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压力容器焊接工艺评定问题及对策探讨

摘要:在压力容器的实际生产过程中,要严格把控焊接工艺的流程,应为对于焊接的质量和容器的性能高低,焊接工艺的选择起到决定性的作用。为了确保压力容器的质量,需要对生产制造中焊接工艺的水平进行严格的评定。但是工艺评定的实际作用尚未得到完善和改进,因此,论述了压力容器焊接工艺的评定问题及解决对策。其意义在于,通过对焊接工艺的评定来有效避免因质量发生的问题,提高焊接效率。就当前压力容器焊接的工艺评定来说还存在着很多问题,企业在生产生活中应该结合实际情况进行研究,剔除相应的优化策略。

关键词:压力容器;焊接工艺;问题分析;对策

根据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定,在生产过程中,压力容器本体必须先通过NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》进行焊接工艺评定,压力容器本体才能进行焊缝焊接,但在生产制造当中造成焊接工艺评定准确度不够或焊接工艺评定制作不具备科学性,大多是因为焊接责任师凭经验行事为对具体制品进行具体分析或对《承压设备焊接工艺评定》相关规定理解不透彻。本文结合工作实际,就《承压设备焊接工艺评定》在焊接工艺评定中的相关应用问题进行解析并提出有效的解决办法。

1压力容器焊接工艺概述

在一般的生产制造当中,所采取的压力容器焊接工艺有以下三种。第一种,接管自动焊接技术。接管自动焊接技术使用的埋弧焊接设备为接管马鞍式。这项技术的优势在于控制方法效果较好,其适用性和自动化的工作模式效率较好。接管内径大小,能够确保设备进行良好的运转,通过四联杆夹紧措施,使得定心自动化。利用焊接模型对筒体和接管直径的参数进行明确,可以确定焊枪行进轨迹,从而通过控制焊接参数,进行自动化焊接[1]。第二种,窄间隙埋弧焊。当壁厚≥100mm时,使用普通U型必会浪费材料能量并延长工作时长。处理好小间隙焊缝,在确保压力容器质量的同时提高生产的效率。窄间隙埋弧焊工艺不仅仅有着传统工艺无法相比的优势,更提高了压力容器焊接工艺整体水平。第三种,弯管内壁堆焊。在实际操作中,应用GMAW焊接工艺对90°弯管进行内壁堆焊,将90°弯管置于二维变位机内,当弯管进行翻转运动时可对其进行焊接。由于装置的翻转运动,保证焊接处一直处于平焊的位置,方便进行工作;另外在将焊枪与三维导轨内相结合的方式,能够更好的实现自动变位。

2对压力容器进行工艺评定的目的

焊接工艺的选择在焊接工艺评定中十分重要,它可以决定焊接工艺在焊接中发挥的效果好坏、焊接制品的质量好坏以及施焊单位的能力高低,它是确保压力容器产品在焊接这一环节质量的第一道防线。产品进行焊接之前,必须对承压类焊缝的焊接工艺进行评定,以确保其质量,在基础环节防治后续问题的发生。

3焊接工艺评定的要求

在焊接压力容器之前,必须通过焊接工艺评定或经由焊接工艺评定达标施工单位进行承压类焊缝的焊接。焊接工艺的选择必须符合NB/T47014标准的要求,且在进行焊接工艺评定时必须由安检人员从旁全程进行监督。焊接工艺评定结束后,相关的资料会交给评定单位负责人,评定单位的焊接负责人随后会对焊接工艺的评定报告和焊接工艺相应规程等资料进行审核,经由单位技术负责人审批,并由质检人员进行签字后,该评定方可生效,最后相关资料存入单位技术档案进行保管。

4压力容器的焊接工艺评定常见问题及对策

4.1焊接工艺评定未按照《承压设备焊接工艺评定》进行转化

实际应用中存在的问题:在实际应用中,《承压设备焊接工艺评定》标准与JB4708-2000标准有着一定的区别,如果压力容器的焊接工艺未按照NB/T47014-2011进行转化或没有通过工艺评定,采用JB4708-2000的试样材料的厚度范围值、采用的焊接材料存在着很大的区别,没有按照《承压设备焊接工艺评定》进行转化时,直接引用未转化的数值会使可覆盖的区间变大,引起不必要的问题。解决办法:必须根据相关工艺评定范围的重要因素和补加因素对焊件进行工艺评定。此外,当采用GTAW+SMAW焊接工艺时,试件的厚度<10mm,这种情况需要进行组合评定,应当通过侧弯试验对组合试件不同焊接方法焊缝之间的熔合情况进行判定[2]。但作者认为,当试件的厚度<10mm时,不建议进行组合评定。第一,薄板焊接进行组合评定的必要性几乎可以忽略;第二,进行侧弯试验时,试件过窄会导致侧弯后易造成缺陷;第三,试样的尺寸值并不满足《承压设备焊接工艺评定》的对测试样品的规定。解决办法可以先将被测试样品并列焊接到一起,通过对焊接后的被测试样品进行侧弯试验,可以对薄板组合进行相应评定。

4.2对不等厚焊件进行焊接时,不能同时兼顾焊件厚度和焊缝金属厚度

实际应用中存在的问题:这种问题一般存在于管板或设备法兰与筒体的C类组合焊缝、接管与筒体的D类组合焊缝当中;焊接工艺评定的花销,由于受压元件表面补焊情况或没有进行科学的焊接工艺评定,导致成本大大增加。解决办法:必须注意焊接工艺评定的科学性与合理性。当对接焊缝厚度>16mm时,本着节约评定试样材料和焊接板用量的原则,可以根据压力容器的结构和所选焊接工艺进行组合评定。当焊接工艺经过组合评定并合格时,还需要注意保证其重要因素和补加因素条件不变,在此种条件下,对焊件进行焊接时可以采用经过评定的一种或多种焊接方法。确定组合评定试件时,也只需要应用其中任意一种焊接工艺来对试件母材厚度评定,就可以确定适用焊件母材的厚度有效范围。对焊件焊缝金属厚度覆盖范围进行组合评定时需要考虑以下几点:第一,如果需要对焊件进行冲击试验,就必须要考虑焊件通过各焊接工艺焊接完成后,焊件的焊道厚度需要≥6mm,以确保可以制取符合补加因素的规定且符合冲击试验规定的长5mm、10mm、高55mm的冲击被测样品;第二,需要严格检测和选定制造制品的产品的厚度和常用焊接方法,当考虑采用某一种焊接方法时,也应满足相应的焊缝金属厚度;第三,根据《承压设备焊接工艺评定》的应用规格,若果焊缝的厚度在20毫米以内时,它的焊缝金属厚度有效范围不可采用两倍T或200毫米,应为2t。在确定最大可能的焊缝金属厚度有效范围时,同时需要确定焊道的厚度[3]。

4.3换热管与管板的焊接工艺评定

实际应用中存在的问题:仅有附加评定,缺少对接焊缝或角焊缝焊接工艺评定,或根据管板厚度确定焊接工艺评定;管子壁厚或管径不能覆盖;管板与管子焊接焊缝未焊透,孔桥宽度不符合规定。解决办法:管板管孔的倒角为穿管而加工的工艺倒角,不是焊接坡口(坡口是指根据设计或工艺需要,在焊件待焊部位加工并装备成的一定几何形状的沟槽),因此换热管与管板的焊缝一律认定为角焊缝,故换热管与管板的焊接工艺评定是在保证焊接接头力学性能的基础上,获得角焊缝厚度符合指定技术要求的焊接工艺规程,具体做法是按任意厚度对接焊缝或角焊缝焊接工艺评定和附加评定来进行焊接工艺评定,不考虑管板的厚度,重新评定角焊缝焊接工艺过程的判断准则是焊接工艺因素的改变是否影响角焊缝的厚度;为了保证引用的焊接工艺评定能够覆盖换热管壁厚或管径,应依据《承压设备焊接工艺评定》附录D4.2.1和4.2.2进行判定;在对焊缝进行宏观检查时,应重点检查焊缝根部是否存在未焊透的问题,必要时进行宏观金相或采用放大镜检查,以确保焊透、无裂纹和未熔合。综上所述,对压力容器进行焊接工艺评定,能够在焊接工艺的实际应用中起到重要的指导作用。但就当今的评定现状而言,尚有诸多问题亟待解决,这些问题一天得不到解决,就一天不能保证评定的效果。这就需要组织压力容器焊接工艺人员积极进行理论学习的同时,通过实践来积累丰富的经验,提高焊接工艺人员对焊接工艺保质保量的评定能力,注重焊接工艺评定的科学性和合理性,以提高所生产的压力容器的产品质量。在生产实践过程中,通过采取上述解决办法,严格把控评定质量,确保生产制造高质量的制品。

参考文献

[1]曲显清.探析压力容器焊接工艺评定问题及优化措施[J].中国设备工程,2019(15):131-132.

[2]韩伟,姚小静,李俊婷,等.压力容器焊接工艺评定常见问题分析及解决措施[J].化工设备与管道,2019(5):21-26.

[3]王高伟.浅谈压力容器焊接工艺评定[J].科技与企业,2015(13):255.

作者:孙恒颇 单位:菏泽市产品检验检测研究院

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