低溫壓力容器焊接制造探討
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摘要：化工生產(chǎn)工作中低溫壓力容器的制造工作較為常見，若想提升壓力容器的質(zhì)量和使用性能，需要優(yōu)化其焊接制造工藝。本文圍繞材料選擇、焊接要點(diǎn)、焊接檢測(cè)、焊后處理四方面探究低溫壓力容器的焊接制造工藝，進(jìn)而完善壓力容器的安全使用性能，保證其可以在低溫環(huán)境中正常會(huì)用，提升工業(yè)制造水平。
關(guān)鍵詞：低溫壓力容器；焊接制造；焊接檢測(cè)
前言：
低溫壓力容器內(nèi)部溫度低于-20℃，對(duì)于容器的制造質(zhì)量要求較高，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用于液化氣、液氮等化工生產(chǎn)工作中。因此，為了提升容器的使用性能，避免安全事故的發(fā)生，有必要優(yōu)化低溫壓力容器的焊接制造工藝，對(duì)焊接過程的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)和基本要求進(jìn)行分析，提升容器焊接制造技術(shù)水平和應(yīng)用質(zhì)量。
1材料選擇
1.1鋼材選擇
在低溫壓力容器制造過程中，需要科學(xué)選擇鋼材，突出焊接制造工藝的規(guī)范性，優(yōu)化低溫壓力容器的質(zhì)量。例如，可以選擇鎮(zhèn)靜鋼，確保其后續(xù)受壓過程滿足標(biāo)準(zhǔn)，建議精準(zhǔn)校驗(yàn)鋼材的性能參數(shù)和化學(xué)成分，防止材料由于自身不足對(duì)容器制造質(zhì)量造成影響。同時(shí)，鋼材在低溫狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生冷脆性，不過壓力容器的制造用鋼彌補(bǔ)了這一漏洞，使鋼材可以在≤零下20℃的條件中開展工作。此外，評(píng)估鋼材性能的關(guān)鍵要素包含脆性轉(zhuǎn)變溫度、沖擊韌性，其中脆性轉(zhuǎn)變溫度越低、沖擊韌性越大，則低溫韌性效果良好。因此，在材料選擇時(shí)，應(yīng)注意低溫韌性，選擇強(qiáng)度較高的鋼材，進(jìn)而提升壓力容器質(zhì)量。
1.2焊接材料選擇
建議圍繞實(shí)際焊接需求選擇焊接材料，提升焊接制造材料選擇的科學(xué)性。因此工作人員需要對(duì)施工質(zhì)量說明材料進(jìn)行分析。焊絲和焊條可經(jīng)過試驗(yàn)檢測(cè)，防止焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。加強(qiáng)烘干和保溫處理，例如碎玉焊絲需要避免被水侵蝕的現(xiàn)象。此外，壓力容器的非受壓元件的低溫韌性需要和接頭性能相協(xié)調(diào)，因此建議謹(jǐn)慎選擇制作材料，在材料制作中溫度不應(yīng)超過-70℃，并在材料焊接過程中分析并克服周邊不良環(huán)境因素。
2焊接準(zhǔn)備工作
在容器焊接之前，需要落實(shí)準(zhǔn)備工作，對(duì)焊接工藝進(jìn)行科學(xué)和有效的評(píng)定，在選擇焊接方式時(shí)應(yīng)滿足要求，并針對(duì)不匹配情況加強(qiáng)分析，針對(duì)性修正和焊接環(huán)境不協(xié)調(diào)的工藝，提升焊接質(zhì)量。在焊接準(zhǔn)備階段需要對(duì)容器坡口完成處理，保證坡口的尺寸、形式較為適宜，為后續(xù)焊接工作做準(zhǔn)備。同時(shí)，在對(duì)坡口進(jìn)行細(xì)致加工時(shí)，需要靈活選擇加工方式，其中包含機(jī)械加工、等離子弧切割、氣割等技術(shù)，依托焊接要求和鋼材性能，優(yōu)化坡口制造性能。此外，還需要對(duì)坡口處的氣孔、裂紋進(jìn)行針對(duì)性處理，避免對(duì)后續(xù)焊接工作造成影響。
3焊接制造過程
3.1裝配環(huán)節(jié)
裝配過程在低溫壓力容器焊接中十分重要，其中精確度是關(guān)鍵。加強(qiáng)對(duì)裝配精確度的控制可以有效規(guī)避裝配偏差情況，為之后的焊接過程提升實(shí)際效益。同時(shí)，在裝配階段應(yīng)盡量避免錘擊情況，加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件的保護(hù)。精準(zhǔn)設(shè)置焊縫的長(zhǎng)度，將其控制在50mm之上，保證焊接牢固度，防止其出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題[1]。此外，在后續(xù)的焊接操作中，需要及時(shí)去除定位焊縫，提升容器制造的美觀度。
3.2焊接工藝
對(duì)低溫壓力容器的焊接管理時(shí)，首先需要對(duì)工作人員進(jìn)行管理，保證焊工具有足夠的專業(yè)能力和操作水平，核查其資質(zhì)，在焊接操作前針對(duì)焊接線和熱循環(huán)控制等知識(shí)對(duì)大家進(jìn)行考察，提升焊接工作質(zhì)量和效率。其次，建議科學(xué)設(shè)置焊接順序，針對(duì)較為復(fù)雜的焊接過程，應(yīng)滿足多道、多層焊接要求，進(jìn)而達(dá)到容器制造過程中的要求。最后，在焊接過程中需要關(guān)注引弧問題，防止多次引弧操作，科學(xué)應(yīng)用該技術(shù)提升實(shí)際生產(chǎn)效益。
3.3焊接環(huán)境管理
在低溫壓力容器焊接過程中，需要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的把控，減少其中不良因素的影響，具體控制方式包含以下內(nèi)容：其一，風(fēng)力因素。當(dāng)通過手工電弧進(jìn)行焊接工作時(shí)，需要將風(fēng)速控制在2m/s內(nèi)。其二，濕度控制，焊接環(huán)境中的濕度建議低于90%，防止因空氣過于潮濕對(duì)壓力容器制作造成影響。其三，天氣因素。壓力容器需要避免在雨雪天氣開展焊接工作，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境溫度的把控，將焊接溫度控制在高于0℃范圍內(nèi)，必要時(shí)可以開展預(yù)熱工作。
3.4焊接要點(diǎn)
第一，降低焊接熱輸入量。建議在焊接階段選擇低熱輸入量，防止在熱影響區(qū)和焊縫中出現(xiàn)粗大面，規(guī)避沖擊韌性減少的問題。因此，操作人員可以選擇低熱輸入量，降低焊接電流，避免焊條隨意擺動(dòng)。同時(shí)，建議選擇快速多道焊、多層多道焊、窄焊道等方式完成焊接，防止焊道存在過熱狀況。此外，可以借助多層焊開展重復(fù)加熱工作，對(duì)品粒進(jìn)行細(xì)化，并加強(qiáng)對(duì)層間溫度的控制。第二，控制焊接速度。當(dāng)通過自動(dòng)埋弧焊對(duì)含鎳低溫鋼進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)避免利用高速焊接方式獲取焊接線能量。若焊接速度很快，會(huì)導(dǎo)致熔池變?yōu)橛甑涡汀．?dāng)焊道成型后，形成深又窄的截面，使焊道中心形成熱裂紋，因此對(duì)于含鎳低溫鋼需要保證恰當(dāng)?shù)暮附铀俣取５谌?，防止咬邊缺陷。在焊接低溫鋼時(shí)，需要避免未焊透、弧坑、咬邊等問題的出現(xiàn)，低溫環(huán)境中應(yīng)力會(huì)在制造缺陷內(nèi)被集中和放大，形成脆性破壞。因此低溫壓力容器在焊接過程中應(yīng)防止咬邊缺陷。
4焊接制造檢測(cè)
4.1無損材料檢測(cè)
在焊接壓力容器時(shí)，需要針對(duì)參與生產(chǎn)的材料進(jìn)行無損檢測(cè)，這些材料的特征是經(jīng)過低溫夏比沖擊試驗(yàn)合格后，正式投入生產(chǎn)工作。其中，不銹鋼板材料、低合金鋼板等均屬于低溫壓力容器的關(guān)鍵材料，因此可以借助超聲波檢測(cè)方式對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，圍繞生產(chǎn)制造、組合加工、斷裂線、裂縫等要素開展工作，一般檢測(cè)等級(jí)會(huì)因材料種類的不同而具有差異性，如低合金鋼板是三級(jí)材料、不銹鋼的鋼板是二級(jí)材料。
4.2超聲檢測(cè)
在組裝低溫容器的殼體時(shí)，需要對(duì)接焊縫，因此容易出現(xiàn)裂縫、氣孔等問題，建議使用無損檢測(cè)模式，加強(qiáng)對(duì)容器表面和內(nèi)部的檢測(cè)，外部可以通過滲透、100%磁粉(MT)等方式檢驗(yàn)，內(nèi)部則借助超聲檢測(cè)方式(UT)。此外，由于容器的殼體中存在夾層，因此在檢測(cè)時(shí)需要提升標(biāo)準(zhǔn)。
4.3滲透檢測(cè)
在檢測(cè)低溫壓力容器的對(duì)接焊縫和接頭（A、B類）時(shí)，若經(jīng)過100%射線（RT）和超聲檢測(cè)(UT)結(jié)果仍然不達(dá)標(biāo)，則應(yīng)開展?jié)B透檢測(cè)工作(PT)，加強(qiáng)對(duì)非受壓元件、受壓元件的檢測(cè)，嚴(yán)格按照技術(shù)指標(biāo)開展工作。此外，需要在檢測(cè)前期仔細(xì)打磨容器表面，保證檢測(cè)區(qū)域的平滑度，同時(shí)檢測(cè)接頭的長(zhǎng)度需低于焊接接頭長(zhǎng)度的50%，但還要超過2500mm，進(jìn)而提升檢測(cè)質(zhì)量[2]。
5焊后管理
當(dāng)?shù)蜏貕毫θ萜魍瓿珊附庸ぷ骱?，需要進(jìn)行相關(guān)維護(hù)操作，例如嚴(yán)格控制焊后的熱處理過程，通過此方式降低焊接操作中形成的殘余應(yīng)力，進(jìn)而優(yōu)化壓力容器構(gòu)件的受力狀況。同時(shí)，質(zhì)量管理人員需要對(duì)焊接部件進(jìn)行檢驗(yàn)，分析區(qū)域外觀情況，及時(shí)處理氣孔、咬邊、裂紋問題，優(yōu)化容器表面平滑度。此外，可以通過滲透探傷、磁粉檢測(cè)等方式分析容器內(nèi)部質(zhì)量缺陷，進(jìn)而提升焊接水平。結(jié)論：綜上所述，提升壓力容器的焊接質(zhì)量對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)效率至關(guān)重要，因此需要科學(xué)選擇制作材料，采取恰當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)確保容器使用階段的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成檢測(cè)，按照焊接特點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)、焊接質(zhì)量及時(shí)找尋并解決焊接工藝的不足，完善壓力容器的性能，優(yōu)化焊接技術(shù)和制造技術(shù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊朋.低溫壓力容器的焊接制造研究[J].化工管理,2019，(28):176-177.
[2]劉振.低溫壓力容器制造工藝研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2019,45(08):91+139.
作者：柳迅 單位：河北省特種設(shè)備學(xué)會(huì)
