压力容器焊接技术探析

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摘要：随着我国工业化的发展和工业化水平的不断提高，一些工业生产中常用的设备市场更加广阔，压力容器就是其中之一。在现代工业生产中，压力容器主要是指由圆柱体、支撑件、法兰、密封元件、开孔、封头和接管等组成的承压设备。压力容器的应用范围非常广泛，不仅在化学工业中，而且在能源、军事、航空航天和机械制造中，都有非常广泛的应用。同时，压力容器是的焊接结构，因此对焊接的要求很高，特别是要确保焊接结构的设计合理。

关键词：压力容器；焊接技术；质量管理

一、引言

压力容器一般在高温高压下运行，通常包含易燃、易爆和有毒介质。如果由于设备故障而发生事故，很容易威胁到人员、设备和财产的安全，并可能引起环境污染事故，因此被列为重要管制产品，由国家指定的专门机构根据国家法规和标准进行安全监督和技术检查。压力容器的制造质量与国民经济的发展和人们的稳定生活息息相关，对制造技术的可靠性有严格的要求。焊接技术是压力容器制造过程中的关键技术，焊接质量直接关系到压力容器制造质量安全。因此，高质量、高效率的焊接技术有助于实现压力容器制造的高效率，并确保本质安全。

二、压力容器的概念和背景

压力容器可以容纳液体或气体，并具有承受一定压力的能力。压力容器主要是密闭设备，分为反应容器、热交换容器、存储容器和分离容器。当前，压力容器广泛用于化学工业、机械、石油加工和航空航天等各个行业。压力容器的制造过程非常复杂，焊接技术是制造过程中非常重要的一部分，主要用于通过加热、压制或两者同时使用，永久粘合相同或不同的材料。在焊接技术的操作中有许多小细节需要考虑，焊接技术的水平也影响压力容器的性能和质量，以及压力容器的效率和制造成本。因此，只有确保焊接质量，防止各种安全事故的发生并确保工人的生命安全，才能保证压力容器的安全可靠使用。因此，近年来，在制造压力容器行业中，如何提高焊接技术水平并不断开发新的焊接技术，是人们最为关注的问题。通过不断研究，压力容器焊接技术取得了长足的发展，许多新的压力容器焊接技术应运而生。

三、压力容器焊接过程概述

（一）压力容器焊接技术的主要特点

由于压力容器用于容纳不同的物品，因此压力容器的制造要求也不同。低压、高压和超高压容器必须使用不同的焊接材料，并且由于对厚度的要求不同，所以，压力容器焊接技能表现出不同的特征，如当前使用最广泛的是金属连接技术。随着焊接技术的不断发展，对压力容器焊接技术的要求也逐渐提高。然而，目前我国的焊接技术还存在一些弊端，需要科学和技术的不断进步才能在工业领域取得更多的成果。焊接技术对工业的影响不仅在我国发挥着作用，而且在世界上也起着非常重要的作用，压力容器焊接技术的投资增加有利于我国的工业发展和社会发展。

（二）压力容器的焊接工艺流程

压力容器焊接技术的主要过程是焊接设备的使用、工作检查、材料管理等。为了提高压力容器的耐用性，必须定期维护焊接设备，以使设备能够安全运行。此外，应维护和检查电流表和电压表，以确保设备正常运行。另外，有必要选择合适的焊接材料并满足压力容器的要求，以避免诸如材料混淆和错误之类的问题；有必要检查焊接操作，详细检查焊接材料，准确控制焊接速度、时间、温度等数据，并按标准进行焊接；有必要在焊接后检查压力容器的耐压性，并确保压力容器可以有效使用。

（三）压力容器焊接技术的缺陷

压力容器在焊接过程中经常会出现缺陷，在构造过程中会出现诸如边缘未对准或变形的问题，所有这些都会直接影响压力容器的使用。有时使用过多的电流进行焊接或由于电流速度过快而在压力容器中出现缺陷或咬边，这不仅会干扰焊接操作，而且还会影响压力容器的质量，有时还会由于人员的工作失误而出现残渣，既降低了压力容器的密封性，又为后续使用留下了隐患。另外，焊接接头中的金属没有熔合好，这也是导致压力容器破裂的主要因素。

四、压力容器焊接技术

（一）厚壁压力容器的焊接技术

焊接操作经常会涉及高空焊接工艺，如大型塔架的空中焊接、大直径容器喷嘴和壳体的焊接、密闭空间（例如高压小直径厚壁容器）的焊接、极度危险介质容器的焊接以及内部维修等，这会给焊接操作人员带来安全隐患，因此迫切需要安全、高度自动化和高效的焊接技术。厚壁压力容器的传统焊接技术是单丝埋弧焊和电渣焊，使用窄间隙焊接技术，通过减小凹槽的横截面积来减少焊接热量输入。

（二）不锈钢复合板压力容器的焊接技术

不锈钢复合板是以碳素钢或低合金钢为基层，以不锈钢为复层的双金属复合板。通常，双金属复合板通过爆炸法、冷轧法或爆炸冷轧法制成，具有不锈钢的耐腐蚀性，并且碳钢和低合金钢具有低成本的优点，因此被广泛地用于冶炼、石油、化工等领域的塔槽设备材料。复合板的焊接不同于单金属的焊接，是对两种具有大的物理性能、化学成分和组织的材料进行焊接。由于两种金属的膨胀系数不同，因此在焊缝附近会引起焊接热应力。

（三）承装腐蚀介质的压力容器焊接技术

当前的新表面处理方法是电渣表面处理，与以前使用的带极埋弧堆焊表面处理相比，其具有熔化效率高、均匀的渗透和稀释率低于带极埋弧堆焊的优点。单层表面处理可以满足性能要求，同时减少工作量，表面处理层形成良好，不容易产生夹渣、表面质量差、平坦度低等缺陷。助焊剂只需要在焊接方向的正面遮盖，而埋弧焊必须用焊剂覆盖整个焊接区域。

五、焊接质量控制与管理措施

（一）焊接材料控制措施

焊接材料的选择应使焊接金属的机械性能高于基础材料的极限，并且，如果有必要，其他性能不应低于基础材料的相应要求。焊接材料必须与适当的焊接工艺相匹配，以使焊接接头的性能可以满足制造过程后的技术文档规定和服务要求。焊接材料必须具有产品质量证书，并符合适用标准的要求。相关企业必须根据质量管理体系规定，按照有关标准进行验收或复检。焊材仓库必须严格执行焊材的存储、干燥、分配和回收利用制度。

（二）焊工资格和管理措施

焊接人员的工作水平与产品质量、生产效率和成本控制密切相关，因此任何合格的焊工都可以说是企业的财富。压力容器的压力焊接之前，压力容器的焊接操作人员必须通过《特种设备焊接操作人员考核细则》以获得特殊设备焊接操作人员证书，焊接项目应与测试内容的相同。压力容器制造单位应制定焊工管理措施，并根据自身的实际情况建立焊工焊接档案。焊接产品时，要确保焊工的焊接项目与通过测试的焊接项目相同，并且不得出现焊接测试不合格的焊工。合格的焊工会按照焊接程序文档的要求进行焊接，并自觉遵守相关程序或相关技术要求。对于在实际焊接中合格率不高的焊工，可以取消其焊接资格，重新培训和评估焊接合格性，并在达到合格标准后才可以进行压力焊接。

（三）焊接工艺及管理措施

焊接程序资格测试应使用焊接程序的焊接测试板进行测试，以确保通过该程序的焊接接头满足各种性能标准。用于焊接压力容器的承压缝的焊接工艺必须通过焊接工艺认证，并且其参数必须在工艺认证范围内。焊接操作人员必须根据产品设计文件、技术要求和制造条件，使用合格的焊接工艺，从实际情况出发，为每个焊接接头准备焊接工艺文件。因此，在焊接过程中必须严格遵守已通过焊接工艺鉴定的焊接工艺参数，不得随意更改。如果未按照焊接程序文档的要求进行焊接，则即使在无损检查中未发现焊接缺陷，也不能保证焊接接头的机械性能，这可能会对产品质量带来安全隐患。所以，必须由合格的焊工按照合格的焊接工艺文件的要求进行压力容器的焊接，以获得满足要求的焊接接头并保证焊接质量。

（四）焊接设备及管理措施

焊接设备是完成焊接过程所需的设备，压力容器制造商必须根据自身的条件配置焊接设备，设置设备账户并记录设备的状态和维护情况。具有良好工作条件的焊接设备是顺利完成焊接工作和确保焊接质量的前提。焊接设备必须由专职人员进行管理，并定期检查和维护，电流表和电压表必须在检查期内正常工作。

（五）焊缝检验控制措施

焊接检查是焊接接头质量控制的重要组成部分。焊接前，检查焊接工艺文件、焊接工资质量、焊接坡口、设备仪表、工艺设备、焊接材料等；在焊接过程中，检查焊接规格参数，通过间隙和技术文件执行情况；焊接后，检查焊接的形状和尺寸以及焊机上的钢印。通过外观检查后，焊缝必须根据需要进行无损检查。为了确保焊接接头的机械性能，产品的焊接测试板是根据《固容规》的测试机械性能的要求制成的，必须修复具有过多缺陷的焊缝，分析缺陷的原因并提出相应的修复计划。

六、结语

目前，我国大型高压容器的焊接技术、焊接设备和焊接材料仍处于研究开发阶段，与世界先进水平仍有一定的差距。因此，为了满足大型高压容器生产和建设的快速发展需求，有必要加大对压力容器焊接技术的投资，使焊接操作人员具有更高的理论水平和操作能力。同时，加快我国自动焊接技术、智能焊接系统和具有自主知识产权的高性能焊接材料的研发，提高我国焊接行业的国际竞争力，减少对国外焊接技术的依赖。

参考文献：

[1]鞠彪，翟沛.压力容器焊接新技术及其应用[J].石化技术，2017，24（01）：274.

[2]王磊，焦大伟.基于压力容器焊接新技术与应用的探讨[J].科技创新与应用，2016（20）：92.

作者:王伟 单位:中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司