压力容器焊接新技术及其应用分析

陈浩

摘 要：自从进入21世纪以来，我国的经济进入了一个快速发展的时代，因此，对压力容器的制造技术提出了更高的要求。在众多的压力容器焊接技术中，我国自创的双丝窄间隙埋弧焊技术更是优势凸显，同时总结了大量的经验。本文主要是对当前压力容器的最新焊接技术和应用进行了探讨。

关键词：窄间隙焊接；接管；堆焊

在压力容器的制造过程中，最重要的是焊接技术，想要制造优质的压力容器，就必须具备好的焊接技术。因此，提高焊接技术是提高制造业生产水平的最主要的因素之一，这已成为每个制造业企业重点关注的问题。伴随着信息时代的到来，压力容器中的筒体、封头等控制技术逐渐被数字化控制取代，这样能够大大提高生产效率，更好的实现生产的自动化。

1 压力容器与焊接技术

所谓的压力容器，指的是能够承载一定压力的密闭设备，其应用非常广泛，包含多个化工行业，主要是用来承载各种工业气体或者液体。焊接的主要步骤是用高热或者高压或者两者并用，对同种或者不同种的材质进行永久性的结合，是应用较为广泛的一种工艺。焊接技术具有很多的分类。在制造压力容器时，需要对压力容器的壳体和封头等多处部分进行焊接。因此，一种好的焊接技术，能够大大提高压力容器的产品质量，增强其可靠性，同时，减少生产过程中的成本造价，提高生产效率。

2 几种主要的焊接技术

2.1 窄间隙埋弧焊技术

在实际生产中经常会遇见压力容器壁较厚的情况，像厚度超过100mm。在出现这种情况时，传统的焊接技术往往不能很好的解决，不仅会浪费大量的资源和人力，同时，产品的质量也很难令人满意，这时，新型的窄间隙埋弧焊技术能够很好的解决这些问题。

窄间隙埋弧焊技术是在传统焊接技术的基础上进行改善的，将特殊的焊丝和保护气应用在其中，同时，引进了一些先进的导入技术和跟踪技术，大大提高了焊接的质量。自从该技术投入生产，越来越受到厂家的重视。然而，厚壁的压力容器对焊接的质量要求较高，当出现焊接问题时，修复较为困难，甚至无法处理，较高的稳定性要求，使产品的生产成本提高，但效率却大大降低。

总的来说，窄间隙埋弧焊技术的应用还是比较有前景的。其具有较多的优势：首先能够提高产品的焊接效率，提高企业的生产效率；然后，由于其技术的改革，对资源的利用率高，节省了很多不必要的材料和电能的损耗；然后，在进行实际生产中，两道工序之间还能进行优势互补，前道工序能够为下一道工序进行预热，后一道工序能够为前一道工序进行回火，这样使焊接的接头机械性能大大提高；除此之外，还能够减少生产过程中的残余应力和形变，提高了企业的生产自动化水平。当然，任何技术都不是完美的，窄间隙埋弧焊技术同样，其拥有较多的优势，此外，也具有一些不可避免的缺点，像出现问题时，修补工作较为困难，同时，由于其要求较高，装配所需要的时间较长，对生产人员的技术要求较高等。

2.2 接管自动焊接技术

接管的自动焊接分为两种，一种是接管和筒体的焊接，另一种是接管和封头的焊接，这两种情况一般都采用接管插入的形式进行焊接。

首先是接管和筒体的自动焊接，在当前的生产要求下，传统的马鞍形埋弧焊技术已经无法满足生产的需要，同时，对于厚度较大的压力容器，也不再适用，无法处理窄间隙坡口的焊接工作。在这种形式下，近几年新兴的接管马鞍形埋弧焊技术逐渐成为良好的选择，其自身具有较高的自动化水平，具有较强的适应能力，同时，在生产中控制较为便捷，逐渐成为企业的首选。

自动化马鞍形埋弧焊技术的自动化原理主要是由接管的内径决定的，通过四连杆夹紧的方式，实现最终的自动定心目标。在焊接过程中，焊枪的运动轨迹是由所焊接的对象的筒体和接管的直径决定的，通过相关的焊接参数，建立合适的数学模型，从而实现焊接的完全自动化。除此之外，其自身的人机界面能够将焊接过程中所有数据参数进行显示，从而对焊接过程进行控制，实现多工序连续进行。

另一种是接管与封头的自动焊接，这种焊接方式包含两种形式，分别是向心接管焊接和非向心接管的焊接。在进行自动焊接之前，需要对设备进行自动定心，然后通过焊枪寻位接管外壁，使焊枪的旋转中心能够自动定位在接管的中心线上，这种定位系统能够大大提高生产过程中的定位效率。

2.3 弯管内壁堆焊技术

在实际使用中，经过长时间的尝试后，发现压力容器的接管内壁在使用一段时间后，很多都会出现一定程度的腐蚀。因此，在进行生产过程中，需要对压力容器的接管内壁焊接层进行堆焊操作，将不锈钢耐磨层堆焊在接管内壁上，能够大大提高产品的使用寿命。然而，在实际生产中，这种操作的难度是较大的，在进行焊接工作时，当30°的弯管内壁堆焊设备无法满足90°的弯管内壁焊接要求时，可以将90°的弯管内壁焊接过程分为3个部分来进行，然后对每个部分进行焊接，在每部分焊接完成后，将三个部分组合在一起。但是，这种操作过程不仅繁琐，同时效率较低，无法满足生产的需要。因此，弯管内壁自动堆焊技术应运而生。

对于30°的弯管内壁堆焊，主要操作是：首先自动对焊机利用自身的5轴进行协调运动，然后根据一定的数学模型对焊枪进行排列，然后保持工件3轴运动，焊接机头进行2轴运动，其运动的参数根据弯管的曲率半径和内径进行计算。然后是90°的弯管内壁堆焊，这种情况是沿着弯管母线的纵向自动进行焊接的，主要操作是利用二维变位机的旋转对每条焊道进行焊接，同时，在三维导轨上安装90°弯曲焊枪，从而保证焊枪的自动变位。

3 总结

总体来看，我国的压力容器焊接技术已经取得了巨大的进步，各种新型的焊接技术不断出现，并逐渐应用在实际生产中。伴随着科技的不断进步，我国的压力容器焊接技术必将得到进一步的发展，品质不断提高。

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