簡析焊接對壓力容器強度的不良影響及設(shè)計要點

車興濤 顧林杰

【摘? 要】在現(xiàn)代社會市場經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，工業(yè)行業(yè)整體水平不斷提升，其中壓力容器生產(chǎn)工藝不斷更新，如何充分發(fā)揮生產(chǎn)工藝有效性，提高壓力容器生產(chǎn)質(zhì)量，是當(dāng)下需要重點思考的問題。在壓力容器生產(chǎn)的過程中，工作人員需要完成焊接工序，要把握焊接與壓力容器強度之間的內(nèi)在聯(lián)系，加強焊接質(zhì)量控制力度，通過優(yōu)化設(shè)計焊接工藝提升壓力容器強度，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。本文簡要分析了焊接對壓力容器強度的不良影響體現(xiàn)情況，對“焊接對壓力容器強度不良影響的應(yīng)對設(shè)計要點”進行深入探究。

【關(guān)鍵詞】焊接;壓力容器;強度;不良影響;設(shè)計要點

焊接是壓力容器生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，良好的焊接技術(shù)能夠提升壓力容器產(chǎn)品強度，提升壓力容器的整體質(zhì)量。在實際過程中，可以發(fā)現(xiàn)，焊接環(huán)節(jié)的操作細(xì)節(jié)對于壓力容器的強度具有直接影響，比如：壓力容器設(shè)計、壓力工藝熱處理技術(shù)、壓力容器焊接指標(biāo)參數(shù)等。因此，建議工作人員重視焊接環(huán)節(jié)，加強對焊接環(huán)節(jié)過程控制，優(yōu)化壓力容器強度設(shè)計，調(diào)整各種參數(shù)指標(biāo)，提高焊接工藝有效性，以此強化壓力容器強度，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，推動壓力容器生產(chǎn)工藝的完善與發(fā)展。

1.焊接對壓力容器強度的不良影響體現(xiàn)情況

在壓力容器焊接作業(yè)過程中，壓力容器的內(nèi)部與外部會出現(xiàn)不同程度上的缺陷問題，導(dǎo)致壓力容器的整體強度受到影響，產(chǎn)生一系列的壓力容器產(chǎn)品缺陷，比如：容器表面飛濺、焊接尺寸不對、咬邊不契合等情況;還存在一些內(nèi)部缺陷，比如：裂紋、氣孔、熔合程度較低等。在以上的內(nèi)外不良影響中，對壓力容器質(zhì)量影響最嚴(yán)重的就是裂紋問題，建議工作人員要加強對壓力容器質(zhì)量檢驗，嚴(yán)格檢查其內(nèi)部是否存在裂紋，若沒有及時發(fā)現(xiàn)裂紋，則會影響壓力容器后續(xù)的應(yīng)用效果。因此，工作人員需要重點把握這兩個不良影響現(xiàn)象，加強對焊接作業(yè)過程的控制，避免出現(xiàn)以上內(nèi)外缺陷問題。

2.焊接對壓力容器強度不良影響的應(yīng)對設(shè)計要點

2.1壓力容器強度設(shè)計

結(jié)合上述提到的焊接對壓力容器強度的不良影響建議工作人員優(yōu)化設(shè)計提升壓力容器焊接強度，為開展壓力容器的焊接作業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。在實際過程中，工作人員需要分別完成如下設(shè)計任務(wù)：

根據(jù)壓力容器設(shè)計圖紙，結(jié)合受壓元件的荷載數(shù)值與工作條件，選擇合適的焊接材料，夯實強度基礎(chǔ)。

明確壓力容器受壓元件的壁厚參數(shù)，控制參數(shù)偏差范圍，保證焊接精度。

根據(jù)壓力容器結(jié)構(gòu)各個位置的強度原則，開展壓力容器結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，分別開展焊縫布置設(shè)計、焊接接頭設(shè)計、開孔布置設(shè)計等。

明確規(guī)定壓力容器設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量要求，根據(jù)有關(guān)規(guī)定明確焊接技術(shù)要求。之后，根據(jù)公式進行強度計算，完成設(shè)計計算工作與校核計算工作。

合理控制壓力容器的安全系數(shù)，側(cè)面體現(xiàn)壓力容器的安全裕度，在保證生產(chǎn)安全的情況下盡可能的提升經(jīng)濟效益。在實際強度設(shè)計中，工作人員需要根據(jù)安全系數(shù)要求規(guī)范（如表1）展開設(shè)計工作。

2.2調(diào)整焊接沖擊韌性指標(biāo)

結(jié)合上述提到的焊接對壓力容器強度的不良影響，建議工作人員要適當(dāng)調(diào)整焊接沖擊韌性指標(biāo)，合理控制組織變化與壓力容器的性能變化。在壓力容器的焊接過程中，焊縫位置會形成一個高溫的金屬熔池，壓力容器上接近焊縫位置的區(qū)域會受到焊縫熱量的影響，導(dǎo)致容器結(jié)構(gòu)中的晶粒形態(tài)發(fā)生變化，壓力容器母材材料力學(xué)性能降低，損耗材料沖擊韌性，促使壓力容器材料變脆，降低壓力容器強度，出現(xiàn)易脆裂的問題。

2.3處理焊接頭殘余應(yīng)力

結(jié)合上述提到的焊接對壓力容器強度的不良影響，建議工作人員要優(yōu)化處理焊接頭的殘余應(yīng)力，避免殘余應(yīng)力對壓力容器的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。在焊接的過程中，熔融的焊接縫位置金屬組織結(jié)構(gòu)一次結(jié)晶之后會發(fā)生形態(tài)變化，成為溫度較高的固態(tài)焊縫金屬;在兩次結(jié)晶之后會恢復(fù)正常溫度的固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)。在結(jié)晶的過程中，焊接位置金屬的應(yīng)力會出現(xiàn)變化，產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力具有較高的數(shù)值，較高的應(yīng)力會對容器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因此，工作人員需要從設(shè)計階段入手，加強對殘余應(yīng)力的處理與控制，嚴(yán)格控制殘余應(yīng)力數(shù)值，在完成焊接之后對焊接位置進行熱處理，從而消除殘余應(yīng)力，維護壓力容器強度。

2.4優(yōu)選拼縫焊接頭系數(shù)

結(jié)合上述提到的焊接對壓力容器強度的不良影響，建議工作人員要優(yōu)化設(shè)計拼縫接頭系數(shù)。在壓力容器焊接的過程中，工作人員需要結(jié)合有關(guān)規(guī)定文件內(nèi)容，控制拼縫焊接頭的焊縫為100%無損檢測，在焊接封頭成型之后，需要檢查過渡區(qū)域的無損情況;假設(shè)接頭系數(shù)為1.0，則需要對其進行100%無損檢測，同時控制檢測結(jié)果達到二級及以上標(biāo)準(zhǔn)，保證焊接質(zhì)量合格。工作人員需要根據(jù)壓力容器接頭系數(shù)規(guī)格，保證接頭系數(shù)與之對應(yīng);若在焊接成型的過程中出現(xiàn)較大的塑性變形情況，則需要根據(jù)規(guī)定開展二次無損檢測，以此維護拼縫焊接質(zhì)量，弱化不良影響，提升壓力容器強度。

3.結(jié)語

總而言之，在焊接過程中，若缺乏合理的細(xì)節(jié)控制與處理，則會影響壓力容器的強度，不利于壓力容器的高效生產(chǎn)。因此，工作人員需要把握焊接工藝與壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系，優(yōu)化壓力容器強度設(shè)計，正確處理焊接頭中殘余應(yīng)力，嚴(yán)格控制影響區(qū)的組織變化與性能變化，需要選擇合適的焊接接頭系數(shù)，調(diào)整拼縫焊機接頭系數(shù)，加強生產(chǎn)加工過程中的檢查與控制工作，優(yōu)化焊接工藝組織結(jié)構(gòu)，靈活安排焊接工藝各個工序，保證焊接工藝參數(shù)符合規(guī)范要求，從而提升焊接有效性，提高壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量。

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作者簡介：車興濤，男，漢族，本科，研究方向為焊接工藝。

顧林杰，男，漢族，大專，研究方向為焊接工藝。

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