压力容器焊接技术的新

【摘 要】本文对新一代大型存储类容器用钢的焊接现状进行了总结,分析了压力容器焊接设备研究进展状况,介绍了焊接材料的推广应用,展望了压力容器焊接技术的新发展.

【关 键 词】焊接现状；设备研究进展；材料推广

1.大型存储类容器用钢的焊接现状

近些年来,随着冶金装备的不断提高,压力容器用钢的开发已具备良好的条件.在此背景下,存储类压力容器用钢的开发也十分喜人,无论在品种还是品质方面,都基本实现了系列化.其从开发到应用的周期也大大缩短了,由原来的5至8年缩短至2到3年.一些大型的高参数球罐用钢原材料已不再依赖进口.

2.大型输入用钢的焊接技术进展

在当今全球经济都快速发展的背景下,石油安全已成为国家经济安全的一项重大战略.所谓石油安全,是指石油的供应要在数量和上都能够满足经济社会持续发展的需要.保障能源安全的途径之一是就战略石油储备,它可以有效应对短期石油供应冲击.一般石油储备基地的浮顶油罐的单台储存容积要在10万矿以上,我国自上世纪80年代以来,已建成的10万矿以上的浮顶油罐达百余台.

这种大型的原油储罐在施工时一般运用了高效大热输入焊接技术,因而在采用钢板时也要与之相适应,采用大热输入焊接用钢板.但是使用大热输入焊接会导致接热影响区的强度和韧性被恶化.对着焊接热输入的提高,其强度和韧性也在不断的下降.因而在焊接过程,克服接热影响区性能的恶化成为大热输入用钢开发的关键.

由于大型储罐用大热输入用钢的开发对技术有很高要求,并且难度较大,因而在上世80年代伊始,我国5万矿以上的储罐,其所用高强钢皆来自于进口.为使钢材国产化,武钢、北京燕山石化公司,以及中通公司等单位,在国内率先开展研制大热输入用钢WH610D2.到本世纪初,已基本实现了大部分的钢材国产化.

3.压力容器焊接设备研究进展

3.1窄间隙理弧焊

窄间隙理弧焊在我国的应用由来已久,自1985年从瑞典引进第一台开始就应用至今.二十多年的生产经验表明,厚壁容器对接焊的最好选择便是窄间隙理弧焊.多年来,国内外为提高窄间隙理弧焊效率而相继推出了串列电弧双赞窄隙理弧焊,但是一直都未得到普遍推广.这主要是由于操作难度增加了,并且交流电弧的焊道成形不佳,在应用成很容易引起焊缝夹济.

而就在最近,美国林肯公司向我国市场退出了一种理弧焊电源,可以对交流波形参数任意控制.这种由计算机来控制的理弧焊电源,能够促进串列电弧双赞理弧焊在工艺参数上达到最佳组合,积极推动了串列电弧双赞窄间隙理弧焊的应用.

3.2焊接工艺监控技术

工艺环节对焊接质量的优劣有很大影响,尤其是工艺时的试验与评定、实施与监控,以及焊后的检查这三个环节.其中试验与评定和检查这两个环节,目前国内已具备成熟的方法与标准.但是对于实施与监控环节,在当前仍属于宏观失控的状态.所以,经常会出现因为焊上技能水平不合格,以及工艺纪律未能有力执行,从而造成返修的情况.特别是焊接接头部位内在性能持续不高的现象普遍存在.在目前的市场经济条件下,制造产业面临前所未有的生存压力,所以在竞争中他们尽可能降低成本或缩短周期.然而焊后的无损检测却仅仅是消极的事后控制,其关键应当是对施焊过程的质量监控.

伴随着社会经济的发展,对焊接质量的要求也越来越高,例如西气东输这类庞大的工程,在管道施上和大型球罐安装时,由于可能造成的事故危害大,因而对质量要求非常严格.质量控制单位在对焊接质量进行监测时必须要借助微机监控装置来完成,从而确保施上质量.

4.焊接材料的推广应用

4.1开发新型焊接材料

一直困扰工艺过程中的一个难题是不锈钢材质在打底焊接时背面容易氧化,长久以来的做法是对背面做充氛保护.但是由于有的容器较大、管道较长,有的容器背面没有充氛空间,这种情况下会造成氛气的大量浪费却达不到预期效果,反而使成本增加了.因而新型焊接材料的开发势在必行.目前市场上推出的药芯焊赞钢和铁粉焊条都是比较好的.

4.2焊接自动化进展

在上世纪80年代中期,一些发达国的焊条量就站到焊材的百分之五十,到本世纪初,大部分欧美国家以及日本消耗的焊条占到焊材比例不到百分之二十.这表明发达国家的自动化焊接在整个焊接上作量中站到百分之八十以上.近些年,在我国部分企业中,焊接自动化和半自动化率达到了百分之七十左右,但就全国来说,整体占有率却在百分之五十以下.但我们依然可以发现,焊接自动化进展速度明显加快,预计接下来的几年就可达百分之七十以上.

4.3焊材品种的更新

由于钢铁冶炼和轧制工艺的发展,在今后一段时间里,诸如建筑结构钢、压力容器钢、桥梁钢、低温钢等一些低合金高强钢,都慢慢朝着“低碳化、微合金化和细晶化”的方向发展,钢材实物水平将达到国外的领先水平.目前已经有单位和设计院提出,焊缝金属中的杂质含量应接近钢材实物水平,其冲击韧度也要与钢材实物的水平相当,不能单纯按照国家标准选购焊接材料.

4.4环保型焊接材料的推广

上世纪中期开始,日本就已开始低尘焊条的研制,在研制后的一年内并没有推广应用,这主要由于相比同类焊条,其性能较差.到了70年代后期,日本再次研制出了新一代低尘焊条,此次推出的焊条在工艺性能上已接近于同类焊条,并且发尘量也减少了百分之四十左右,从此,低尘焊条在日本开始实用化.

但在上世纪末,日本在造船、桥梁和重型机器时却没有使用低尘焊条.这主要由于低尘焊条的过高、工艺性能仍稍差、压涂性能较差、焊接后烟尘依然很高.因而一些欧美焊材企业认为,开发低尘焊条实用价值并不明显,都没有进行这方面产品的开发.

我国在70年代就开始研究低尘焊条,但也未能得到推广应用.因为国内一些单位在实验过程中得出：大幅度使烟尘发生量降低,对药芯焊处的其他性能容易造成较大影响.

5.展望

在未来一段时间内,压力容器焊接技术的发展趋势主要表现有：新钢种的焊接工艺完善,

焊接材料朝自动化方向发展,焊接接头的性能提高,尤其是药芯焊处的产品比重上升.

焊接技术现代化的一个重要标志即是焊接工艺及装备的现代化,这也是保证焊接产品高质量的一个重要因素.在今天高新技术飞速发展的环境下,焊接技术应当引进现代高新技术,以此加速实现工艺及装备的现代化,建立焊接数据库和专家系统,促进焊接生产实现现代化管理,以及智能控制焊接过程,大大提高焊接技术水平,使焊接质量和生产率也得到提高.

无论是焊接行业的哪个领域,焊接质量和提高以及成本的降低都应该是重视的问题.因而企业应当积极开发和采用先进的现代化焊接技术,并对产品质量加强管理,研制并采用先进的监控技术来确保产品的质量.在焊接质量保证的基础上,采用现代化管理和先进的技术使成本降低,从而提高企业竞争力.这是未来压力容器焊接技术的发展方向.