康 凯

（辽宁理工职业学院，辽宁锦州121007）

关于压力容器环缝封底焊接技术的探究

康 凯

（辽宁理工职业学院，辽宁锦州121007）

在分析研究中，对国内外压力容器环缝封底焊接技术进行了分析研究，了解压力容器环缝封底焊接技术对焊缝成形所造成的影响，希望能够真正发挥出环缝封底焊接技术在压力容器内的作用。

压力容器；环缝封底；焊接技术

压力容器与传统锅炉相比较，通常都是在高温高压状态下连续运行，因此，压力容器焊接位置质量，对于压力容器应用寿命具有直接性影响。压力容器在运行过程受压部位较多，例如汽包、集箱，要是由于焊缝质量问题进而造成容器出现泄露问题，所造成的后果将十分严重。根据有关部门统计发展，处理人为操作不当造成压力容器出现安全事故之外，剩余事故基本上都是由于焊接质量所造成。焊接位置出现问题主要集中在根部，根部要是并未焊透或者是具有裂纹，都会造成焊缝出现开裂情况。对封底焊接技术进行分析研究，能够有效提高压力容器制造质量，具有重要现实意义。

1 压力容器封底焊的概况

1.1 手工电弧焊

压力容器环缝封底焊接过程中，我国还是以手工电弧焊作为主要方法，例如压力容器内所应用到的蒸汽导管或者是汽包等，这些元件全部都是通过手工电弧焊进行封底。

蒸汽导管内壁厚底大约为70 mm，材料型号为X20CrMoWV121，半径为184 mm.压力容器内集箱所具有的半径较小，人根本没有办法进行其中进行封底焊接，所以就需要在集箱外面通过手工进行单面焊接。

汽包内壁厚度大约为80 mm，材料型号为BHW35.汽包在焊接过程中，内部焊条型号为结607低氢，外部焊条型号为08Mn2Mo.

1.2 埋弧自动焊

埋弧自动焊应用范围较多，例如西德公司所产生的核容器外部焊缝应用的就是该焊接方式。埋弧自动焊首先在根部需要通过手工焊接的方式，形成一个高度为10 mm的焊缝，进而通过埋弧自动焊的方式将其填平。背部焊接过程中，首先通过电弧对焊缝根根部进行处理，根部在经过打磨机探伤之后，通过手工或者是埋弧自动焊形成焊接。埋弧自动焊近几年在封底焊接上广泛应用，根部焊缝具有良好稳定性[1]。

2 压力容器低频脉冲TIG封底焊接实验

传统钨极氩弧焊在穿透方面所具有的能力要远远小于低频脉冲钨极氩弧焊。本文在分析研究过程中，主要分析低频脉冲封底焊一次最大熔透深度，同时探索焊接参数对焊接成形所造成的影响[1]。

2.1 焊接电弧与焊接参数

想要将压力容器根部进行焊接，保证焊接均匀，这就需要焊接单位参数制定较大。压力容器生产企业在对脉冲参数设定过程中，主要对电弧穿透能力进行确定，脉冲频率数学方程式应该为f=1/t；脉冲宽度数学比值应该为t1/t；脉冲能量转化方程式应该为：

其中，V表示焊缝焊接速度；U0表示电弧在焊接过程中所需要的平均电压；I4表示电弧在焊接过程中所需要的平均电流。

2.1.1 焊接电流

焊接电弧所具有的穿透能力与焊接电流之间有着十分紧密关系，焊接电流主要是由弧柱内气体热离子与电子二者之间所完成的离子传导。等离子弧柱是电磁炉作用所形成的，进而保证电弧在移动过程中能够形成等离子小孔。等离子在运动过程中会向小孔内进行移动，这样就能够发现等离子在传输过程中速度与电弧穿透深度之间有着十分紧密关联。这样就能够通过调整钨极尖端直径的方式，进而对电弧电流密度进行改变。钨极尖端直径要是超过1mm，电流之间密度就会显著减小。电弧所具有的吹力逐渐降低，熔断体积等离子小孔所具有的效应就会逐渐减小，根部钝边情况所发生的变化，主要是通过电弧在运行过程中所产生的热量对金属材料进行融化。

在这个情况下，就需要适当提升焊接速度，在短时间内将热量进行积集，这样才能够保证金属焊透。金属要是出现未焊透情况，焊接就属于非穿透电弧类别，焊缝背部在保护上面仅仅能够应用气体进行保护，这样保证温度停留时间较短，焊接金属表面不会出现氧化变化，热影响区域内也不会出现碳化物。低频脉冲形式在焊接过程中，主要出现的错误操作为以下三种：

一是，焊缝速度过快，非常容易出现未焊透问题；

二是，焊缝速度较快，金属表面容易出现烧穿问题；

三是，焊缝背面所形成的形状会出现不平整情况。

2.1.2 脉冲频率

脉冲频率主要受到焊缝波纹的直接性影响，由公式S=V×1/f就能够知道，方程式内的S主要表示焊缝不同波纹之间所具有的间距，脉冲频率在降低之后，不脉冲波纹之间所具有的艰巨也会适当降低。想要保证焊缝波纹间距较小并且仔细，低频脉冲焊接速度就应该适当降低。焊接连续在保证的时候，焊缝宽度应该控制在波纹间距的一半，同时焊缝宽度应该控制在2 cm上面。

从理论层面分析，高频低速焊接过程中，所得到的焊波更加细致，焊缝外形较为美观。科研人员在对不同频率脉冲热循环了解之后发现，低频脉冲在焊接过程中，温度所发生的变化范围较大，所起到的脉冲效果也十分明显。实验也对焊接电流进行了验证，在焊接速度相同的情况下，低脉冲频率所产生的热量要远远超过高脉冲频率所产生的热量，主要原因是由于脉冲频率在提升之后，脉冲变化时间快速减小，脉冲周期缩短，脉冲所起到的效果显著降低，热量无法有效集聚。所以，焊接厚度应该保持合理，应用低频脉冲，才能够充分发挥出脉冲焊接所具有的优势。

2.2 平板对接试验

2.2.1 试验设备

在试验过程中，所应该到的设备型号为LH-300等离子体弧焊机。改型号等离子弧焊机半径为1.5 mm，需要逐渐扩展到3.5 mm半径内。钨极尖端结构示意图如图2所示。喷嘴半径在增加之后，需要进入到钨板外，这样等离子弧所具有的压缩特征额、也就发生了改变。喷嘴压缩性能在减弱之后，电弧整体呈现圆锥形状[2]。在焊接之火，开关需要人工控制，进而对脉冲有关参数进行调节。

2.2.2 试板尺寸与装置

试验过程中所应用道德材料为A3钢，试验材料厚度为5 mm，试验板尺寸一共分为两种，分别是5× 50×300与10×50×300.试板需要安装在装置中间位置，应用螺钉对装置进行固定，装置中间位置上面具有保护孔，焊接过程中所应用的氩气就是保证间隙背部不出现间隙。

2.2.3 焊接参数与焊缝成形

本试验内所应用到的设备较为简陋，仅仅能够对脉冲电流进行调整，其他参数全部都是通过手动调控，例如脉冲频率、脉冲周期等，除脉冲电流其他参数出现误差的可能性较高。试验内所应用到的试板厚度不同、钝边宽度不同，所需要选择的焊接参数也就不同，这样所得到的结果也就不同[3]。

3 结束语

本文在对压力容器环封底焊接技术研究之后发现，压力容器封底在采取平板对接焊接技术之后，压力容器封底焊接质量显著提高。由于压力容器在焊接过程中，受到较多因素影响，所以操作人员在实际操作过程中，需要对影响因素进行有效控制，有效降低不良因素对压力容器环封底焊接所造成的影响，提高压力容器制造质量。

[1]贾伦.小直径容器内环缝自动MAG焊技术研究及应用[J].焊接技术，2015（11）：83-85.

[2]龚玉蛟.焊接新技术在锅炉压力容器制造中的应用[J].科技风，2011（02）：243-244.

[3]程峰.锅炉压力容器焊接自动化技术和应用[J].电焊机，2010（08）：28-34.

Research on Welding Technology of Pressure Vessel Joint Sealing Ring

KANG Kai
（Liaoning Polytechnic Career Academy，Jinzhou Liaoning 121007，China）

Based on the analysis of the domestic and foreign research，pressure vessel sealing ring seam welding technology are analyzed and studied，understand the pressure vessel girth welding sealing effect on weld formation caused by technology，hope to be able to really play the back ring seam welding technology in pressure vessel function.

pressure vessel；sealing ring；seam welding technology

TG441

A

1672-545X（2017）04-0112-02

2017-01-17

康凯（1980-），女，辽宁锦州人，教研室主任，硕士研究生，研究方向：汽车检测与维修