耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)分析

鄭 波

（撫州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 撫州 344000）

耐熱鋼壓力容器在實(shí)際應(yīng)用中，焊接技術(shù)工藝的質(zhì)量對耐熱鋼壓力容器的使用安全與可靠性會(huì)產(chǎn)生直接的影響?；诖?，結(jié)合耐熱鋼壓力容器的特點(diǎn)，對焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化與完善，對提高耐熱鋼壓力容器的制造水平方面有積極作用?？紤]耐熱鋼壓力容器使用的壓力承載要求，焊接工藝在實(shí)際應(yīng)用中，對焊接接頭的等強(qiáng)性、焊接抗氧化性、焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面進(jìn)行優(yōu)化，對進(jìn)一步人提高耐熱鋼壓力容器的焊接技術(shù)應(yīng)用水平有積極作用[1]。

1 耐熱鋼壓力容器的特性分析

耐熱鋼是壓力容器生產(chǎn)中的主要材料之一，在實(shí)際應(yīng)用中，耐熱鋼中加入了合金元素，以此提高其實(shí)際應(yīng)用效果[2]。耐熱鋼在實(shí)際應(yīng)用中，其淬硬性比較高，在耐熱鋼壓力容器中，淬硬性對焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的干擾。耐熱鋼中加入Cr、Mo等相關(guān)元素，在一定程度上提高了耐熱鋼的淬硬性，因而影響耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。耐熱鋼壓力容器在實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，熱影響區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)冷裂紋，影響耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。在耐熱鋼壓力容器的焊接操作過程中，會(huì)出現(xiàn)再熱裂紋，加熱處理后，裂紋現(xiàn)象比較明顯，會(huì)因?yàn)橄龖?yīng)力，而出現(xiàn)裂紋。熱裂紋屬于相對比較常見的問題，采用梨形焊道時(shí)，極容易出現(xiàn)低熔點(diǎn)共晶，最終會(huì)影響耐熱鋼壓力容器的焊接效果與質(zhì)量?；鼗鸫嘈缘奶匦源嬖?，耐熱鋼在高溫環(huán)境下，會(huì)脆變，影響耐熱鋼的后續(xù)使用效果[3]。

2 耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)分析

2.1 手工電弧焊技術(shù)

手工電弧焊在實(shí)際應(yīng)用中，采用手動(dòng)湊走的方式對耐熱鋼壓力容器進(jìn)行焊接處理，但是，在實(shí)際操作中，焊條上面熔化的藥皮會(huì)在空氣中出現(xiàn)氧化反應(yīng)，從而形成氣體、熔渣，可避免空氣對焊接熔池所產(chǎn)生的負(fù)面影響。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，焊接技術(shù)還存在一定的應(yīng)用缺陷，其生產(chǎn)效率相對比較低，適用于耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)制造中的短焊縫處理[4]。

2.2 埋弧焊技術(shù)

埋弧焊是通過燃燒所產(chǎn)生的高溫進(jìn)行有效的焊接，在焊劑層下面對耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)進(jìn)行焊接處理，具有一定的機(jī)械化程度以及自動(dòng)化程度。利用機(jī)械操作的方式，完成送絲與引燃、焊接方案與收尾等相關(guān)操作處理工藝。在耐熱鋼壓力容器焊接處理的過程中，對水平位置、加工物件邊緣、裝配質(zhì)量等方面的要求相對比較高[5]。在實(shí)際施工的過程中，可通過焊接操作處理，從而保證焊接質(zhì)量。

2.3 氣體保護(hù)焊技術(shù)

利用電極之間氣體高溫電弧熱作用原來，對焊絲與焊件進(jìn)行熔化處理，在熔化的過程中，可通過二氧化碳?xì)怏w保護(hù)以及氬弧焊等方式進(jìn)行處理，這對提高焊接的綜合控制水平方面有積極作用。焊接技術(shù)本身具有熔深大、生產(chǎn)效率高等應(yīng)用特點(diǎn)。在實(shí)際操作的過程中，復(fù)雜程度相對比較高，因此，可在耐熱鋼壓力容器生產(chǎn)制造中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2.4 電渣焊技術(shù)

電渣焊是通過電流熔渣的方式，對焊接施工過程進(jìn)行優(yōu)化。在厚板塊的焊接過程中， 可以在電流的作用下對熔渣進(jìn)行有效熔化，并用于母材、金屬的填充工作，其原子焊接效果比較理想。在預(yù)熱、加熱后，可以形成良好的焊接密度，有效的避免氣孔、裂紋等焊接問題。在高溫環(huán)境下進(jìn)行焊接工作中，極容易出現(xiàn)過熱的情況，所以，在實(shí)際操作的過程中，添加特殊材料，對提高耐熱鋼壓力容器的焊接效果方面有積極作用[6]。

3 耐熱鋼壓力容器中焊接技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 焊接接頭分析

結(jié)合耐熱鋼壓力容器的實(shí)踐應(yīng)用，則需要考慮耐熱鋼的特性，對焊接接頭的等強(qiáng)性進(jìn)行控制，接頭與焊接的母材存在一致的等強(qiáng)性，對保證焊接質(zhì)量方面有積極作用。從穩(wěn)定性的角度進(jìn)行分析，焊接接頭大多需要多次頻繁的進(jìn)行熱處理，因此，在實(shí)際焊接操作的過程中，可通過焊接接頭的穩(wěn)定控制，保證焊接的綜合質(zhì)量?？勾鄶嘈詫附淤|(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的影響，因此，針對焊接參數(shù)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，可不提高焊接的價(jià)值以及可靠性。

3.2 焊材的選擇

在耐熱鋼的焊接處理的過程中，重點(diǎn)是針對焊材的質(zhì)量進(jìn)行綜合控制，保證耐熱鋼壓力容器焊接的綜合質(zhì)量。結(jié)合耐熱鋼壓力容器的焊接處理需求以及耐熱性，可對Cr、Mo等微量元素的含量進(jìn)行控制，這對實(shí)現(xiàn)焊材質(zhì)量控制水平提升方面有積極作用。從回火脆性的角度進(jìn)行分析，對焊縫金屬的含碳量進(jìn)行控制，最大程度上保障焊接的綜合質(zhì)量，而且，可以提高焊接的韌性，提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。耐熱鋼壓力容器的焊材選擇與控制，需要對焊材質(zhì)量、焊材適用的焊接工藝等方面進(jìn)行綜合控制，在對焊接材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)后，可應(yīng)用于耐熱鋼壓力容器的焊接操作工藝中，給在給定的條件下，對焊接材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并結(jié)合母材的厚度，對焊接操作方式、焊接操作工藝與焊接接頭、熱處理等方面進(jìn)行綜合控制，從而提高焊接的工藝水平。

3.3 規(guī)范焊接操作流程

耐熱鋼壓力容器的焊接技術(shù)操作，則需要從焊接操作、質(zhì)量等角度進(jìn)行控制?？刂坪附又械臏囟?，耐熱鋼壓力容器中的裂紋問題，與焊接溫度變化有直接關(guān)系，冷裂紋、熱裂紋、再熱雷文等與溫度變化有直接關(guān)系，所以，在預(yù)熱、層間溫度控制的過程中，可對韓額吉的溫度值進(jìn)行控制，降低裂紋的產(chǎn)生概率。焊接后的熱處理控制，在對耐熱鋼壓力容器進(jìn)行焊接操作的過程中，焊后熱處理過程中，可對殘余應(yīng)力進(jìn)行控制，而且，可以通過改變組織的方式，提高整體的力學(xué)性能。焊后熱處理可以提高接頭的高溫蠕變強(qiáng)度，在強(qiáng)化焊接組織穩(wěn)定性的過程中，可對焊縫、熱硬區(qū)的硬度進(jìn)行控制，降低冷裂紋的出現(xiàn)。后熱以及中間熱處理的過程中，Cr-Mo本身具有比較大的冷裂傾向，因此，氫的含量對耐熱鋼壓力容器焊接裂紋會(huì)產(chǎn)生直接的影響。為了有效降低氫含量，在焊后，可立刻進(jìn)行消氫處理。耐熱鋼壓力容器壁厚，而且，材料的剛性比較大，制造周期比較長，因此，為避免裂紋以及保證焊件的穩(wěn)定性，主焊縫在焊后需要進(jìn)行中間熱處理，中間熱處理的溫度要低于熱處理。后熱溫度在350℃左右，而且，可以通過600℃進(jìn)行熱處理控制。

3.4 縱環(huán)縫的窄間埋弧焊

耐熱鋼壓力容器的縱環(huán)縫焊接難度相對比較大，所以，為保證焊接質(zhì)量，耐熱鋼壓力容器縱環(huán)縫的窄間隙可以采用埋弧焊的方式進(jìn)行焊接，可以利用交流波形參數(shù)，對埋弧焊進(jìn)行操作與控制。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可對焊道成形、雙絲埋弧焊的工藝參數(shù)等方面進(jìn)行綜合控制，通過波形控制AC/DC埋弧焊控制，提高埋弧焊的控制水平。影響耐熱鋼壓力容器焊接質(zhì)量的因素相對比較多，在對耐熱鋼壓力容器的抗壓性能進(jìn)行分析的過程中，可通過埋弧焊的實(shí)際操作控制，則可以通過正負(fù)半波電流值、脈沖波形斜率等參數(shù)的控制，提高耐熱鋼壓力容器的焊接控制水平。在對熱裂紋、冷裂紋等方面進(jìn)行綜合控制的過程中，可對間隙的焊接過程進(jìn)行優(yōu)化，這對提高焊接控制水平有積極作用。在利用埋弧焊的過程中，可根據(jù)NB/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》以及相關(guān)的產(chǎn)品制造工藝，在焊接前，坡口表面以及兩側(cè)50mm范圍內(nèi)，對焊接表面的雜質(zhì)進(jìn)行清理。在進(jìn)行預(yù)熱處理中，預(yù)熱溫度控制在200℃，預(yù)熱范圍是焊接坡口兩邊150mm。在進(jìn)行定位焊、正式焊的過程中，層間溫度控制在250℃左右，并在焊接后，進(jìn)行350℃的消氫處理，處理時(shí)間為2h。通過埋弧焊處理與控制，可通過焊接熱輸入的方式，進(jìn)行多道焊接以及窄道韓額吉，這對進(jìn)一步提高耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量方面有積極作用。在進(jìn)行焊接處理后，進(jìn)行100%的RT檢測，并進(jìn)行焊后熱處理，最大焊后熱處理為690溫都×20h，最小熱處理為690×4h。從力學(xué)性能的角度進(jìn)行分析，在進(jìn)行焊后熱處理后，可進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)以及沖擊試驗(yàn)，在對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理的基礎(chǔ)上，可對焊縫區(qū)、熱影響區(qū)等方面進(jìn)行綜合控制，這對進(jìn)一步提高焊接處理效果方面有積極作用。

3.5 重視質(zhì)量驗(yàn)收

耐熱鋼壓力容器在完成焊接作業(yè)后，重視質(zhì)量驗(yàn)收工作，對焊接工序以及耐熱鋼壓力容器的功能進(jìn)行檢驗(yàn)，保證耐熱鋼壓力容器的功能符合使用要求，而且，在實(shí)際驗(yàn)收的過程中，要進(jìn)行焊接工作的監(jiān)督與質(zhì)量控制，提高耐熱鋼壓力容器的焊接質(zhì)量。質(zhì)量驗(yàn)收過程中，焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式，對耐熱鋼壓力容器的無損檢測會(huì)產(chǎn)生直接的影響。所以，耐熱鋼壓力容器的焊接接頭，可以采用底片放置的方式，對接頭位置進(jìn)行照射。對角接頭則可以通過無損檢測的方式進(jìn)行處理，在對耐熱鋼壓力容器的焊接缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)與分析的基礎(chǔ)上，可提高耐熱鋼壓力容器的焊接水平。焊接質(zhì)量控制以焊接工藝、焊接質(zhì)量控制等為中心，在對焊接裂紋、氣泡等進(jìn)行質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提升。提高耐熱鋼壓力容器的焊接自動(dòng)化檢測水平，在對壓力容器的結(jié)構(gòu)、焊接過程、焊接工藝應(yīng)用等方面進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，可提高耐熱鋼壓力容器的焊接檢測水平。

4 耐熱鋼壓力容器焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 雙TIG焊技術(shù)以及雙脈沖MIG焊技術(shù)

雙TIG焊技術(shù)以及雙脈沖MIG焊技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過TIG焊槍進(jìn)行電流連接的改進(jìn)，焊槍的電流可以互相傳輸，在對耐熱鋼壓力容器的焊接過程進(jìn)行優(yōu)化后，通過雙脈沖MIG焊接技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，對脈沖峰值、脈沖時(shí)間等方面進(jìn)行綜合控制，通過脈沖切換與控制，可實(shí)現(xiàn)焊縫的平整細(xì)化，避免耐熱鋼壓力容器焊接過程中出現(xiàn)氣孔以及裂紋，保證耐熱鋼壓力容器的整體焊接質(zhì)量。

4.2 激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)

激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是利用氬氣，通過大功率激光的照射，對電弧熔池的小孔中的金屬蒸汽進(jìn)行控制，并通過氣體保護(hù)的方式，提高焊接控制水平。MIG焊接技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過保護(hù)器的應(yīng)用，利用純氬氣對電弧的穩(wěn)定性、剛性進(jìn)行保護(hù)，可對電弧進(jìn)行控制，提高激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)在耐熱鋼壓力容器焊接中的應(yīng)用效果。

5 結(jié)論

研究與分析焊接技術(shù)在耐熱鋼壓力容器制造中的應(yīng)用，則針對焊接技術(shù)的合理性、可靠性、安全性等方面進(jìn)行綜合評估，從而保證耐熱鋼壓力容器的制造生產(chǎn)水平。對焊接接頭控制、焊材選擇、焊接處理等方面進(jìn)行綜合控制，并對耐熱鋼壓力容器焊接的核心影響因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，重點(diǎn)提升并規(guī)范化處理焊接過程，通過焊接參數(shù)處理與焊接流程控制，提高耐熱鋼壓力容器的生產(chǎn)制造水平。