低温压力容器焊接制造研究

                                                                                                   

摘要：在低温条件下工作的压力容器设备的应用安全，与制造容器设备的材料以及焊接技术有着直接的联系，尤其是在进行焊接接头低温冲击的过程中，对韧性存在特殊的要求，必须符合相应标准。当前在进行低温压力容器焊接制造的过程中，还是存在一定的问题，需要对这些问题进行深入的分析，并且采取有效的措施来解决这些问题，才能提高压力容器的应用安全性，确保容器在低温条件下也能正常使用。文章就低温压力容器的焊接制造进行相关的分析和探讨。关键词：低温；压力容器；焊接制造；分析研究当前在进行低温压力容器焊接制造的过程中，主要应用了低温钢材料，这种材料可以制造-20～-253℃低温下工作的压力容器管道。这种材料在低温条件下，能够保持足够的韧性，可以对自身的脆性进行转变，能够适应低温条件，低温钢主要是应用在石油化工产业中。这种材料主要存在两种类型：一是，这种材料中含有一些特殊元素，可以抑制脆性转变为有益元素。二是，这种材料在应用的过程中效果比较好，制作出来的压力容器性能具有一定的优势，在应用的过程中比较稳定[1]。1低温压力容器的材料选择1.1受压元件在进行低温压力容器制造的过程中，选用的钢材料质量会直接关系到容器的使用效果，这种材料主要分为三种类型，不同的温度下可以选用不同的材料类型。钢材料在低温的状态下会出现失效的问题，导致这种问题出现的主要原因是因为脆性断裂。钢型材料一直处于低温条件下，如果有足够的缺口，或者是缺陷问题，都会导致材料出现断裂的现象。AKV作为钢材料低温条件下的冲击值，是钢材料出现缺口或者缺陷问题，在低温条件下出现变形能力，对裂纹进行拓展的一种敏感性能，是低温韧性的一种反应值，因此在进行材料选择的过程中，应该重点关注低温韧性的选择。在进行压力容器制作时，需要在足够的低温韧性条件下，选择强度比较好的钢材料，才能提高压力容器的质量[2]。1.2非受压元件在进行材料选择的过程中，容器的非受压元件材料的低温韧性必须与焊接接头的性能相匹配，在进行容器制造的过程中，支座的材料选择是非常重要的，因为支座材料的低温韧性要与受压元件选择相同的材料，在制作的过程中，设定温度不能高于-70℃。支座材料的低温韧性能力，要比受压元件低1个等级，需要确保材料适用于设定温度高于-70℃，低于-20℃的容器制作。因为在进行材料安装的过程中，会受到周边环境温度的影响，所以应该对环境因素进行重点考虑[3]。2低温压力容器的焊接技术应用在进行低温压力容器焊接的过程中，需要对钢材料进行调质处理，处理后的钢材料有很细的晶粒度，接头组织处同样含有很细的晶粒度，并且形成了较大的晶界面积。在进行焊接的过程中，影响焊缝的强度以及冲击韧性的主要因素是焊接线的能量以及焊接材料的选择，包括在焊接的过程中选用的操作方法。如果在焊接的过程中，电流增大、速度减小就会导致焊接线的能量增大，一旦能量增大，冷却凝固降低，就会使焊缝的厚度增加，导致晶界面积减小，焊缝的晶粒之间会出现连续的碳化物析出现象，导致低温冲击韧性能力下降。新焊接道对上一层的焊接道存在回火作用，正常线能量的回火作用会提高焊缝的性能，但是线能量过大会导致回火温度增高，会降低低温冲击性指标[4]。当前在进行低温焊接的过程中，主要采用焊条电弧焊进行焊接，需要正确的选择焊接的材料，并且对电焊的条牌号进行确定，才能保证焊接的接头在低温作用下依然保持相应的性能。需要对合金系统进行选择，确定化学成分，为低温性能提供依据。因此在进行焊接的过程中，应该选用韧性比较好的特定合金系统以及焊条材料，才能保证焊接的质量。根据现有的实际证明，在进行焊接的过程中，必须选择正确的材料和控制线的能量，需要重视控制线能量的选择。在进行焊接工艺选择的过程中，需要根据材料具体的性能选择相应的工艺，才能提高焊接的质量，要通过实验的方式，对焊接作业进行确定[5]。要选用技能比较熟练的焊接工作人员进行相关的操作，在焊接的过程中需要严格的按照相关的规定进行各项作业。因为焊接材料的质量代表着所制作设备的接头质量，在进行材料选择的过程中，必须符合相应的要求。在进行焊接的过程中，需要满足焊接根部焊头的要求，坡口的间隙不应该过大，应该减少焊缝之间的填充量，避免因为焊接应力过大出现裂纹问题，但是焊接应力过小，也会导致焊缝产生缺陷问题，因此应该正确的选择坡口的形式和尺寸，才能真正提高焊接作业的质量[6]。3无损检测技术在低温压力容器制造过程中的应用3.1材料检测在进行压力容器制造的过程中，需要对生产材料进行无损检测，因为低温容器的生产材料与其他容器的生产材料不同，这种材料最大的特点，就是所有的材料都要经过低温夏比冲击实验的检验之后才能进行正式生产。低合金钢板和不锈钢板材料是容器外壳制造的主要材料，对这些材料进行检测，主要是采用超声波检测的方法，在检测的过程中，需要按照国家制定的标准进行各项操作，检查的方向主要是材料在生产制造，以及加工和组合过程中产生的裂缝和断裂线等问题。在对不同制作材料进行检查的过程中，检测等级存在一定的差异，低合金钢板材料属于三级钢板材料，二级钢板材料主要是不锈钢钢板材料。3.2超声检测在进行低温容器壳体组装的过程中，需要进行对接焊缝作业，会出现气孔和裂缝问题，在对这些问题进行检测的过程中，需要采用无损检测的方式。要对内部和表面进行检测，虽然都采用了无损检测法，但是检测的过程中存在一定的差异，通常在表面采用磁粉与渗透的检测方式，在内部采用超声检测法。因为容器的壳体是夹层型，很难被检测，所以在检查的过程中需要提高检测的标准。3.3渗透检测在对容器中的接头和对接焊缝等角落进行检测的过程中，如果经过超声与射线检测之后，依然没有达标的，就需要进行渗透检测。在检测的过程中，需要对受压元件和非受压元件进行重点检测，要想保证检测操作的顺利进行，应该按照技术指标进行相关的检测。在检测之前，需要对容器的表面进行打磨，确保检测区域能够平滑，才能顺利的进行各项操作。4结语综上所述，压力容器设备在工业生产的应用非常重要。因此应该正确的选择压力容器的制作材料，采用先进的焊接技术，才能保证设备在应用的过程中，更加的安全稳定。在进行设备检测的过程中，应该严格的按照相应的标准，对设备的应用性能进行检测，才能完善设备的各项性能，确保设备在应用的过程中发挥更大的作用。

需要结合国内外先进的经验，根据实际制作现状，对制造技术和焊接技术进行改善和优化，才能提高我国现有的工业制造水平，推动工业的发展。

参考文献：

[1]陈晶，陈国栋.低温压力容器的焊接制造解析[J].化工管理，2019(14):147-148.

[2]王珩.浅析低温压力容器的焊接制造[J].时代农机，2018,45(12):197.

[3]杨晓冬，赵钰，樊志勤，等.大型压力容器制造用09MnNiDR低温钢的焊接工艺评定[J].机械制造文摘(焊接分册),2017(03):25-28.

[4]李东.低温管道与低温压力容器设计问题[J].黑龙江科学，2016,7(05):56-57.

[5]张超.低温压力容器制造用钢及其焊接特点和检测要求[J].中国建筑金属结构，2013(02):40-41.

[6]陈学东，崔军，章小浒，等.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望[J].压力容器，2012,29

(12):1-23.作者：杨朋 单位：山东国辰实业集团有限公司

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