耐热钢压力容器焊接技术研究

丁传海

安徽省机械科学研究所，安徽合肥 230022

压力容器在石油化工以及能源工程等多个行业中均有着非常广泛的应用，并带动了这些领域的进一步发展。焊接工业作为耐热刚压力容器制造过程中的一项重要工艺，其还会直接影响到整个耐热钢压力容器的应用性能跟应用安全性。近年来，随着我国工业技术的不断发展，使得压力容器也朝着巨型化以及多功能化的趋势不断发展，这也就要求各企业能够对现有耐热钢压力容器的特点以及焊接工艺进行不断的研究，并对其焊接技术进行必要的优化与完善，才能够取得良好的耐热钢压力容器制造效果。

1 耐热钢压力容器焊接接头的要求

一般情况下，耐热钢压力容器的焊接工艺多是在高温、高压条件下进行的，对于焊接接头也有着非常严格的要求，在具体的焊接过程中，还要求焊接接头能够充分满足几点要求。

1.1 焊接接头的等强性

耐热钢压力容器的焊接接头除了需要具备跟该压力容器材料基本相符的室温以及高温短时强度之外，还需要具备有贴近的高温持久强度。只有在这一基础上来进行焊接工作，才能够保障焊接接头在同一环境下进行稳固的焊接工作，并使得具体的焊接质量得到有效的保障。

1.2 抗氢性以及抗氧化性

耐热钢压力容器的焊接接头自身还需要具备有跟耐热钢压力容器本身材料基本一致的抗氢性跟高温抗氧化能力。在充分满足了这一要求的基础上进行焊接处理工作，才能够让焊接接头与耐热高压容器两者的合金成分基本保持一致，在焊接完成之后，耐压容器整体也能够拥有良好的抗氢性以及高温抗氧化性能，来促使其使用安全性跟可靠性得到更进一步的提升。

1.3 焊接接头的组织稳定性

在应用焊接接头来进行耐热钢压力容器的焊接处理过程之中，其还需要长时间在高温环境下来进行工作，而焊接接头在应用过程中还需要受到高温、高压等环境的刺激，这也就导致了接头的各个部分会出现较为明显的组织变化，并容易出现焊接接头软化或者强度降低的问题。因此在对耐热钢压力容器进行焊接处理的过程中，需要保持焊接接头组织具备有良好的稳定性，从而为焊接工作的顺利进行奠定一个良好的基础。

2 耐热钢压力容器焊接特点简析

2.1 淬硬性

因为低合金耐热钢的主要合金元素主要是Cr以及Mo，这些元素在氧化过程之中还会导致钢的淬硬性得到一定程度的提升，并导致了刚在受热之后冷却过程中的变质情况得到有效的抑制，从而使得钢在过冷环境之中的稳定性得到一定程度的增加。

2.2 冷裂纹

由于Cr以及Mo合金元素的影响，导致了钢容易产生淬硬性，在焊接过程中所散发出现的高浓度氢跟焊接残余应力等因素的共同作用之下，还会导致耐热钢压力容器的接头部位容易出现裂纹的情况，对于整个耐热钢压力容器的后期运行情况也会造成非常严重的影响。

2.3 回火脆性

Cr以及Mo合金元素跟焊接接头在高温高压环境下进行工作时，还会导致耐热钢压力容器出现一定程度的脆变跟软化情况，并导致耐热钢压力容器的回火脆性出现，对于该容器的后期使用也会造成比较大的影响。

3 几种常见的耐热钢压力容器焊接技术简析

近年来我国的耐热钢压力容器焊接技术变得越来越成熟，并促进了各个工业领域得到了进一步的发展。本文主要就几种常见的焊接技术进行了简要介绍。

3.1 手工电弧焊技术

在该焊接技术中主要是通过手动操作的模式来进行焊条的焊接处理，但是在该焊接模式之中还会导致焊接焊条上面融化的药皮在空气中发生氧化反应，形成气体以及熔渣，并有效避免了周围空气对于焊接熔池所产生的不利影响。此外，手工电弧焊还具备有应用范围广以及焊接方位全面的应用优势，在现阶段的工业生产过程中也得到了广泛的应用。但是，在该焊接技术之中还存在有一定的应用缺陷，比如手工电弧焊的焊缝熔深相对比较浅，其生产效率低下，并只能够用于短焊缝的焊接处理。在手工电弧焊焊接技术之中多是进行单根焊接的焊接处理，对于焊条的长度也有着非常严格的限制。而在焊接工作完成之后，其还需要借助于人工手工的模式来进行熔渣的有效清除，并存在比较严重的使用价值跟使用效率不足的问题。

3.2 埋弧焊技术

埋弧焊这一焊接技术主要是借助于燃烧所产生的高温来进行焊接，其主要是在焊剂层下面来进行焊接处理，并且具备有比较多的机械化程度以及自动化程度。在通过埋弧焊技术来进行耐热钢压力容器的焊接过程中，能够通过机械操作的模式来完成送丝、引燃、焊接方位以及收尾等多项工作，并且具备有熔深达、焊缝之中杂质比较小、效率高以及劳动强度低的应用优势。但是在通过埋弧焊技术来进行焊接处理时，对于水平位置、加工物件的边缘以及装配质量等因素都有着非常严格的要求，并存在焊接灵活度比较差的缺陷。现阶段，在进行大批量以及厚长材料焊接过程中多是采取埋弧焊技术来进行施工，并需要通过严格的规范操作来保障焊接质量。

3.3 熔化极气体保护焊技术

该焊接技术多是通过电极间气体跟高温电弧热作用原理来进行焊丝跟焊件之间的融化工作，再在持续不断的电弧融化过程之中形成焊池跟焊缝。目前，熔化极气体保护焊技术中主要应用的是氩弧焊以及二氧化碳气体保护焊两种模式，其均能够将焊丝作为电极，对于焊接的质量及过程也能够起到良好的控制效果。该焊接技术具备有熔深大、生产效率高、自动化水平高的应用优势，在具体焊接过程之中对于板材的厚度跟部位也无特殊的要求。但是，在通过熔化极气体保护焊技术进行具体的焊接过程中，还存在电弧与电流密度过大以及光辐射比较严重的应用缺点，在具体的焊接过程中设备的复杂程度比较高，因此在实际应用过程之中多是在锅炉、桥梁以及核电站等工业生产中进行应用。

3.4 电渣焊技术

电渣焊主要是一种将电流熔渣作为热源的焊接技术，通过电渣焊技术来进行焊接施工时，其能够在电流作用下来进行熔渣的有效融化，用其进行母材以及金属的填充工作，并能够在熔渣冷却之后取得良好的金属原子焊接效果。电渣焊技术多是在厚板块的焊接过程中进行应用，其具备有较强的预热以及加热功能，在具体焊接过程中还能够形成良好的焊接密度，从而有效避免气孔以及裂纹等焊接问题的出现。但是，电渣焊技术在高温环境下进行工作时，还容易出现比较严重的过热情况，这也就需要在具体操作过程中添加特殊材料的模式来获取一个良好的焊接效果。

4 两种常见的耐热钢压力容器焊接新技术

耐热钢压力容器焊接技术在石油工业、军工以及航空航天等多个领域中也得到了非常广泛的应用，这也就使得耐热钢压力容器焊接技术被越来越多的人关注，人们对于焊接质量的要求也得到了进一步的提升，促使了几种新型的耐热钢压力技术出现。

4.1 双TIG焊技术以及双脉冲MIG焊技术

双TIG焊技术跟双脉冲MIG焊技术其能够在继承了传统焊接技术优势的基础上，对于其焊接过程中存在的缺陷进行有效的改进，从而使得焊接效率以及焊接质量得到更进一步的提升。在双TIG焊技术之中主要是对传统TIG焊枪的电流连接部分进行了改进，使得焊枪中的电流能够得到互相的传输，并能够在工件跟两把焊枪之间构建独立的电弧。较之于传统的焊接技术，通过双TIG焊技术的应用能够促使耐热钢压力容器的焊接熔深变大，变形量减少，并能够在提升其焊接质量的基础上使得焊接成本得到大幅度的降低。

双脉冲MIG焊技术则应用了低频率的脉冲来对单位脉冲的峰值跟脉冲时间进行有效的调制跟控制，在单位脉冲中的强度大小还能够进行有效的切换，从而形成一种周期性变化的强弱脉冲群。在应用该技术来进行耐热钢压力焊接处理时，其还能够有效避免焊接接头间的简析变宽这一情况出现，并能够提升焊缝的平整以及细化度，从而使得气孔跟裂缝等不良焊接问题得到有效的控制。

4.2 激光—电弧复合热源焊技术

在该焊接技术之中主要是将纯氩气作为保护气体，然后通过大功率激光照射的模式来然电弧熔池中的小孔内充斥满金属蒸汽，再将电弧的部分保护气体发生电离，从而产生等离子体。通过激光-电弧复合热源技术还能够有效解决传统MIG焊技术中焊接功率过于地下的问题，并能够在应用纯氩气作为保护气之后促使电弧的稳定性跟刚性得到进一步的提升，这样也就能够获得一个良好的电弧控制效果，并促使焊接效率跟焊接质量得到更进一步的提升。

5 结语

我国的耐热钢压力容器焊接技术近年来随着得到了迅速的发展，但是在具体应用过程中依旧存在有比较多的问题，这也就要求相关技术人员能够对耐热钢压力容器焊接接头的要求以及焊接特点有清晰的了解，对传统的焊接技术进行不断的优化与完善，这样才能够形成新型高效的焊接模式，并促进我国工业领域以及航天航空等领域得到更进一步的发展。

[1] 曹益华.耐热钢压力容器焊接技术研究[J].价值工程，2015（1）：35-36.