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低温压力容器焊接制造探讨

摘要:化工生产工作中低温压力容器的制造工作较为常见,若想提升压力容器的质量和使用性能,需要优化其焊接制造工艺。本文围绕材料选择、焊接要点、焊接检测、焊后处理四方面探究低温压力容器的焊接制造工艺,进而完善压力容器的安全使用性能,保证其可以在低温环境中正常会用,提升工业制造水平。

关键词:低温压力容器;焊接制造;焊接检测

前言:

低温压力容器内部温度低于-20℃,对于容器的制造质量要求较高,当前被广泛应用于液化气、液氮等化工生产工作中。因此,为了提升容器的使用性能,避免安全事故的发生,有必要优化低温压力容器的焊接制造工艺,对焊接过程的关键工艺环节和基本要求进行分析,提升容器焊接制造技术水平和应用质量。

1材料选择

1.1钢材选择

在低温压力容器制造过程中,需要科学选择钢材,突出焊接制造工艺的规范性,优化低温压力容器的质量。例如,可以选择镇静钢,确保其后续受压过程满足标准,建议精准校验钢材的性能参数和化学成分,防止材料由于自身不足对容器制造质量造成影响。同时,钢材在低温状态下会产生冷脆性,不过压力容器的制造用钢弥补了这一漏洞,使钢材可以在≤零下20℃的条件中开展工作。此外,评估钢材性能的关键要素包含脆性转变温度、冲击韧性,其中脆性转变温度越低、冲击韧性越大,则低温韧性效果良好。因此,在材料选择时,应注意低温韧性,选择强度较高的钢材,进而提升压力容器质量。

1.2焊接材料选择

建议围绕实际焊接需求选择焊接材料,提升焊接制造材料选择的科学性。因此工作人员需要对施工质量说明材料进行分析。焊丝和焊条可经过试验检测,防止焊接过程中出现质量缺陷。加强烘干和保温处理,例如碎玉焊丝需要避免被水侵蚀的现象。此外,压力容器的非受压元件的低温韧性需要和接头性能相协调,因此建议谨慎选择制作材料,在材料制作中温度不应超过-70℃,并在材料焊接过程中分析并克服周边不良环境因素。

2焊接准备工作

在容器焊接之前,需要落实准备工作,对焊接工艺进行科学和有效的评定,在选择焊接方式时应满足要求,并针对不匹配情况加强分析,针对性修正和焊接环境不协调的工艺,提升焊接质量。在焊接准备阶段需要对容器坡口完成处理,保证坡口的尺寸、形式较为适宜,为后续焊接工作做准备。同时,在对坡口进行细致加工时,需要灵活选择加工方式,其中包含机械加工、等离子弧切割、气割等技术,依托焊接要求和钢材性能,优化坡口制造性能。此外,还需要对坡口处的气孔、裂纹进行针对性处理,避免对后续焊接工作造成影响。

3焊接制造过程

3.1装配环节

装配过程在低温压力容器焊接中十分重要,其中精确度是关键。加强对装配精确度的控制可以有效规避装配偏差情况,为之后的焊接过程提升实际效益。同时,在装配阶段应尽量避免锤击情况,加强对构件的保护。精准设置焊缝的长度,将其控制在50mm之上,保证焊接牢固度,防止其出现质量缺陷问题[1]。此外,在后续的焊接操作中,需要及时去除定位焊缝,提升容器制造的美观度。

3.2焊接工艺

对低温压力容器的焊接管理时,首先需要对工作人员进行管理,保证焊工具有足够的专业能力和操作水平,核查其资质,在焊接操作前针对焊接线和热循环控制等知识对大家进行考察,提升焊接工作质量和效率。其次,建议科学设置焊接顺序,针对较为复杂的焊接过程,应满足多道、多层焊接要求,进而达到容器制造过程中的要求。最后,在焊接过程中需要关注引弧问题,防止多次引弧操作,科学应用该技术提升实际生产效益。

3.3焊接环境管理

在低温压力容器焊接过程中,需要加强对环境的把控,减少其中不良因素的影响,具体控制方式包含以下内容:其一,风力因素。当通过手工电弧进行焊接工作时,需要将风速控制在2m/s内。其二,湿度控制,焊接环境中的湿度建议低于90%,防止因空气过于潮湿对压力容器制作造成影响。其三,天气因素。压力容器需要避免在雨雪天气开展焊接工作,加强对环境温度的把控,将焊接温度控制在高于0℃范围内,必要时可以开展预热工作。

3.4焊接要点

第一,降低焊接热输入量。建议在焊接阶段选择低热输入量,防止在热影响区和焊缝中出现粗大面,规避冲击韧性减少的问题。因此,操作人员可以选择低热输入量,降低焊接电流,避免焊条随意摆动。同时,建议选择快速多道焊、多层多道焊、窄焊道等方式完成焊接,防止焊道存在过热状况。此外,可以借助多层焊开展重复加热工作,对品粒进行细化,并加强对层间温度的控制。第二,控制焊接速度。当通过自动埋弧焊对含镍低温钢进行焊接时,应避免利用高速焊接方式获取焊接线能量。若焊接速度很快,会导致熔池变为雨滴型。当焊道成型后,形成深又窄的截面,使焊道中心形成热裂纹,因此对于含镍低温钢需要保证恰当的焊接速度。第三,防止咬边缺陷。在焊接低温钢时,需要避免未焊透、弧坑、咬边等问题的出现,低温环境中应力会在制造缺陷内被集中和放大,形成脆性破坏。因此低温压力容器在焊接过程中应防止咬边缺陷。

4焊接制造检测

4.1无损材料检测

在焊接压力容器时,需要针对参与生产的材料进行无损检测,这些材料的特征是经过低温夏比冲击试验合格后,正式投入生产工作。其中,不锈钢板材料、低合金钢板等均属于低温压力容器的关键材料,因此可以借助超声波检测方式对其进行测试,围绕生产制造、组合加工、断裂线、裂缝等要素开展工作,一般检测等级会因材料种类的不同而具有差异性,如低合金钢板是三级材料、不锈钢的钢板是二级材料。

4.2超声检测

在组装低温容器的壳体时,需要对接焊缝,因此容易出现裂缝、气孔等问题,建议使用无损检测模式,加强对容器表面和内部的检测,外部可以通过渗透、100%磁粉(MT)等方式检验,内部则借助超声检测方式(UT)。此外,由于容器的壳体中存在夹层,因此在检测时需要提升标准。

4.3渗透检测

在检测低温压力容器的对接焊缝和接头(A、B类)时,若经过100%射线(RT)和超声检测(UT)结果仍然不达标,则应开展渗透检测工作(PT),加强对非受压元件、受压元件的检测,严格按照技术指标开展工作。此外,需要在检测前期仔细打磨容器表面,保证检测区域的平滑度,同时检测接头的长度需低于焊接接头长度的50%,但还要超过2500mm,进而提升检测质量[2]。

5焊后管理

当低温压力容器完成焊接工作后,需要进行相关维护操作,例如严格控制焊后的热处理过程,通过此方式降低焊接操作中形成的残余应力,进而优化压力容器构件的受力状况。同时,质量管理人员需要对焊接部件进行检验,分析区域外观情况,及时处理气孔、咬边、裂纹问题,优化容器表面平滑度。此外,可以通过渗透探伤、磁粉检测等方式分析容器内部质量缺陷,进而提升焊接水平。结论:综上所述,提升压力容器的焊接质量对于工业生产效率至关重要,因此需要科学选择制作材料,采取恰当的焊接技术确保容器使用阶段的稳定性和安全性。同时结合相关标准完成检测,按照焊接特点、技术要点、焊接质量及时找寻并解决焊接工艺的不足,完善压力容器的性能,优化焊接技术和制造技术。

参考文献:

[1]杨朋.低温压力容器的焊接制造研究[J].化工管理,2019,(28):176-177.

[2]刘振.低温压力容器制造工艺研究[J].化工设计通讯,2019,45(08):91+139.

作者:柳迅 单位:河北省特种设备学会

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