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2019-03-18 19:05
壓力容器法蘭的焊接過程是在熱力學不平衡的條件下進行的，在焊接過程中，裂紋是最嚴重的工藝缺陷。導致焊接裂紋的因素大體可歸為力學因素和冶金因素。金屬熔化焊一般是局部熔化。熔化金屬結(jié)晶將兩塊金屬連接成一體，在焊接過程中，由于不平衡的快速加熱和快速冷卻，焊接接頭受到了熱循環(huán)作用，在接頭的不同區(qū)域，加熱的峰值溫度不同，冷卻速度也不同，這樣產(chǎn)生了不均勻的組織區(qū)域。
焊縫結(jié)構(gòu)設(shè)計是在等強度的基礎(chǔ)上進行的，即焊縫與相鄰母材具有相同的強度，一般情況下焊縫不需要使用大于規(guī)范圖中所示的焊縫尺寸。在壓力容器法蘭的設(shè)計與制造過程中，廣泛采用對接焊縫、角焊縫，搭接焊縫等。
新的焊接工藝和技術(shù)伴隨著新設(shè)備、新材料的發(fā)展被廣泛應(yīng)用，學習和掌握這些新技術(shù)有助于壓力容器法蘭焊接質(zhì)量的提高。
厚壁殼體窄間隙埋弧焊
隨著電站鍋爐和石化壓力容器法蘭的大型化和高參數(shù)化，鍋爐筒體和壓力容器殼體的壁厚不斷增加，采用特殊鋼材的大型鍋爐和反應(yīng)器等設(shè)備，壁厚已達到了20mm。窄間隙埋弧焊自動焊作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的焊接技術(shù)在厚板焊接方面日趨成熟，國內(nèi)一些大型鍋爐和壓力容器法蘭制造廠率先使用。該方法的最大優(yōu)點是可移動立柱式焊接操作架，使用方便，適用性強，能進行各種直徑簡體的縱、環(huán)縫的焊接操作，克服了固定式埋弧焊自動焊裝置功能單一和占地面積大等缺點，最小焊縫金屬填充量和自動分道(分兩層道)焊技術(shù)，可獲得性能優(yōu)良、致密性高的焊縫接頭。實踐證明，窄間隙焊接不但在焊接時間和焊接材料上比普通埋弧焊節(jié)省l/3~l/2，而且接頭綜合力學性能良好，焊接效率高。窄間隙埋弧焊接工藝的廣泛應(yīng)用必將促使窄間隙焊接設(shè)備朝著實用可靠、系統(tǒng)配套和精度高、功能***的方向發(fā)展。
殼體內(nèi)壁帶極堆焊技術(shù)
在石化行業(yè)的一些腐蝕嚴重的設(shè)備中內(nèi)壁往往要求堆焊奧氏體不銹鋼。對于大面積堆焊而言手工電弧焊和絲極自動堆焊不但效率低、堆焊層內(nèi)部和表面質(zhì)量差。而且在堆焊層與基層母材結(jié)合處往往易于產(chǎn)生缺陷。因此，帶極自動堆焊技術(shù)應(yīng)運而生被廣泛地應(yīng)用于容器內(nèi)壁大面積堆焊之中。帶極自動堆焊技術(shù)具有效率高、堆焊層內(nèi)部質(zhì)量均勻、堆焊表面平整光滑等特點，而且由于稀釋率較低，堆焊金屬與基體母材之間的結(jié)合面處不易產(chǎn)生焊接缺陷和發(fā)生質(zhì)量問題。
小口徑管內(nèi)壁亞弧堆焊技術(shù)
過去，小口徑管內(nèi)壁不銹鋼堆焊，都采用手工電弧焊方法，不但效率低、堆焊質(zhì)量不易保證，而且對于直徑小、長度較長的接管無法實現(xiàn)內(nèi)壁堆焊。隨著小接管內(nèi)壁絲極氬弧焊技術(shù)的開發(fā)，徹底解決了長且直徑較小的接管內(nèi)壁無法進行不銹鋼堆焊的難題，它可以實現(xiàn)內(nèi)徑為50mm以上的接管內(nèi)壁堆焊。其堆焊效率高，堆焊質(zhì)量好，堆焊層表面平整美觀。
接管、法蘭藥芯焊絲氣體保護堆焊技術(shù)
藥芯焊絲氣體保護焊，由于芯部焊劑的作用，焊縫表面生成薄層渣殼，使焊縫光滑平整，成型不亞于埋弧焊。在富氬混合氣體保護下。電弧能量高，熔深大，即使焊道搭接量50也能保證道間和層間熔合良好。藥芯焊絲焊接時，電流通過藥芯周圍的薄層鐵皮導電，電流密度大，熔敷效率比實芯焊絲高。此外，藥芯焊絲焊接可以連續(xù)送絲不斷弧，無飛濺無需特殊清理，適合多道、自動和半自動焊接作業(yè)，因此近年來已被廣泛用于不銹鋼堆焊，特別是接管內(nèi)壁及法蘭密封面不銹鋼堆焊結(jié)構(gòu)。
管子-管板全位置焊接技術(shù)對于換熱器產(chǎn)品，換熱管與管板間的焊縫質(zhì)量是一個至關(guān)重要的因素，它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。最早管端角焊縫均采用手工電弧焊，這種焊接方法焊縫外觀質(zhì)量差，容易產(chǎn)生氣孔、未熔合等焊接缺陷，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，在出廠前的水壓實驗或使用過程中容易泄漏。經(jīng)過工藝改進，采用鎢極氬弧焊(TIG)方法焊接，焊縫質(zhì)量明顯提高，但由于是手工操作，焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定。為進一步提高管端角焊縫質(zhì)量，提高焊接自動化水平，逐步開發(fā)了管子一管板全位置自動旋轉(zhuǎn)氬弧焊工藝，采用專用機來完成管端焊接，從而改變了換熱器管端手工焊接的落后局面。這一工藝技術(shù)的實現(xiàn)，關(guān)鍵在于焊機的功能是否能滿足生產(chǎn)實際要求。由于國產(chǎn)換熱器尺寸偏差較大，對焊接設(shè)備的綜合功能(焊槍對中、焊接規(guī)范調(diào)節(jié)、操作性能)和控制精度可靠性等要求嚴格，國產(chǎn)的同類設(shè)備基本能滿足生產(chǎn)要求。值得一提的是，有些專用機具有內(nèi)孔焊功能，完全可以替代進口焊棚。
接管馬鞍型管座自動焊技術(shù)
厚壁容器上的大直徑接管的焊接，也是厚壁容器制造技術(shù)關(guān)鍵之一。這種大直徑管管座的焊接不僅工作量大，勞動條件差(高溫焊接)。技術(shù)難度高，而且質(zhì)量要求也十分嚴格。接管直徑大小決定馬鞍落差量，最近生產(chǎn)的新型焊機馬鞍落差最大為170mm，可焊接管最大直徑1700mm。可滿足壓力容器大型管座焊接要求。目前，管壁自動焊技術(shù)是采用焊絲直徑為3mm的埋弧焊方法完成的，由于埋弧焊工藝對焊接坡口的均勻性和表面加工質(zhì)量要求很高，增加了馬鞍型管座實現(xiàn)自動化焊接的難度，為保證焊接質(zhì)量，配備接管馬鞍型專用切割設(shè)備，與馬鞍型埋弧自動焊機配套。該項技術(shù)應(yīng)用對于提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量。提高生產(chǎn)效率和解放生產(chǎn)力具有重大意義，應(yīng)用前景廣闊。
壓力容器法蘭的焊接質(zhì)量是個系統(tǒng)工程，是確保壓力容器法蘭安全運行的重要環(huán)節(jié)。在我國設(shè)計與制造是兩個獨立的體系，只有在抓設(shè)計質(zhì)量的同時抓制造質(zhì)量才能提高壓力容器法蘭的質(zhì)量。設(shè)計人員應(yīng)了解制造、焊接方面的知識，以便根據(jù)不同材料、不同焊接工藝設(shè)計出合理的焊縫形式。另外，制造廠對焊工要求、焊接工藝規(guī)定、焊接材料保管、施焊環(huán)境、焊前預熱、焊接檢驗等方面應(yīng)有完善的質(zhì)量保證體系。掌握***的焊接工藝技術(shù)必將促進我國壓力容器的焊接技術(shù)進一步發(fā)展。
