论文部分内容阅读
摘要：压力容器制造对材料选择以及焊接技术要求极高，本文重点介绍压力容器制造材料性质，以及焊接过程中的技术方法选择。在整理焊接处理重要性基础上，分析工装设计开展要点，以及需要特别注意的部分，帮助提升焊接接头部分处理稳定性，为压力容器的生产使用提供安全依据。
关键词：压力容器；焊接处理；工装设计
一、压力容器制造材料及其焊接性能
1、制作材料
压力容器选择耐高温材料制作而成，合金耐热钢材是最常使用到的，该种材料在高温环境下性质稳定，压力容器对焊接工艺要求十分高，因此焊接处理中接缝部分温度会在短时间内明显升高。为避免合金压力容器壁发生形变通常会降低材料中的碳含量比例，将其控制在0.2%以内，保证其强度不会降低的前提下提升合金耐高温与耐腐蚀性能，更好的满足压力容器在不同环境下使用需求。合金材料生产是以普通碳钢为原料，在其中添加一些合金材料来增强稳定性，材料需要满足长时间处于压力环境下的使用稳定标准。
2、接头等强性
所选择的合金材料，使用中要保障与压力容器壁其他部位强度一致，尤其是焊接接头部分，由于处理工序更加复杂，受压后很容易出现裂缝。保障其等强性特征可以规避这一问题，压力容器投入使用后，接头部分与其制作合金材料在受压能力上保持一致，使用中发生压力变化也不会影响到最终的接头性能。由此可见，对焊接部分接头进行处理关系到压力容器使用功能实现。
3、接头抗氧化性
合金钢材抗氧化性与耐腐蚀性均能够达到使用标准，但经过焊接处理的接头部分却很容易发生性质改变，在焊接开展前应该计算出最高温度与持续时间，判断在温度急剧升高环境下接头部分材料是否存在性质改变。焊接处理后的抗氧化性能研究还需要考虑焊锡自身的稳定性，压力容器使用中可能会受到腐蚀氧化的威胁，只有焊接部分材料具备抗氧化性，与压力容器壁在稳定性与强度上保持一致才能更安全使用。
4、接頭抗脆断性
压力容器大部分使用在高温环境下，长时间处于高温状态下一旦温度降低后反复升高很容易造成脆性断裂，在接头部分最为常见。通常在压力容器制作完成后会进行试水试验，将水压调控到容器设计压力的1.25倍，经过水压力试验以及冷却处理过后使用功能正常的压力容器才能继续投入使用，并达到最佳使用效果。抗脆断性是压力容器焊接接头部分处理所必须要达到的，具备抗脆断性压力容器处于温度不断变化的环境下才不会发生脆断性问题。
二、制压力容器焊接的重要性
1、提升压力容器抗压能力
焊接部分的强度与稳定性直接关系到容器的整体强度，通过对容器焊接接头部分的强化处理可以提升压力容器整体抗压能力，处于恶劣的使用环境下其功能性也不会受到影响。焊接接头部分相对脆弱，通过强化处理能够在抗压能力上与其他部分保持一致，焊接结束后对接缝部分进行清理，并进行损伤检测，达到标准后所开展的各项设计生产任务也能达到标准。
2、延长压力容器安全使用年限
压力容器使用期间焊接接头部分是最容易出现裂缝的，通过对接头部分的强化处理，在高温以及压力状态下也能达到使用安全标准。一旦接头部分出现裂缝损坏，压力容器整体功能均会受到影响，对此应该选择合理的控制方法，通过提升接头处理确保在安全使用年限内不会产生问题。虽然合金钢材化学性质不活泼具有耐腐蚀性，但使用一段时间后容器后会受多种因素影响出现磨损，在焊接接头部分最为明显。加强接头强化处理，是提升压力容器安全使用所必须要达到的，也是设计中重点针对部分。
三、压力容器焊接技术要点及工装设计
1、预热与层间温度控制
焊接技术需要达到裂缝控制效果，比较常见的压力容器焊接接头裂缝分为三种：冷裂缝、热裂缝、应力裂缝。造成这三种裂缝影响的主要原因是预热控制与层间温度控制，焊接过程中可以适当的提升预热温度，避免出现冷裂缝，温度升高后通过保温技术将其控制在这一标注上，以免反复加热造成最终热裂缝出现，应力裂纹受接头部分强度影响，避免这一裂缝出现主要是通过焊接强度提升来实现。
2、焊后热处理
采用熱处理的方法来使焊接后接头部分彻底连接，可以达到最佳裂缝处理效果，同时通过温度升高使接头部分的剩余应力被彻底抵消，这样投入使用后即使在高温环境下压力容器接头部分也不会出现性质改变。焊接后的热处理是针对剩余应力所开展的，检测应力全部被消除后要及时停止，以免加热过度造成焊接部分出现脆性变化，使用保护气体来对焊接部分处理，高温状态下也不会造成容器制作材料受到破坏影响，对周边的容器壁起到保护作用。
3、后热和中间热处理
合金钢材的裂性相对较大，造成这一现象的主要原因是焊接过程中使用的保护气体氢气，因此焊接任务结束后应立刻对氢进行消除，当作制作的压力容器壁较厚时，结束焊接任务不能立刻进行热处理，需要静止一段时间，等待焊接接头部分的热量逐渐消散才可以进行后续处理。一般说来，Cr-Mo钢容器的壁厚、刚性大、制造周期长，焊后不能很快进行热处理，为防裂并稳定焊件尺寸，在主焊缝（或主焊缝和壳体接管焊缝）完成后进行比最终热处理温度低的中间热处理。热处理共分为2个阶段，在制作中与结束后会分别进行1次，最后所开展的后期热处理在温度上会高于中间处理，通常会选择在300℃至350℃之间，个别压力容器接头处理会将后期高温处理提升到400℃，具体温度需要根据容器壁厚度来进行计算。中间热处理规范随钢种、结构、制造单位的经验而异，一般中间热处理温度为（620～640℃）±15℃。
在焊接接头处理基础上开展工装设计，需要结合压力容器的使用等级标准来进行，因此上述技术方法实际应用中可以进行适当调整。
结语：压力容器制造中材料选择与焊接工艺同等重要，所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量，同时必须满足高效、低耗、低污染的要求。耐热钢压力容器作为压力容器的一个类型，是各个方面都发挥着重要的应用价值。耐热钢压力容器焊接要综合考虑各种因素，有针对性的采取科学合理的焊接方法，只有这样才能够进一步提高焊接质量。
关键词：压力容器；焊接处理；工装设计
一、压力容器制造材料及其焊接性能
1、制作材料
压力容器选择耐高温材料制作而成，合金耐热钢材是最常使用到的，该种材料在高温环境下性质稳定，压力容器对焊接工艺要求十分高，因此焊接处理中接缝部分温度会在短时间内明显升高。为避免合金压力容器壁发生形变通常会降低材料中的碳含量比例，将其控制在0.2%以内，保证其强度不会降低的前提下提升合金耐高温与耐腐蚀性能，更好的满足压力容器在不同环境下使用需求。合金材料生产是以普通碳钢为原料，在其中添加一些合金材料来增强稳定性，材料需要满足长时间处于压力环境下的使用稳定标准。
2、接头等强性
所选择的合金材料，使用中要保障与压力容器壁其他部位强度一致，尤其是焊接接头部分，由于处理工序更加复杂，受压后很容易出现裂缝。保障其等强性特征可以规避这一问题，压力容器投入使用后，接头部分与其制作合金材料在受压能力上保持一致，使用中发生压力变化也不会影响到最终的接头性能。由此可见，对焊接部分接头进行处理关系到压力容器使用功能实现。
3、接头抗氧化性
合金钢材抗氧化性与耐腐蚀性均能够达到使用标准，但经过焊接处理的接头部分却很容易发生性质改变，在焊接开展前应该计算出最高温度与持续时间，判断在温度急剧升高环境下接头部分材料是否存在性质改变。焊接处理后的抗氧化性能研究还需要考虑焊锡自身的稳定性，压力容器使用中可能会受到腐蚀氧化的威胁，只有焊接部分材料具备抗氧化性，与压力容器壁在稳定性与强度上保持一致才能更安全使用。
4、接頭抗脆断性
压力容器大部分使用在高温环境下，长时间处于高温状态下一旦温度降低后反复升高很容易造成脆性断裂，在接头部分最为常见。通常在压力容器制作完成后会进行试水试验，将水压调控到容器设计压力的1.25倍，经过水压力试验以及冷却处理过后使用功能正常的压力容器才能继续投入使用，并达到最佳使用效果。抗脆断性是压力容器焊接接头部分处理所必须要达到的，具备抗脆断性压力容器处于温度不断变化的环境下才不会发生脆断性问题。
二、制压力容器焊接的重要性
1、提升压力容器抗压能力
焊接部分的强度与稳定性直接关系到容器的整体强度，通过对容器焊接接头部分的强化处理可以提升压力容器整体抗压能力，处于恶劣的使用环境下其功能性也不会受到影响。焊接接头部分相对脆弱，通过强化处理能够在抗压能力上与其他部分保持一致，焊接结束后对接缝部分进行清理，并进行损伤检测，达到标准后所开展的各项设计生产任务也能达到标准。
2、延长压力容器安全使用年限
压力容器使用期间焊接接头部分是最容易出现裂缝的，通过对接头部分的强化处理，在高温以及压力状态下也能达到使用安全标准。一旦接头部分出现裂缝损坏，压力容器整体功能均会受到影响，对此应该选择合理的控制方法，通过提升接头处理确保在安全使用年限内不会产生问题。虽然合金钢材化学性质不活泼具有耐腐蚀性，但使用一段时间后容器后会受多种因素影响出现磨损，在焊接接头部分最为明显。加强接头强化处理，是提升压力容器安全使用所必须要达到的，也是设计中重点针对部分。
三、压力容器焊接技术要点及工装设计
1、预热与层间温度控制
焊接技术需要达到裂缝控制效果，比较常见的压力容器焊接接头裂缝分为三种：冷裂缝、热裂缝、应力裂缝。造成这三种裂缝影响的主要原因是预热控制与层间温度控制，焊接过程中可以适当的提升预热温度，避免出现冷裂缝，温度升高后通过保温技术将其控制在这一标注上，以免反复加热造成最终热裂缝出现，应力裂纹受接头部分强度影响，避免这一裂缝出现主要是通过焊接强度提升来实现。
2、焊后热处理
采用熱处理的方法来使焊接后接头部分彻底连接，可以达到最佳裂缝处理效果，同时通过温度升高使接头部分的剩余应力被彻底抵消，这样投入使用后即使在高温环境下压力容器接头部分也不会出现性质改变。焊接后的热处理是针对剩余应力所开展的，检测应力全部被消除后要及时停止，以免加热过度造成焊接部分出现脆性变化，使用保护气体来对焊接部分处理，高温状态下也不会造成容器制作材料受到破坏影响，对周边的容器壁起到保护作用。
3、后热和中间热处理
合金钢材的裂性相对较大，造成这一现象的主要原因是焊接过程中使用的保护气体氢气，因此焊接任务结束后应立刻对氢进行消除，当作制作的压力容器壁较厚时，结束焊接任务不能立刻进行热处理，需要静止一段时间，等待焊接接头部分的热量逐渐消散才可以进行后续处理。一般说来，Cr-Mo钢容器的壁厚、刚性大、制造周期长，焊后不能很快进行热处理，为防裂并稳定焊件尺寸，在主焊缝（或主焊缝和壳体接管焊缝）完成后进行比最终热处理温度低的中间热处理。热处理共分为2个阶段，在制作中与结束后会分别进行1次，最后所开展的后期热处理在温度上会高于中间处理，通常会选择在300℃至350℃之间，个别压力容器接头处理会将后期高温处理提升到400℃，具体温度需要根据容器壁厚度来进行计算。中间热处理规范随钢种、结构、制造单位的经验而异，一般中间热处理温度为（620～640℃）±15℃。
在焊接接头处理基础上开展工装设计，需要结合压力容器的使用等级标准来进行，因此上述技术方法实际应用中可以进行适当调整。
结语：压力容器制造中材料选择与焊接工艺同等重要，所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量，同时必须满足高效、低耗、低污染的要求。耐热钢压力容器作为压力容器的一个类型，是各个方面都发挥着重要的应用价值。耐热钢压力容器焊接要综合考虑各种因素，有针对性的采取科学合理的焊接方法，只有这样才能够进一步提高焊接质量。