探讨控制压力容器管板焊接变形的方法关键思路分析

谭永林

哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 河北秦皇岛 066206

当前在进行管板焊接的时候常见的问题包括管板焊接变形等，究其原因主要是在焊接过程中，往往由于组装装配出现失误以及焊接的操作顺序不正确，最终表现在焊接熔敷量过大，焊接工艺参数选择不合理。因此对于压力容器管板焊接工艺和焊接变形原因进行分析，有利于提高压力容器管板焊接的技术水平[1]。

1 管板焊接变形的原因以及变形的类型

（1）管板焊接变形。出现的原因与管板密封不严有一定的关系。当管子出现拉脱的时候，会造成焊接变形。这一原因是常见焊接变形出现的因素，一旦出现管子拉脱，就容易造成焊接发生密封不严，导致变形，往往表现为管板面拱形变形、波浪变形以及角变形等几种形式。其中拱形变形和波浪变形皆是由于壳体与管板焊接后发生了角变形引起的连锁反应[2]。

（2）管板焊接变形，还有一种因素是由于管板焊接横向收缩变形，因管材之间不均匀分布导致。这种变形发生的主要原因是由于焊缝的正面和背面在熔敷金属的填充量上不一致，因此导致了单面出现了V形坡口。在焊接的时候构建平面发生偏转，形成了客观的变形情况。填充量的正面和背面是不同的，在偏转平面元件上管板与筒体焊接，熔敷金属填充量出现的绝对客观失真，是焊接角变形造成的变形情况。相当于在管板上进行堆焊的时候，对接焊接引起角变形之后，管板角度发生了变化，管板本身出现了与筒体之间的角变形，因此管板的坡口角度，刚性焊接截面，焊接线能量等等都出现了问题[3]。

2 对于压力容器管板焊接变形进行控制的方法

（1）当前采用冷作方法可提升管板刚性。这种措施可以减少壳体角变形，减少管板的变形，设计方面，适当提高管板的厚度，提高结构的刚性和稳定性，控制焊接变形，防止焊接发生角度上的变形问题。同时对于带有螺纹的拉杆，应该在两端将螺纹拧紧，管板面的管孔应控制变形量，通过提高管板的刚性，可以将管板整体焊接面均匀化。

此时要注意的是，拉杆的直径应该不超过上管的直径，控制在下管2/3左右为宜。例如上管直径为25毫米时，拉杆的直径达到16毫米为宜。同时为了提高结构刚度，还可以将刚性小的管板法兰进行变形和减少。例如使用管板、支撑杆、夹具等，对于焊接变形来进行控制。进行焊接的时候，为了防止变形不一致，首先要定位设备管口方位，然后对于带管腔之间的热交换器使用宽板和螺母，将管相和法兰进行拧紧，用螺栓和U型夹，将法兰的侧面和管板进行连接，提高管板刚度，达到控制管板焊接角变形的目的[2]。

对于管板留机加工余量进行焊接，采用二次加工的方法，使用小直径钢管，将加工余量进行二次机加工密封面的有效加工，增加管板厚度[3]。

（2）对于工业进行结构性的变形防护，可以对焊接坡口角度进行合理选择。此时坡口的角度增大，填充的金属量就要增大，由于对焊接接头的角变形影响较大，因此要特别注意坡口角度和施焊截面形状，焊接的接头下部横向收缩，必须要随着坡口的角度变化而变化。在保证焊透的前提下，防止管板变形增大的有效方法，就是控制焊接工艺卡，反映出焊接变形的情况。

在焊缝尺寸的合理选择上，应该尽量采用较小的焊缝尺寸，将焊接角度在保证接头承载能力的前提下，进行实践的焊接。在同种焊接条件下，控制管板的焊接角变形时，随着焊接层数道次的增多，增加角变形的控制力度。例如进行连续焊接时，要随着焊接层数道次的增加，逐渐将焊接变形减小，同时增大焊接接头的刚度。通过合理的焊接变形的控制方法，可以在管板焊接的过程中达到不使用任何夹具的状态下，而只使用合理的线能量，就能得到较低的层间温度，在温度上应该避免局部过热，防止热变形。

实行焊接，应在焊接薄壁管材时，采用填充和盖面等方式进行焊接热输入，实行氩弧焊打底施工工艺[4]。焊接的顺序往往采用对称式的焊法。例如完成管板角焊缝的焊接的时候，在保证管板融合的条件下，采用非摆动直线式的方法降低焊接热输入，每层焊缝采用分段进行对称焊接。

对于焊接两端管板时应交替进行，首先进行打底焊接，然后从管板向外进行一层层施焊，确保焊缝间隙均匀。例如在进行施焊管板组合接头打底焊的时候，将焊接填充量尽量的均匀化，保证打底质量。为了避免受热不均引起变形，通常采用的辅助措施是冷却效应法。将长管从管板中间穿过，同时将螺母进行锁死，对于刚性较大的零件应进行紧固，防止变形发生。对于冷却法，应使用强制的措施，避免因受热不均引起变形。

（3）对于施工人员的要求，从加强防变形措施和管理焊接变形措施等角度，要将工艺检查和指导作为班组的日常工作之一。对于焊接操作员工和每一位冷却操作员工都要加强技术培训。通过学习，提高这部分人员的防范意识和施工技能。从管理人员角度上讲，要将管板焊接工作作为重点工作，提高意识，明确工作责任制，制定相关的管板焊接变形，危害防护措施。同时要求焊接操作人员要严格按照施工工艺进行操作，强化与工艺技术人员之间的沟通和交流，提高控制管板焊接变形的能力。

3 结语

制作压力容器的过程中，经常会因为焊接的次序不准确、组装的方法不正确、使用的焊接工艺参数不科学等因素导致压力容器产生形变，出现漏气的情况。通过大量的实践证明，按照相关技术标准和设计要求进行管板焊接，采用合理科学的技术，防止变形原因过多发生。各个部门都要严格按照管理制度执行操作，方能规避焊接变形过度发生，提高压力容器管板焊接的操作水平[4]。