳鋼有類似之處，如高壓管道焊接時，則可優(yōu)先選用EH36和DH36等低合金鋼焊條，比較而言，這種焊條具有良好的塑性、韌性和抗裂性，能滿足高壓管道在實際工作中受力膨脹的需要。此外，對于特種壓力容器、海洋工程設備的焊接則可以采用韌性和抗裂性能均相對優(yōu)秀的E5915-G焊條，并且結合實際焊條應用情況來看，此種焊條與CF60和CF62鋼有著良好的匹配效果，所以在對相關材料承壓類特種設備進行焊接過程中應首選此種焊條[2]。此外，若是在承壓類特種設備焊接過程中對于焊接穩(wěn)定性有著較高要求，那么方可以在焊接過程中采用直流短弧焊接工藝，若是焊件整體后，那么應在焊接過程中將焊件溫度加熱至150℃以上，然后在焊接過程中采用緩冷工藝，保障焊接效果。

在對采用耐熱鋼的承壓類特種設備進行焊接過程中，由于不同成分的耐熱鋼的微觀組織結構之間存在一定差異，所以焊接時所采用的焊條類型以及焊接工藝也會存在一定差異。例如在對工作溫度低于510℃，實際母材采用如12CrMo珠光體耐熱鋼材料的承壓類特種設備焊接過程中，應首選E5515-CM焊條，并且在焊接過程中應先將焊件預熱指90-110℃，之后再進行實際焊接作業(yè);若是對工作溫度低于540℃，實際母材采用如12CrMoV珠光體耐熱鋼材料制作的，高溫高壓鍋爐管道或者石油裂化設備等承壓類特種設備焊接過程中，可首選E5515-1CM焊條，并且在焊接前應先將焊件加熱至250-300℃;若是對工作溫度低于550℃，實際母材采用如接Cr2.5Mo珠光體耐熱鋼材料制作的，高溫高壓鍋爐管道、石油裂化設備以及合成化工機械等承壓類特種設備焊接過程中，可以首選E6215-2C1M焊條，并且在實際焊接前應將焊件加熱至200-300℃。相關承壓類特種設備在焊接完成后，應采用緩冷工藝，部分甚至需要在焊接后緩冷至80-100℃，并保持2h左右[3]。

如今承壓類特種設備采用不銹鋼結構或者耐腐蝕、耐磨損表面堆焊工藝，對于相關設備的焊接可以首選E410-16和E410-15焊條，并且在實際焊接前應將焊件加熱至250-350攝氏度;若是特種設備的母體材料中含有尿素、合成纖維材料，或者是對于不能夠進行熱處理的鉻不銹鋼以及其他復合鋼、異種鋼，那么便可以選用含碳量較低，具有良好耐熱、耐腐蝕性能的E316L-16焊條進行承壓類特種設備焊接。

二、承壓類特種設備用氣體保護電弧焊用焊絲

在承壓類特種設備焊接過程中，焊絲的使用率僅次于焊條，并且在實際應用過程中同樣表現(xiàn)出較為優(yōu)秀的應用成效，促使其在如鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設備焊接過程中得到廣泛應用。當然，為保障實際焊接質(zhì)量，也需要嚴格按照國家和焊接標準規(guī)范進行操作作業(yè)。

現(xiàn)階段，各類承壓類特種設備用氣體保護電弧焊用焊絲種類也在日漸豐富，并且不同的焊絲的使用范圍也可能會存在一定差異。例如，在對母體材料為低碳鋼和低合金高強度鋼的承壓類特種設備進行焊接過程中，可以首選ER49-1焊絲，結合實際情況來看，此種焊絲具有較強的抗氣孔性能，適用于單道焊或者多道焊，相關工作人員可以根據(jù)實際需求進行適當選用;若是待焊接特種設備表面存在鐵銹、污物等情況，那么可以通過ER50-2焊絲進行焊接，結合實際情況來看，此種焊絲多用于船舶、橋梁、鍋爐等結構的焊接過程中;若是焊接對象為母體材料采用高強度結構鋼的承壓類特種設備，那么在實際焊接過程是應首先選用ER50-3焊絲，相對來說，此焊絲不僅適用于單道焊和多道焊，而且即便是在小電流焊接過程中，仍然有著較強的穩(wěn)定性。

此外，部分焊絲還可以適用于對于焊接工藝有著較高要求的承壓類特種設備焊接過程中。例如，部分承壓類特種設備對于低溫抗沖擊性能、低溫韌性有著較高要求，那么在對相關特種設備進行焊接過程中，就可以優(yōu)先選用ER55-Ni系列的方式進行焊接，該系列的焊絲在焊接完成后可以承受零下45-75℃環(huán)境中的承壓使用要求;若是承壓類特種設備的日常工作溫度處于520℃以下，那么便可以優(yōu)選選用ER49-B2L和ER55-B2焊絲，其中前者的抗拉強度略低于后者，在實際使用過程是應進行合理選用;若是承壓類特種設備的日常工作溫度處于510℃以下，主體材料為低合金珠光體耐熱鋼的特種設備，并且工作過程中存在高溫腐蝕情況，那么便可以優(yōu)先選用抗高溫腐蝕能力相對優(yōu)秀的ER62-B3和和ER55-B3L焊絲[4]。

三、承壓類特種設備用焊接材料的發(fā)展趨勢

近些年來，隨著我國工業(yè)的快速轉(zhuǎn)型發(fā)展，未來對于承壓類特種設備用焊接材料的實際要求也將會不斷提升，促使各類焊接材料的快速研發(fā)和應用。例如，在藥皮類型焊接材料方面，未來應結合市場需求，推動藥皮調(diào)整、焊接前無需烘干、特種需求開發(fā)等方向進行發(fā)展;在焊絲材料方面，其研究發(fā)展側(cè)重點則應為自動化焊接及相關工藝開發(fā)方面。此外，為能夠保障特種設備焊接質(zhì)量的進一步提升，實現(xiàn)與國際接軌，應結合國家特種設備焊接標準，對我國現(xiàn)有標準進行完善優(yōu)化。

四、結束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，如今社會對于特種設備實際要求也不斷提高。在此背景下，應根據(jù)各類特種設備的工作環(huán)境、母體材料、尺寸大小、結構類型合理選擇焊接工藝以及焊接材料，最終保障承壓類特種設備的整體焊接質(zhì)量。

參考文獻

[1]鄭開源.焊接材料對鍋爐異種鋼焊接接頭性能的影響探討[J].科學與信息化，2019，000（010）：123-123.

[2]劉平，張毅印.焊材和焊接過程控制對抑制裂紋形成的重要作用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2020，No.424（18）：67-68.

[3]朱曉鋒.免烘干焊條在特種設備制造安裝中的應用分析[J].科學技術創(chuàng)新，2019（07）：166-167.

[4]王曉靜.芻議金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J].科技風，2020，No.430（26）：137-138.

作者簡介：

孫彬 ?男 ?1975年06月 ?貴州貴陽 ?貴州省特種設備檢驗檢測院 ?大學本科，助理工程師 研究方向：無損檢測。