压力容器的焊接与管理

　　摘要:随着锅炉,压力容器和管道工作参数的大幅度增加及应用领域的不断扩展,关于焊接技术的要求也逐渐增多,压力容器的焊接过程中应严格按照国家标准和有关规定，结合多年检验工作经验和对相关标准和法规的理解，探讨了压力容器在生产过程中如何提高焊接质量的控制措施及管理方法。
　　关键词:压力容器;管理;焊接质量;措施;发展
　　引言:
　　压力容器，英文为pressurevessel，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。压力容器是保持内部或外部压力的容器。为保证压力容器安全正常运行，必须保证压力容器焊接质量，否则将可能发生泄漏甚至爆炸事故，危及操作人员的人身安全。本文对影响压力容器焊接质量的因素进行分析，采取相应的措施，对影响焊接质量的工序进行控制，从而保证压力容器的焊接质量。压力容器焊接质量的控制主要包括焊接前准备控制、焊接过程控制和焊接后检验控制。
　　1.压力容器的主要焊接技术分析
　　1.1锅炉、压力容器和管道均为全焊结构
　　锅炉、压力容器和管道均为全焊结构，焊接工作量相当大，质量要求十分高。焊接工作者总是在不断探索优质、高效、经济的焊接方法，并取得了引人注目的进步。以下重点介绍在国内外锅炉、压力容器与管道制造业中已得到成功应用的先进高效焊接方法。
　　1.2双面脉冲MAG自动焊接生产线
　　为提高锅炉热效率，节省材料费用，大型电站锅炉式水冷壁管屏均采用光管＋扁钢组焊而成。这种部件的外形尺寸与锅炉的容量成正比。一台600MW电站锅炉膜式水冷壁管屏的拼接缝总长已超过万米。因此必须采用高效的焊接方法。
　　1.3.对接高效焊接法
　　锅炉受热面过热器和再热器部件管件接头的数量和壁厚，随着锅炉容量的提高而成倍增加，600MW电站锅炉热器的最大壁厚已达13mm，接头总数超过数千个。传统的填充冷丝TIG焊的效率以远远不能满足实际生产进展的要求，必须采用效率较高的且保接头质量的溶焊方法。
　　1.4.厚壁容器
　　厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊厚壁容器对接缝的窄间隙埋弧焊是一种优质、高效、低耗的焊接方法。自1985年哈锅从瑞典ESAB公司引进第一台窄间隙埋弧焊系统以来，窄间隙埋弧焊已在我国各大锅炉、化工机械和重型机械等制造厂推广使用，近20年的实际生产经验表明，窄间隙埋弧焊确实是厚壁容器对接焊的最佳选择。
　　1.5大直径厚壁管生产中的高效焊接法
　　随着输送管线工作参数不断提升，大直径厚壁管的需求量急剧增加，制造这类管材量经济的方法是将钢板压制成形，并以1条或2条纵缝组焊而成。由于厚壁管焊接工作量相当大，为提高钢管的产量，通常采用3丝，4丝或5丝串列电弧高速埋弧焊。5丝埋弧焊焊接16mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达156m/h，焊接38mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达100mm/h。
　　2压力容器焊接质量的控制措施
　　2.1.焊工的管理
　　在压力容器的生产过程中对压力容器质量起到决定性作用的焊工不容忽视。因此，焊接压力容器的焊工必须按照《锅炉压力容器焊式考试规则》进行考试，取得焊工合格证后，才能在有效期间内担任焊接工作。焊工应按焊接工艺施焊。制造单位检查员应对实际的焊接工艺参数进行检查并做好记录。从事压力容器生产的焊工必须持证上岗。焊工必须通过相应考试取得焊工证，并在有效期内承担合格证规定范围内的焊接工作。持证焊工中断受监查设备的焊接工作六个月以上，必须重新考试并合格后，才能重新担任受监查设备的焊接工作。压力容器制造单位应建立焊工技术档案，这样可从焊工焊接业绩档案中全面了解每一名焊工的技术状况，便于管理和提出持证焊工免去重新考试的审请、定期组织焊工学习有关标准和法规等，制订焊工培训学习计划，不断提高焊工的技术业务水平，牢固树立产品质量第一的观点，确保压力容器的焊接质量。
　　2.2压力容器的组焊的主要质量要求
　　在压力容器上焊接的临时吊耳和拉盘的垫板等，应采用与压力容器壳体相同或在力学性能和焊接性能方面相似的材料，并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接。临时吊耳和拉盘的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑，并应按图样规定进行渗透检测或磁粉检测，确保表面无裂纹等缺陷。打磨后的厚度不应小于该部位的设计厚度。不宜采用十字焊缝。相邻的两筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开，其焊缝中心线之间的外圆弧长一般应大于筒体厚度的3倍，且不小于100mm。
　　2.3受压元件之间
　　受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的定位焊，若保留成为焊缝金属的一部分，则应按受压元件的焊缝要求施焊。
　　2.4压力容器焊接部位
　　压力容器主要受压元件焊缝附近50mm处的指定部位，应打上焊工代号钢印。对无法打钢印的，应用简图记录焊工代号，并将简图列入产品质量证明书中提供给用户。
　　2.5焊接接头返修的质量要求
　　应分析缺陷产生的原因，提出相应的返修方案。返修应编制详细的返修工艺，经焊接责任工程师批准后才能实施。返修工艺至少应包括缺陷产生的原因；避免再次产生缺陷的技术措施；焊接工艺参数的确定；返修焊工的指定；焊材的牌号及规格；返修工艺编制人、批准人的签字。同一部位的返修次数不宜超过2次。超过2次以上的返修，应经制造单位技术总负责人批准，并应将返修的次数、部位、返修后的无损检测结果和技术总负责人批准字样记入压力容器质量证明书的产品制造变更报告中。
　　2.6返修的现场记录
　　返修的现场记录应详尽，其内容至少包括坡口型式、尺寸、返修长度、焊接工艺参数、焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间、焊材牌号及规格、焊接位置等、和施焊者及其钢印等。求焊后热处理的压力容器，应在热处理前焊接返修；如在热处理后进行焊接返修，返修后应再做热处理。
　　2.7压力试验后需返修
　　压力试验后需返修的，返修部位必须按原要求经无损检测合格。由于焊接接头或接管泄漏而进行返修的，或返修深度大于1/2壁厚的压力容器，还应重新进行压力试验
　　3.我国焊接技术的新发展
　　3.1锅炉集箱密排接管的焊接技术
　　集箱筒体上焊有密排接管是其固有的特点，一台200MW电站锅炉集箱上接管的总数接近1万个，焊接任务量极其繁重。由于这些接管大多数是密排布置，接管的间距较小，焊接自动化的难度较大。长期以来，大多采用焊条电弧焊，但效率低下，且焊接质
　　量不易保证。近期，许多锅炉制造厂改用实芯焊丝或药芯焊丝气体保护半自动焊，效率可提高0.5~1倍，焊材节约20%~30%，但仍摆脱不了手工操作，因气体保护焊焊枪重量大于焊条电弧焊焊钳，焊工的劳动强度反而增加，因此，推广这种半自动焊的阻力较大，且必须探索更先进和实用的解决办法。从近期的发展趋势来看，焊接机械手和焊接机器人是实现集箱密
　　集接管焊接机械化和自动化的有效途径。
　　3.2集箱接管焊接机器人工作站。
　　集箱密排接管采用焊接机器人自动焊接理应是最佳的解决方案，不少锅炉制造厂，如“武锅”、“上锅”和“哈锅”曾从国外引进了集箱接管焊接机器人，但使用效果不甚理想。这主要归因于早期的焊接机器人功能达不到集箱密排接管焊接的技术要求。最主要的是必须掌握以下两项关键技术，即焊枪在待焊接管起弧点的自动检测精确定位及焊枪在焊接过程中自动跟踪接缝的轨迹；其次应当选定适于机器人焊接，并能确保焊缝质量的焊接工艺方法。图19示出近期研制成功的集箱接管焊接机器人工作站全貌。其由倒置安装的6轴机器人、悬臂横梁、轨道行走平车、翻转机、焊接电源和送丝机及中央控制器等组成，配备焊缝检测定位和接缝轨迹跟踪系统，确保焊枪在待焊接缝起始点准确定位，通过对电弧参数的控制自动跟踪接缝的轨迹。中央控制器可按预编程序协调控制工作站的所有模块。计算机软件则对机器人工作站各运动轴的动作进行程序控制和管理，并使其具有人机对话和故障诊断功能。该机器人工作站在20000mm行程内重复定位精度为0.2mm，机器人各轴的重复定位精度为0.1mm；适用的接管外径为25~150mm，接管最大高度为1000mm，接管壁厚为3~15mm；最小轴向和周向管间距为50mm；焊接工艺方法为优化脉冲MIG/MAG焊；如改用自保护药芯焊丝电弧焊可将管间距减小至35mm。按上述技术特性数据,这种机器人工作站可以满足大多数集箱接管焊接的技术要求。
　　参考文献：
　　[1]赵淑珍，驻厂监检中应加强压力容器焊接工艺的审查.《中国特种设备
　　安全》.2010(10):40-43.
　　[2]董正祥，刘峰，田为民，孙先强，王卫国，油田在用压力容器主要缺陷
　　分析及预防《中国特种设备安全》2010(10):56-58.

《压力容器的焊接与管理》

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