锅炉压力容器的焊接工艺与设备发展

王艳荣 刘汉青

摘要：本文笔者结合个人实践工作经验，在梳理了相关文献的基础上，对锅炉压力容器典型受压部件的焊接技术进行探讨，并对未来的焊接制造技术加以展望，以期为提高锅炉压力容器的焊接生产质量，确保锅炉压力容器的生产安全，促进锅炉压力容器的制造技术水平的进步提供有益的参考与借鉴。

关键词：锅炉压力容器;焊接技术;未来发展

前言：

正是因为锅炉压力容器本身是一种具有较大危害性的特种设备，所以对锅炉压力容器的焊接质量提出了较高的要求。这不仅仅是因为优质的焊接技术有利于实现锅炉压力容器的高效化制造，还有助于保证锅炉压力容器生产运行的安全性。所以，加强对锅炉压力容器焊接工艺的研究与探讨，推进锅炉压力容器制造技术的进步则具有十分重要的现实意义。为此笔者即针对锅炉压力容器制造过程中典型受压部件的焊接技术进行阐述，并提出未来发展的几点展望，以供参考。

1.锅炉压力容器典型受压部件的焊接技术

第一，膜式水冷壁焊接。对于锅炉炉墙而言膜式水冷壁管屏是其最为主要的受压部件，利用的是光管加扁钢拼排焊接工艺。而无论是从密封角度出发，还是从传热、变形控制的角度出发，均需使用双面焊接，也只有如此才能够使光管与扁钢能够在连续焊缝拼接的过程中实现成品宽度的管屏。尤其是伴随着锅炉压力容器向着大容量、高参数化模式的不断发展，对膜式水冷壁的尺寸要求也越来越大，对精度的要求也越来越高。此时就需要利用高效率的自动化成套焊接设备，以及熔化极气体保护焊与埋弧焊这两种焊接工艺于膜式壁的制造中。其中，熔化极气体保护焊的应用率高达80%以上，但因存在熔深浅、光污染、焊接烟尘大等缺点，也为埋弧焊的进一步发展预留下了较为广阔的空间。可以说伴随着环保需求的不断加强，在膜式水冷壁的应用中埋弧焊将会逐步取替熔化极气体保护焊，成为主要焊接方法。

第二，蛇形管焊接。所谓的蛇形管是指在一个平面内被多次迂回的管子，在锅炉中对流受热面多采用蛇形管结构，也是整个锅炉中工作温度、材质级别最高的受压元件。因此，其本身的焊接工作量相对较大。尤其是近些年来，伴随着大型机组生产任务的不断增加，管子壁厚以及焊接工作量也是成倍的往上增长，在蛇形管的制造过程中厚壁管的直管接长焊接直接影响到锅炉受热面的生产能力，为此也进一步促进了各种新型高效自动焊接工艺的应用。如，在锅炉蛇形管的生产中TIG/MIG自动焊接系统已经成为重要的生产工艺。一般来讲TIG冷丝焊接工艺多半被应用对焊接质量要去不高的中厚壁合金钢材料之上，缺点在于焊接效率相对偏低。而为了能够进一步提高焊接生产效率，在中厚壁合金钢管的焊接中又引进了热丝TIG焊接工艺。相较于冷丝TIG焊接工艺而言，热丝TIG焊接工艺因为是将焊丝加热到了一定的温度才送入焊接熔池的，所以在钨极氩弧焊工艺上更显灵活。并且因为热丝TIG焊接的电弧能量来源于融化母材形成的熔池，焊丝可以依靠本身的热丝电源进行加热，所以在热丝熔化过程中需要的能源基本上可以依靠熱丝系统直接供给，也就大大的提高了焊接工作的生产效率与经济效益。

2.对锅炉压力容器焊接技术的未来发展展望

面对锅炉压力容器制造过程中新材料、新工艺的不断涌现，要想确保锅炉压力容器的焊接质量，就必须要引进更加优质、更加高效的焊接工艺，用以提升焊接质量与效率。尤其是基于智能化、数字化焊接工艺的发展，未来焊接过程势必会向着自动化、智能化、数字化、信息化方向不断发展。特别是与发达国家相比，我国在压力容器焊接自动化技术水平的发展上仍然存在一定的差距。所以要想实现锅炉压力容器焊接技术水平的稳步提升，最大限度的实现锅炉压力容器生产过程的自动化焊接，就必须要对传统焊接工艺设备进行智能化改进，并且推动以焊接机器人为核心的柔性智能焊接自动化技术的应用，普及焊接专家系统。同时，面对近些年来互联网技术的日益成熟，物联网技术的推广与普及，以及大数据技术的兴起，这些都为锅炉压力容器的信息智能化制造提供了物质基础，所以人工神经网络系统、智能化控制等技术势必会成为未来锅炉压力容器焊接自动化技术的重要发展方向。

此外，激光-电弧复合热源焊接技术与摩擦焊接技术也将在锅炉压力容器制造领域获得广泛的推广与应用。近些年来激光制造成本的进一步降低，使得激光-电弧复合热源焊接技术逐步取代填丝TIG焊接工艺，被初步应用在锅炉压力容器生产制造行业中。这是因为激光-电弧复合热源焊接技术本身的焊接效率相对较高，承受热应力却较小，因此不易出现焊接变形问题，相对而言返工率也较低，所以一旦解决了价格过于昂贵的问题，在实际应用过程中也就更有利于保障锅炉压力容器的安全性能。而摩擦焊接技术具备焊接效率较高、成本较低、更为环保等优点，虽然还未在锅炉压力容器制造中得到广泛的应用，但是经过不断的研究与实验，深入的了解与认识摩擦焊接技术以后，势必能够充分的挖掘与发挥出摩擦焊接技术的真正潜力。

结束语：

处于高温、高压工况下的锅炉压力容器，一旦发生安全事故，不仅会造成环境污染，还对直接威胁到工作人员的生命安全。也正因如此，对于锅炉压力容器的制造早已被列入到各国重要监管产品之中。而焊接技术作为锅炉压力容器生产制造过程中的核心技术所在，焊接质量会对整个锅炉压力容器的制造质量产生直接影响。所以，在今后的工作中，更要对焊接技术进行科学的改进与优化，以此提升锅炉压力容器的焊接质量，将更为高效优质的焊接工艺应用于锅炉压力容器生产制造中，以此切实保证锅炉压力容器的安全性能。

参考文献：

[1]苗春雨，刘丽.探析锅炉压力容器焊接技术[J].民营科技.2017 （06）

[2]秦国梁，陈蓉，矫恒杰，郭怀力.锅炉压力容器焊接工艺及设备的发展现状[J].金属加工（热加工）.2019 （04）

[3]李鹏飞，王祺.锅炉、压力容器焊接技术的当代发展水平[J].科技创新与应用.2016 （15）

[4]汪勋.浅谈锅炉压力容器焊接的技术方法[J].科技创新与应用.2013 （01）

[5]张文智.锅炉压力容器焊接技术探讨[J].科技创新导报.2017 （07）