低溫壓力容器焊接制造探討

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摘要：化工生產(chǎn)工作中低溫壓力容器的制造工作較為常見，若想提升壓力容器的質(zhì)量和使用性能，需要優(yōu)化其焊接制造工藝。本文圍繞材料選擇、焊接要點、焊接檢測、焊后處理四方面探究低溫壓力容器的焊接制造工藝，進而完善壓力容器的安全使用性能，保證其可以在低溫環(huán)境中正常會用，提升工業(yè)制造水平。

關(guān)鍵詞：低溫壓力容器；焊接制造；焊接檢測

前言：

低溫壓力容器內(nèi)部溫度低于-20℃，對于容器的制造質(zhì)量要求較高，當前被廣泛應用于液化氣、液氮等化工生產(chǎn)工作中。因此，為了提升容器的使用性能，避免安全事故的發(fā)生，有必要優(yōu)化低溫壓力容器的焊接制造工藝，對焊接過程的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)和基本要求進行分析，提升容器焊接制造技術(shù)水平和應用質(zhì)量。

1材料選擇

1.1鋼材選擇

在低溫壓力容器制造過程中，需要科學選擇鋼材，突出焊接制造工藝的規(guī)范性，優(yōu)化低溫壓力容器的質(zhì)量。例如，可以選擇鎮(zhèn)靜鋼，確保其后續(xù)受壓過程滿足標準，建議精準校驗鋼材的性能參數(shù)和化學成分，防止材料由于自身不足對容器制造質(zhì)量造成影響。同時，鋼材在低溫狀態(tài)下會產(chǎn)生冷脆性，不過壓力容器的制造用鋼彌補了這一漏洞，使鋼材可以在≤零下20℃的條件中開展工作。此外，評估鋼材性能的關(guān)鍵要素包含脆性轉(zhuǎn)變溫度、沖擊韌性，其中脆性轉(zhuǎn)變溫度越低、沖擊韌性越大，則低溫韌性效果良好。因此，在材料選擇時，應注意低溫韌性，選擇強度較高的鋼材，進而提升壓力容器質(zhì)量。

1.2焊接材料選擇

建議圍繞實際焊接需求選擇焊接材料，提升焊接制造材料選擇的科學性。因此工作人員需要對施工質(zhì)量說明材料進行分析。焊絲和焊條可經(jīng)過試驗檢測，防止焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。加強烘干和保溫處理，例如碎玉焊絲需要避免被水侵蝕的現(xiàn)象。此外，壓力容器的非受壓元件的低溫韌性需要和接頭性能相協(xié)調(diào)，因此建議謹慎選擇制作材料，在材料制作中溫度不應超過-70℃，并在材料焊接過程中分析并克服周邊不良環(huán)境因素。

2焊接準備工作

在容器焊接之前，需要落實準備工作，對焊接工藝進行科學和有效的評定，在選擇焊接方式時應滿足要求，并針對不匹配情況加強分析，針對性修正和焊接環(huán)境不協(xié)調(diào)的工藝，提升焊接質(zhì)量。在焊接準備階段需要對容器坡口完成處理，保證坡口的尺寸、形式較為適宜，為后續(xù)焊接工作做準備。同時，在對坡口進行細致加工時，需要靈活選擇加工方式，其中包含機械加工、等離子弧切割、氣割等技術(shù)，依托焊接要求和鋼材性能，優(yōu)化坡口制造性能。此外，還需要對坡口處的氣孔、裂紋進行針對性處理，避免對后續(xù)焊接工作造成影響。

3焊接制造過程

3.1裝配環(huán)節(jié)

裝配過程在低溫壓力容器焊接中十分重要，其中精確度是關(guān)鍵。加強對裝配精確度的控制可以有效規(guī)避裝配偏差情況，為之后的焊接過程提升實際效益。同時，在裝配階段應盡量避免錘擊情況，加強對構(gòu)件的保護。精準設置焊縫的長度，將其控制在50mm之上，保證焊接牢固度，防止其出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題[1]。此外，在后續(xù)的焊接操作中，需要及時去除定位焊縫，提升容器制造的美觀度。

3.2焊接工藝

對低溫壓力容器的焊接管理時，首先需要對工作人員進行管理，保證焊工具有足夠的專業(yè)能力和操作水平，核查其資質(zhì)，在焊接操作前針對焊接線和熱循環(huán)控制等知識對大家進行考察，提升焊接工作質(zhì)量和效率。其次，建議科學設置焊接順序，針對較為復雜的焊接過程，應滿足多道、多層焊接要求，進而達到容器制造過程中的要求。最后，在焊接過程中需要關(guān)注引弧問題，防止多次引弧操作，科學應用該技術(shù)提升實際生產(chǎn)效益。

3.3焊接環(huán)境管理

在低溫壓力容器焊接過程中，需要加強對環(huán)境的把控，減少其中不良因素的影響，具體控制方式包含以下內(nèi)容：其一，風力因素。當通過手工電弧進行焊接工作時，需要將風速控制在2m/s內(nèi)。其二，濕度控制，焊接環(huán)境中的濕度建議低于90%，防止因空氣過于潮濕對壓力容器制作造成影響。其三，天氣因素。壓力容器需要避免在雨雪天氣開展焊接工作，加強對環(huán)境溫度的把控，將焊接溫度控制在高于0℃范圍內(nèi)，必要時可以開展預熱工作。

3.4焊接要點

第一，降低焊接熱輸入量。建議在焊接階段選擇低熱輸入量，防止在熱影響區(qū)和焊縫中出現(xiàn)粗大面，規(guī)避沖擊韌性減少的問題。因此，操作人員可以選擇低熱輸入量，降低焊接電流，避免焊條隨意擺動。同時，建議選擇快速多道焊、多層多道焊、窄焊道等方式完成焊接，防止焊道存在過熱狀況。此外，可以借助多層焊開展重復加熱工作，對品粒進行細化，并加強對層間溫度的控制。第二，控制焊接速度。當通過自動埋弧焊對含鎳低溫鋼進行焊接時，應避免利用高速焊接方式獲取焊接線能量。若焊接速度很快，會導致熔池變?yōu)橛甑涡?。當焊道成型后，形成深又窄的截面，使焊道中心形成熱裂紋，因此對于含鎳低溫鋼需要保證恰當?shù)暮附铀俣?。第三，防止咬邊缺陷。在焊接低溫鋼時，需要避免未焊透、弧坑、咬邊等問題的出現(xiàn)，低溫環(huán)境中應力會在制造缺陷內(nèi)被集中和放大，形成脆性破壞。因此低溫壓力容器在焊接過程中應防止咬邊缺陷。

4焊接制造檢測

4.1無損材料檢測

在焊接壓力容器時，需要針對參與生產(chǎn)的材料進行無損檢測，這些材料的特征是經(jīng)過低溫夏比沖擊試驗合格后，正式投入生產(chǎn)工作。其中，不銹鋼板材料、低合金鋼板等均屬于低溫壓力容器的關(guān)鍵材料，因此可以借助超聲波檢測方式對其進行測試，圍繞生產(chǎn)制造、組合加工、斷裂線、裂縫等要素開展工作，一般檢測等級會因材料種類的不同而具有差異性，如低合金鋼板是三級材料、不銹鋼的鋼板是二級材料。

4.2超聲檢測

在組裝低溫容器的殼體時，需要對接焊縫，因此容易出現(xiàn)裂縫、氣孔等問題，建議使用無損檢測模式，加強對容器表面和內(nèi)部的檢測，外部可以通過滲透、100%磁粉(MT)等方式檢驗，內(nèi)部則借助超聲檢測方式(UT)。此外，由于容器的殼體中存在夾層，因此在檢測時需要提升標準。

4.3滲透檢測

在檢測低溫壓力容器的對接焊縫和接頭（A、B類）時，若經(jīng)過100%射線（RT）和超聲檢測(UT)結(jié)果仍然不達標，則應開展?jié)B透檢測工作(PT)，加強對非受壓元件、受壓元件的檢測，嚴格按照技術(shù)指標開展工作。此外，需要在檢測前期仔細打磨容器表面，保證檢測區(qū)域的平滑度，同時檢測接頭的長度需低于焊接接頭長度的50%，但還要超過2500mm，進而提升檢測質(zhì)量[2]。

5焊后管理

當?shù)蜏貕毫θ萜魍瓿珊附庸ぷ骱?，需要進行相關(guān)維護操作，例如嚴格控制焊后的熱處理過程，通過此方式降低焊接操作中形成的殘余應力，進而優(yōu)化壓力容器構(gòu)件的受力狀況。同時，質(zhì)量管理人員需要對焊接部件進行檢驗，分析區(qū)域外觀情況，及時處理氣孔、咬邊、裂紋問題，優(yōu)化容器表面平滑度。此外，可以通過滲透探傷、磁粉檢測等方式分析容器內(nèi)部質(zhì)量缺陷，進而提升焊接水平。結(jié)論：綜上所述，提升壓力容器的焊接質(zhì)量對于工業(yè)生產(chǎn)效率至關(guān)重要，因此需要科學選擇制作材料，采取恰當?shù)暮附蛹夹g(shù)確保容器使用階段的穩(wěn)定性和安全性。同時結(jié)合相關(guān)標準完成檢測，按照焊接特點、技術(shù)要點、焊接質(zhì)量及時找尋并解決焊接工藝的不足，完善壓力容器的性能，優(yōu)化焊接技術(shù)和制造技術(shù)。

參考文獻：

[1]楊朋.低溫壓力容器的焊接制造研究[J].化工管理,2019，(28):176-177.

[2]劉振.低溫壓力容器制造工藝研究[J].化工設計通訊,2019,45(08):91+139.

作者：柳迅 單位：河北省特種設備學會