压力容器焊接新技术及其应用

李彬彬

摘要：压力容器是指盛装气体或者液体，并承载一定压力的密闭设备，广泛应用于石油、化工以及其他相关企业。焊接是压力容器制造过程中的基本加工方式，焊接质量决定着压力容器的耐久度、压力稳定性、外观美观程度以及价格等，此外，从节省制造成本的角度来看，不同用途的压力容器会采取不同的焊接工艺，所以焊接技术对于压力容器的制造来说至关重要。随着自动化技术的不断发展，越来越多的焊接新技术被应用到压力容器制造行业，并且取得了一系列的成就，大大提高了我国压力容器的制造水平。

关键词：压力容器；焊接新技术；应用

焊接技术在制造行业发展中占据着重要的地位，尤其在压力容器制造过程中发挥着重要作用，严格控制焊接质量是提高压力容器整体质量的有效措施。压力容器一般会储存一些危险性较大、易燃易爆以及容易挥发的气体或液体，一旦压力容器发生泄漏将会给周围环境造成严重的破坏，对人们的生命财产安全造成威胁。因此，深入研究焊接新技术在压力容器中的应用对于提高压力容器的整体质量和安全有非常积极的作用。

1 压力容器和焊接技术

压力容器与一般储存装置不同，它具有承载压力的能力，并且对于密封性的要求非常高。一些石油、化工企业都会用压力容器来储存一些液体或气体。压力容器的制造过程非常复杂，步骤非常繁琐，主要过程大致是先将原材料进行切割，然后对原材料进行机械加工，之后将各部位组对、拼接，之后对其进行焊接，最后对容器进行压力测试并验收。

焊接加工是压力容器制造工作中的重要组成部分，压力容器上的很多零件、结构都是通过焊接技术连接的，例如，压力容器的封头、壳体等。制造壁厚较厚的压力容器时，有一半以上的工作是通过焊接技术完成的，即使是普通的压力容器也有40%左右的加工是通过焊接完成的。常见压力容器焊接技术主要有氩弧焊、手工自动焊和埋弧焊等，由于不同用途的压力容器对于压力承载能力的要求不同，所以要根据压力容器的实际用途选择相应的焊接技术。

2 压力容器焊接技术的应用研究

2.1接管自动焊接技术及具体应用

接管自动焊接包括接管与封头、接管与筒体两种。接管与封头的自动焊接。接管与封头之间的焊接工作可以根据操作形式的区别分为非向心焊接和向心焊接。用于接管和封头的焊接设备是由六个不同方向的运动轴和一个十字型的焊接操作机组成，该设备可以完成六种不同方位的焊接工作。焊接开始之前，需要通过焊机的自动定位系统完成焊接操作机的定心工作，相比于人工定心，自动定心可以大大提高精准度，之后利用焊接的自动跟踪系统实现焊丝的自动移动，可以使焊缝变得非常均匀。此外，由于该技术主要是通过焊机进行自动焊接的，所以相比于人工操作，焊接过程的稳定性有了显著的提高。

接管与筒体的自动焊接。传统马鞍形焊接技术无法适应实际生产情况，所以，新型的接管马鞍形自动焊技术被广泛应用于压力容器的制造过程中。该技术具有較高的自动化水平，接管内径通过夹紧四连杆自动定心，焊枪的运动轨迹的主要通过自动化焊机控制，焊机根据接管和筒体的直径参数，可以建立相应的数字模型，之后再根据模型，确定焊枪的移动轨迹，进而实现自动化焊接。此外，通过在机器上输入参数能实现多道工序的自动焊接，包括内马鞍、外马鞍和水平环焊缝的焊接。具体应用中，利用超薄的大功率焊枪对板材较厚且间隙较窄的坡口进行焊接，还可用一层两道自动埋弧焊的方法完成对板材厚度和坡口间隙适中的焊接工作。

2.2激光复合焊接技术及应用

传统的钨极填丝氩弧焊由于熔化极无法使用纯氩气作为保护气体，因此导致焊接过程中电弧具有一定的不稳定性，进而影响焊接质量。随着科学技术的发展，人们逐渐研发出激光电弧复合热源焊技术，该技术在焊接过程中可以有效弥补钨极填丝氩弧焊技术的不足之处。实际焊接过程中，激光复合焊接技术可以在电弧的熔池中形成孔隙，使其中充满金属蒸汽，并产生等电离子体，进而吸引电弧，这时再利用纯氩气作为保护气体，便可使电弧变得更加稳定。因此，激光电弧复合热源焊技术可以有效提高焊接质量。数字化焊接电弧和激光复合焊接技术的出现，使原本焊接工作中的焊接飞溅减少，焊接过程更加稳定，压力容器的焊接质量有了进一步的提高，目前激光复合焊接技术正在慢慢地应用于各种压力容器的焊接工作。

2.3弯管内壁堆焊技术及其应用

由于工作环境的需要，某些压力容器的内壁要进行防腐蚀层的焊接，对于压力容器的直管部位，焊接相对比较容易，而弯管内壁由于具有特殊性，在内壁部位存在相应的角度，增加了焊接工作的难度。对于不同角度的弯管，根据其内壁的实际情况，需采用不同的焊接技术，目前我国对于弯管内壁的堆焊技术研究已经逐渐成熟。

90°弯管内壁堆焊。90°弯管内壁堆焊是压力容器焊接工作中难度较大的一种焊接方式。在焊接技术还较为落后的时期，进行90°弯管对焊时主要是仿照30°弯管堆焊的方式进行的，焊接时需要将90°的弯管平均分成三个30°的弯管，过程十分繁琐，焊接效率非常低，而且焊接质量也得不到保障。如今，相关技术人员已经研发出专门用于90°弯管内壁堆焊的焊接设备，该设备主要是利用90°弯管母线的纵向结构，通过二维变位机对焊接点进行旋转焊接。这种焊接方式大大提高了压力容器内壁焊接的效率与质量。

30°弯管内壁堆焊。30°弯管的堆焊是通过借助焊机自身的五轴协调运作完成的。焊机根据预设的数学模型，进行五轴运动自动焊接。在焊接的过程中，工件运作要与焊机的摇摆幅度相协调，焊剂要保证一个相对稳定的运行速度。每当焊接完成一圈之后，需要对摆角位置进行变动，在移动焊机之后重新进行自动定位。在内壁堆焊的过程中，需注意对焊机摇摆幅度的控制，一般情况下，摇摆幅度由小到大进行调整，焊机工作进入收尾部分时，再次将幅度调小，保证内壁焊接的结构和层次。在弯管内壁堆焊时，需应用数学模型对所需的参数进行计算。尽量选用具有自动追踪和断点记忆功能的焊机，这种机械设备能够自动复位，保证焊接过程的顺利进行。

2.4窄间隙埋弧焊技术及其应用

窄间隙埋弧焊技术一般是用于板材较厚的压力容器焊接工作，这种技术在对厚度超过100mm的板材进行焊接时具有明显的优势，因此，在厚板材压力容器焊接工作中被广泛应用。此外，窄间隙埋弧焊技术在焊接工作中能够充分利用焊接材料，进而节省焊接成本，提高焊接效率，同时焊接时间较短，能够快速完成焊接工作，具有高效率、高质量以及低成本的优势。这种技术在焊接的过程中承受的应力小，出现变形的机率相对较低。窄间隙埋弧焊技术在我国压力容器焊接领域已经发展的相对成熟，并取得了一系列的成就。目前，经过大量的实际生产验证，该技术能够有效提高压力容器的焊接质量，进而保证压力容器在实际使用中的安全性能。

结语

压力容器在现代化工行业的生产中发挥着重要作用，尤其在石油化工行业，一些油气产品的储存、运输都离不开压力容器，因此，提高压力容器的质量可以大大推动相关行业的发展。随着科学技术的不断进步，焊接技术也逐渐朝着自动化、智能化的方向发展，因此，不论是压力容器制造行业还是压力容器使用行业，都需要对新型焊接技术进行深入的研究，进而提高压力容器的制造水平和检修水平，最终促进我国石油化工行业的发展。

参考文献：

[1]梁青.压力容器焊接新技术及其应用[J].化工管理，2017，（15）：124-125.

[2]周吉军，林文举.压力容器焊接新技术及其应用[J].中国设备工程，2017，（06）：113-114.endprint