于瑛琦 占杰龍 陳毅磊

摘? ?要：鍋爐作為重要的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。因?yàn)殄仩t壓力容器在投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)需要面臨高溫高壓的環(huán)境，所以對(duì)焊接技術(shù)有較高的要求。因?yàn)楹讣牟馁|(zhì)、使用性能、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行環(huán)境不同，所以采用的焊接方法也不相同，但是最終目的都是為了保證鍋爐壓力容器能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要對(duì)鍋爐壓力容器的焊接方法和焊接工藝進(jìn)行分析，為提高焊接質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器? 焊接方法? 焊接工藝? 質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：TG44;TH49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（a）-0107-02

在鍋爐壓力容器制造、安裝以及修復(fù)過(guò)程中，大多會(huì)應(yīng)用到焊接技術(shù)。尤其是在鍋爐壓力容器逐漸向大型化方向發(fā)展的背景下，很多零部件需要運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后再進(jìn)行焊接組裝。而鍋爐壓力容器使用的材料由于化學(xué)成分和物理性能不同，在焊接的過(guò)程中需要經(jīng)歷迅速加熱和冷卻的過(guò)程，容易對(duì)焊縫以及施焊區(qū)內(nèi)的母材在組織和性能上產(chǎn)生影響，如果焊接方法和焊接工藝出現(xiàn)偏差，將會(huì)直接影響到鍋爐壓力容器使用的安全性。為了提高焊接質(zhì)量，在開(kāi)展焊接施工前，需要詳細(xì)了解焊件的化學(xué)成分和物理性能，明確施焊對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征以及使用性質(zhì)，經(jīng)過(guò)全面認(rèn)真的分析最終制定出合理的焊接施工方案，采用適宜的焊接方法和焊接工藝，減少焊接質(zhì)量缺陷，確保鍋爐壓力容器能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1? 鍋爐壓力容器焊接方法

1.1 手工電弧焊

手工電弧焊的歷史較早，也是最為常見(jiàn)的焊接方法，但是受到焊條長(zhǎng)度的限制，只能應(yīng)用于焊縫較短的焊接施工中。其應(yīng)用原理主要是利用電弧產(chǎn)生的高溫在焊條和焊件之間形成焊接熔池，經(jīng)過(guò)自然冷卻即完成焊接。在焊接的過(guò)程中，金屬棒上熔化的藥皮會(huì)產(chǎn)生熔渣和氣體，將周?chē)諝飧綦x開(kāi)從而起到保護(hù)焊接熔池的目的。手工電弧焊適用于多種焊接材料，操作比較簡(jiǎn)單，只需要手工操縱焊條即可完成焊接，原理比較簡(jiǎn)單，但是焊縫的質(zhì)量不易控制，對(duì)焊接操作人員的技術(shù)要求較高。在焊接技術(shù)水平不斷提升的背景下，手工電弧焊在焊接施工中應(yīng)用的越來(lái)越少。

1.2 埋弧焊

埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒的一種焊接方法，在鍋爐壓力容器焊接中應(yīng)用比較廣泛，比如在拼板焊縫、筒節(jié)焊縫以及筒節(jié)間環(huán)縫焊縫中使用埋弧焊的效果較好。因?yàn)殡娀∈窃诤竸酉氯紵瑫?huì)受到焊劑和熔渣的保護(hù)作用，所以基本不會(huì)產(chǎn)生輻射的熱量和弧光，既能夠提高熱效率，又能夠減少對(duì)人體的輻射。因?yàn)槁窕『笧闄C(jī)械化焊接，所以焊接效率較高，適用于大批量的焊接施工，尤其對(duì)于長(zhǎng)度和厚度都較大的直線(xiàn)或者大直徑的環(huán)縫焊接都比較適用于埋弧焊。在焊劑和熔渣對(duì)焊接熔池的保護(hù)下，焊縫金屬的雜質(zhì)較少，所以焊縫質(zhì)量較高。但是埋弧焊也有一定的缺點(diǎn)，在焊接之前焊件的準(zhǔn)備工作會(huì)耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，而受到焊劑保護(hù)的影響，焊接過(guò)程中操作者無(wú)法觀察到焊縫和熔池的形成過(guò)程，會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。埋弧焊比較適用于水平位置或者傾斜度較低的焊縫中，使用范圍受到一定的限制。由于使用機(jī)械進(jìn)行焊接，所以相對(duì)于手工焊而言缺乏一定的靈活性。

1.3 氬弧焊

氬弧焊是利用氬氣作為保護(hù)氣體的焊接技術(shù)，其主要原理是在高電流的作用下使焊材在施焊點(diǎn)上熔化形成液態(tài)的熔池，在高溫的作用下，輸送出的氬氣會(huì)將空氣中的氧氣與焊材隔離，以防止焊材氧化，在鋼制壓力容器焊接中比較適用。因?yàn)闅寤『钢须娏鞯拿芏容^大，熱量比較集中，所以焊接速度快，焊接效果高。在氬弧焊中，受到氬氣的保護(hù)作用，可以減少空氣中其他氣體對(duì)電弧和熔池的影響，可以獲得較高質(zhì)量的焊接接頭。氬弧焊的操作比較簡(jiǎn)單，幾乎適用于所有金屬，可以對(duì)焊件進(jìn)行全位置焊接，且焊接時(shí)操作者可以觀察電弧狀態(tài)。因?yàn)闅寤『笩o(wú)需溶劑和涂藥層，所以可進(jìn)行機(jī)械化和自動(dòng)化操作，大大提高焊接效率。氬弧焊不適用于精密鑄件缺陷的修補(bǔ)中，因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)域大，所以焊接后焊接接頭質(zhì)量會(huì)有所下降。氬弧焊在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光、紫外線(xiàn)、臭氧等物質(zhì)，對(duì)施焊人員的身體損傷較大。

1.4 其他焊接方法

在實(shí)際焊接施工中，應(yīng)該根據(jù)焊件的材質(zhì)、性能、結(jié)構(gòu)、位置等要素，選擇適宜的焊接方法。比較常見(jiàn)的焊接方法還有鎢極氣體保護(hù)電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、激光復(fù)合焊等。隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，還會(huì)出現(xiàn)各種先進(jìn)的焊接方法，為提高鍋爐壓力容器的焊接質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。

2? 鍋爐壓力容器的焊接工藝

不同的焊接方法所使用的焊接工藝也不相同，隨著焊接方法的多樣化發(fā)展，焊接工藝也不斷的更新，主要的焊接工藝有如下幾種。

2.1 底層焊

底層焊一般會(huì)采用氬弧焊，在鍋爐的水冷壁、過(guò)熱器、省煤器焊接中比較常用。采用自上而下的焊接順序進(jìn)行點(diǎn)焊的方式，可以保證焊縫的均勻性。在焊接前應(yīng)對(duì)氬弧底部進(jìn)行測(cè)試，保證氬氣的純潔性。做好施焊區(qū)的防護(hù)工作，避免自然風(fēng)影響到焊接質(zhì)量。在焊接過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)椴僮魇д`而影響到焊縫內(nèi)部的均勻性，所以在焊接完成后，應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)底部焊縫進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)裂縫。

2.2 中層焊

在底層焊完成后，在施焊區(qū)可能會(huì)有殘留的雜質(zhì)，所以在中層焊焊接之前，應(yīng)該對(duì)施焊區(qū)進(jìn)行清理，并進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)底層焊存在質(zhì)量問(wèn)題要及時(shí)解決。實(shí)施中層焊的焊接接頭要與底層焊的焊接接頭錯(cuò)開(kāi)10mm以上，適宜選擇直徑為3.2mm的焊條，這樣焊縫的厚度可以達(dá)到焊條直徑的8～12倍。

2.3 表層焊

因?yàn)楸韺雍纲|(zhì)量直接關(guān)系到壓力容器表面的美觀性以及平整度，所以對(duì)焊接技術(shù)有較高的要求。在選擇焊條時(shí)應(yīng)該根據(jù)焊縫的已焊厚度來(lái)考慮，焊接過(guò)程中，需要控制好起弧和收弧的位置，要與中層焊的焊接接頭錯(cuò)開(kāi)，以保證焊接表面的平整度。在表層焊完成后，要檢查焊縫表面是否有裂縫、熔渣等焊接質(zhì)量缺陷，同時(shí)用鋼絲刷清潔焊縫表面，并做好保溫和防腐處理。

2.4 焊后熱處理

焊后熱處理是焊接工藝中重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)楹缚p和施焊區(qū)域內(nèi)的工件在短時(shí)內(nèi)受到加熱和冷卻的作用，會(huì)對(duì)其組織和性能產(chǎn)生不良影響。為了消除焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，防止冷裂紋的產(chǎn)生，在焊接完成后，應(yīng)該根據(jù)焊件大小、結(jié)構(gòu)以及性能采取適宜的熱處理方法，提高焊縫質(zhì)量，避免鍋爐壓力容器在使用中發(fā)生爆炸事故，提高鍋爐壓力容器的安全性，延長(zhǎng)使用壽命。

2.5 無(wú)損檢查

在所有焊接工作完成后，為了確保鍋爐壓力容器的焊接質(zhì)量，要對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢查。采用適宜的方法和儀器對(duì)容器表面以及焊縫內(nèi)部進(jìn)行無(wú)損檢查，在檢查過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范參數(shù)操作。通過(guò)無(wú)損檢查，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫表面以及焊縫內(nèi)部存在的質(zhì)量缺陷，便于及時(shí)修復(fù)，提高鍋爐壓力容器使用的安全性。

3? 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)殄仩t壓力容器在使用過(guò)程中會(huì)面臨高溫高壓、腐蝕、爆管等危害，所以對(duì)密封性和耐腐蝕性有較高的要求。焊接是將兩種或者兩種以上相同或者不同的材料通過(guò)加熱或者加壓的方式連接成一體的工藝過(guò)程。而在焊接過(guò)程中以及焊接完成后，焊接接頭的質(zhì)量會(huì)直接影響到鍋爐的整體質(zhì)量。為了保證鍋爐壓力容器的焊接質(zhì)量，需要選擇適宜的焊接方法和焊接工藝，確保焊接接頭在強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性方面都能夠滿(mǎn)足鍋爐運(yùn)行時(shí)的技術(shù)要求。隨著我國(guó)焊接技術(shù)水平的不斷提升，不斷出現(xiàn)新的焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法和焊接工藝，為促進(jìn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

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