锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺探讨

于瑛琦 占杰龙 陈毅磊

摘   要：锅炉作为重要的热能转换设备，在我国工业生产中发挥了重要的作用。因为锅炉压力容器在投产运行时需要面临高温高压的环境，所以对焊接技术有较高的要求。因为焊件的材质、使用性能、结构以及运行环境不同，所以采用的焊接方法也不相同，但是最终目的都是为了保证锅炉压力容器能够安全稳定运行。本文主要对锅炉压力容器的焊接方法和焊接工艺进行分析，为提高焊接质量奠定良好的基础。

关键词：锅炉压力容器  焊接方法  焊接工艺  质量

中图分类号：TG44;TH49                         文獻标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（a）-0107-02

在锅炉压力容器制造、安装以及修复过程中，大多会应用到焊接技术。尤其是在锅炉压力容器逐渐向大型化方向发展的背景下，很多零部件需要运输到现场后再进行焊接组装。而锅炉压力容器使用的材料由于化学成分和物理性能不同，在焊接的过程中需要经历迅速加热和冷却的过程，容易对焊缝以及施焊区内的母材在组织和性能上产生影响，如果焊接方法和焊接工艺出现偏差，将会直接影响到锅炉压力容器使用的安全性。为了提高焊接质量，在开展焊接施工前，需要详细了解焊件的化学成分和物理性能，明确施焊对象的结构特征以及使用性质，经过全面认真的分析最终制定出合理的焊接施工方案，采用适宜的焊接方法和焊接工艺，减少焊接质量缺陷，确保锅炉压力容器能够安全稳定运行。

1  锅炉压力容器焊接方法

1.1 手工电弧焊

手工电弧焊的历史较早，也是最为常见的焊接方法，但是受到焊条长度的限制，只能应用于焊缝较短的焊接施工中。其应用原理主要是利用电弧产生的高温在焊条和焊件之间形成焊接熔池，经过自然冷却即完成焊接。在焊接的过程中，金属棒上熔化的药皮会产生熔渣和气体，将周围空气隔离开从而起到保护焊接熔池的目的。手工电弧焊适用于多种焊接材料，操作比较简单，只需要手工操纵焊条即可完成焊接，原理比较简单，但是焊缝的质量不易控制，对焊接操作人员的技术要求较高。在焊接技术水平不断提升的背景下，手工电弧焊在焊接施工中应用的越来越少。

1.2 埋弧焊

埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧的一种焊接方法，在锅炉压力容器焊接中应用比较广泛，比如在拼板焊缝、筒节焊缝以及筒节间环缝焊缝中使用埋弧焊的效果较好。因为电弧是在焊剂层下燃烧，会受到焊剂和熔渣的保护作用，所以基本不会产生辐射的热量和弧光，既能够提高热效率，又能够减少对人体的辐射。因为埋弧焊为机械化焊接，所以焊接效率较高，适用于大批量的焊接施工，尤其对于长度和厚度都较大的直线或者大直径的环缝焊接都比较适用于埋弧焊。在焊剂和熔渣对焊接熔池的保护下，焊缝金属的杂质较少，所以焊缝质量较高。但是埋弧焊也有一定的缺点，在焊接之前焊件的准备工作会耗费较长的时间，而受到焊剂保护的影响，焊接过程中操作者无法观察到焊缝和熔池的形成过程，会对焊接质量产生一定的影响。埋弧焊比较适用于水平位置或者倾斜度较低的焊缝中，使用范围受到一定的限制。由于使用机械进行焊接，所以相对于手工焊而言缺乏一定的灵活性。

1.3 氩弧焊

氩弧焊是利用氩气作为保护气体的焊接技术，其主要原理是在高电流的作用下使焊材在施焊点上熔化形成液态的熔池，在高温的作用下，输送出的氩气会将空气中的氧气与焊材隔离，以防止焊材氧化，在钢制压力容器焊接中比较适用。因为氩弧焊中电流的密度较大，热量比较集中，所以焊接速度快，焊接效果高。在氩弧焊中，受到氩气的保护作用，可以减少空气中其他气体对电弧和熔池的影响，可以获得较高质量的焊接接头。氩弧焊的操作比较简单，几乎适用于所有金属，可以对焊件进行全位置焊接，且焊接时操作者可以观察电弧状态。因为氩弧焊无需溶剂和涂药层，所以可进行机械化和自动化操作，大大提高焊接效率。氩弧焊不适用于精密铸件缺陷的修补中，因为热影响区域大，所以焊接后焊接接头质量会有所下降。氩弧焊在焊接时会产生强光、紫外线、臭氧等物质，对施焊人员的身体损伤较大。

1.4 其他焊接方法

在实际焊接施工中，应该根据焊件的材质、性能、结构、位置等要素，选择适宜的焊接方法。比较常见的焊接方法还有钨极气体保护电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、激光复合焊等。随着焊接技术的不断发展，还会出现各种先进的焊接方法，为提高锅炉压力容器的焊接质量创造有利条件。

2  锅炉压力容器的焊接工艺

不同的焊接方法所使用的焊接工艺也不相同，随着焊接方法的多样化发展，焊接工艺也不断的更新，主要的焊接工艺有如下几种。

2.1 底层焊

底层焊一般会采用氩弧焊，在锅炉的水冷壁、过热器、省煤器焊接中比较常用。采用自上而下的焊接顺序进行点焊的方式，可以保证焊缝的均匀性。在焊接前应对氩弧底部进行测试，保证氩气的纯洁性。做好施焊区的防护工作，避免自然风影响到焊接质量。在焊接过程中，可能会因为操作失误而影响到焊缝内部的均匀性，所以在焊接完成后，应该根据设计要求对底部焊缝进行检查，避免出现裂缝。

2.2 中层焊

在底层焊完成后，在施焊区可能会有残留的杂质，所以在中层焊焊接之前，应该对施焊区进行清理，并进行检查，如果发现底层焊存在质量问题要及时解决。实施中层焊的焊接接头要与底层焊的焊接接头错开10mm以上，适宜选择直径为3.2mm的焊条，这样焊缝的厚度可以达到焊条直径的8～12倍。

2.3 表层焊

因为表层焊质量直接关系到压力容器表面的美观性以及平整度，所以对焊接技术有较高的要求。在选择焊条时应该根据焊缝的已焊厚度来考虑，焊接过程中，需要控制好起弧和收弧的位置，要与中层焊的焊接接头错开，以保证焊接表面的平整度。在表层焊完成后，要检查焊缝表面是否有裂缝、熔渣等焊接质量缺陷，同时用钢丝刷清洁焊缝表面，并做好保温和防腐处理。

2.4 焊后热处理

焊后热处理是焊接工艺中重要的环节，因为焊缝和施焊区域内的工件在短时内受到加热和冷却的作用，会对其组织和性能产生不良影响。为了消除焊接产生的残余应力，防止冷裂纹的产生，在焊接完成后，应该根据焊件大小、结构以及性能采取适宜的热处理方法，提高焊缝质量，避免锅炉压力容器在使用中发生爆炸事故，提高锅炉压力容器的安全性，延长使用寿命。

2.5 无损检查

在所有焊接工作完成后，为了确保锅炉压力容器的焊接质量，要对其进行无损检查。采用适宜的方法和仪器对容器表面以及焊缝内部进行无损检查，在检查过程中，应该严格按照规范参数操作。通过无损检查，能够及时发现焊缝表面以及焊縫内部存在的质量缺陷，便于及时修复，提高锅炉压力容器使用的安全性。

3  结语

因为锅炉压力容器在使用过程中会面临高温高压、腐蚀、爆管等危害，所以对密封性和耐腐蚀性有较高的要求。焊接是将两种或者两种以上相同或者不同的材料通过加热或者加压的方式连接成一体的工艺过程。而在焊接过程中以及焊接完成后，焊接接头的质量会直接影响到锅炉的整体质量。为了保证锅炉压力容器的焊接质量，需要选择适宜的焊接方法和焊接工艺，确保焊接接头在强度、硬度、塑性和韧性方面都能够满足锅炉运行时的技术要求。随着我国焊接技术水平的不断提升，不断出现新的焊接材料、焊接设备、焊接方法和焊接工艺，为促进我国工业生产的进一步发展创造了有利条件。

参考文献

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