李靜坤

【摘 要】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤為迅速，壓力容器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其工作環(huán)境也變得越來(lái)越復(fù)雜。截至目前，我們壓力容器的壓力從高真空到幾萬(wàn)個(gè)大氣壓，溫度也從低溫到高溫發(fā)展，尺寸也變得越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。同時(shí)在壓力容器中一般都是盛放易燃易爆、有毒物體，因此一旦發(fā)生事故，必然給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命帶來(lái)不可估量的威脅，因此加強(qiáng)壓力容器焊接制造控制尤為關(guān)鍵，做好焊接應(yīng)力分析也十分必要。本文就壓力容器概念和制造入手分析，提出了焊機(jī)應(yīng)力產(chǎn)生的原因和危害，并加以控制，以供同行工作參考。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；焊接；生產(chǎn)；制造

焊接作為壓力容器制造生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)制造工作開(kāi)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其焊接應(yīng)力控制是否合理直接決定著壓力容器的整體性和應(yīng)用質(zhì)量。但是在焊接的過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)不同、大小不一的焊接應(yīng)力，給壓力容器制造和使用帶來(lái)一定影響，為了解決這一問(wèn)題，在目前的壓力容器焊接中需要我們認(rèn)真分析焊機(jī)質(zhì)量，做好相關(guān)的處理和管理工作，以供同行參考。

1.壓力容器概念

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓力容器設(shè)計(jì)、制造和管理方法日益趨于成熟。尤其是在近幾年來(lái)，隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和制造理論的不斷出現(xiàn)，壓力容器制造和生產(chǎn)也形成了新的方式，為壓力容器的生產(chǎn)和制造提供了基礎(chǔ)。壓力容器作為一項(xiàng)涉及專業(yè)多、學(xué)科復(fù)雜的綜合性結(jié)構(gòu)，這就需要我們?cè)诠ぷ髦姓J(rèn)真的分析其概念、特點(diǎn)，以保證焊接質(zhì)量能夠達(dá)到工作預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)要求。

1.1壓力容器概念

所謂的壓力容器主要指的是盛裝各種氣體、液體的一種儀器，是一種能夠承載一定壓力的密封設(shè)備。截至目前，我們?cè)谏钪谐Ｒ?jiàn)的貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器和換熱容器等都是壓力容器的一種。

1.2壓力容器的作用

壓力容器在目前的社會(huì)發(fā)展中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要應(yīng)用在石油化工業(yè)、能源運(yùn)輸業(yè)、科研、軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之中，對(duì)于各個(gè)部門都起著重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，壓力容器是由筒體、密封元件、開(kāi)孔、承壓、支座、接管等部分構(gòu)成的，此外其有些裝置上面還需要設(shè)置安全裝置、計(jì)量表等輔助元件，這些元件的應(yīng)用對(duì)于保證壓力容器應(yīng)用質(zhì)量和壽命極為重要，也是壓力容器安全、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

2.壓力容器焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因和處理措施

我國(guó)現(xiàn)行的壓力容器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還存在著一定的不足，諸多部分的內(nèi)容已經(jīng)直接應(yīng)用在分類之中，但是其限制與影響較為嚴(yán)重。在目前的設(shè)計(jì)工作中，由于應(yīng)力的限制使得容器本身的體積、形狀經(jīng)常會(huì)發(fā)生一定的變形，必要的時(shí)候還會(huì)影響到應(yīng)力結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此在目前的工作中，我們需要以實(shí)際情況加以總結(jié)和分析，使得工作中的各項(xiàng)要素都能夠滿足預(yù)計(jì)需要，避免了壓力容器在應(yīng)用中存在的不足。截至目前，我們?cè)诠ぷ髦谐Ｒ?jiàn)的壓力容器焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因和危害主要有以下方面：

2.1壓力容器焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因

在壓力容器生產(chǎn)和制造的過(guò)程中，焊接和熱處理是制造工藝中一項(xiàng)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)設(shè)備使用質(zhì)量的保證基礎(chǔ)。目前的壓力容器焊接工作中，常見(jiàn)的應(yīng)力現(xiàn)象主要有三種，這三種應(yīng)力的出現(xiàn)和產(chǎn)生主要是由于焊縫接頭受熱、受冷過(guò)快而造成的應(yīng)力現(xiàn)象，這種應(yīng)力現(xiàn)象按照產(chǎn)生的熱應(yīng)力不同而造成的應(yīng)力體系。如果焊接工藝控制不當(dāng)，這些應(yīng)力過(guò)大將導(dǎo)致裂紋萌生。另外，由于下料尺寸公差等級(jí)不高及材料冷熱加工成型工藝不當(dāng)。將使受壓部件的成形尺寸越差，若再采用強(qiáng)制組裝焊接的方法。還將引起附加的強(qiáng)制組裝應(yīng)力 所有這些應(yīng)力在一定條件下，影響著焊接結(jié)構(gòu)的性能。

2.2焊后熱處理

焊后熱處理，也稱降低應(yīng)力熱處理或降低應(yīng)力退火。這一方法早已被用來(lái)作為提高焊接產(chǎn)品質(zhì)量的手段.并在世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程里作了具體規(guī)定。然而對(duì)此使用的術(shù)語(yǔ)還不太統(tǒng)一，以前一般稱之為退火，現(xiàn)在，通常稱“焊后熱處理” 焊后熱處理分為局部焊后熱處理和整體焊后熱處理。GB150一98（鋼制壓力容器》的“制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收”章節(jié)對(duì)需要進(jìn)行焊后熱處理的容器進(jìn)行了具體的闡述。

2.2.1整體焊后熱處理

整體焊后熱處理分為整體爐內(nèi)焊后熱處理和整體爐外焊后熱處理：

整體爐內(nèi)焊后熱處理當(dāng)條件許可時(shí) 可以將整個(gè)容器放入加熱爐內(nèi)進(jìn)行整體熱處理。一般來(lái)說(shuō)，整體爐內(nèi)焊后熱處理降低應(yīng)力效果比較好，特點(diǎn)是加熱和保溫均勻.溫度場(chǎng)易于控制.降低應(yīng)力的程度可以通過(guò)溫度高低和保溫時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)。但值得注意的是，熱處理是一個(gè)比較復(fù)雜的程序，它不僅消耗大量的能源。而且熱處理進(jìn)行不當(dāng)（如時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度過(guò)高等），還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)和金屬組織帶來(lái)不利的影響。

2.2.2局部焊后熱處理

局部焊后熱處理例如對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)行降低應(yīng)力處理。局部降低應(yīng)力處理不是簡(jiǎn)單應(yīng)用局部烘烤的辦法，而是對(duì)整體環(huán)縫進(jìn)行處理。它適用于大型容器或結(jié)構(gòu)不能整體焊后熱處理的場(chǎng)合，由于運(yùn)輸上的限制，必須在現(xiàn)場(chǎng)組裝的場(chǎng)合及現(xiàn)場(chǎng)的管道焊接等。局部焊后熱處理可分為下面幾種。

遠(yuǎn)紅外線輻射加熱法：此法與整體爐外焊后熱處理中的遠(yuǎn)紅外線輻射片加熱法相同，只是加熱的方式也可在容器或管道的外部。遠(yuǎn)紅外線電加熱器的形式也多種多樣。有框式、片式、履帶式、繩式、指式等。這些加熱器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，節(jié)電效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，還帶有測(cè)溫控溫設(shè)施，靈活性比較大，對(duì)于焊縫返修和現(xiàn)場(chǎng)安裝檢修時(shí)進(jìn)行局部焊后熱處理，具有一定的優(yōu)越性。

2.2.3整體爐外焊后熱處理

當(dāng)不具備大型加熱爐，或容器在現(xiàn)場(chǎng)施工組焊而又需要整體焊后熟處理時(shí)，這就需要進(jìn)行整體爐外焊后熱處理。整體爐外焊后熱處理的一種方法是容器內(nèi)采用遠(yuǎn)紅外線輻射電加熱法。這種方法是采用高溫遠(yuǎn)紅外線加熱片.在容器內(nèi)部用支架將加熱片合理布置，利用熱電偶測(cè)溫，溫控儀控溫，在容器外覆蓋保溫氈保溫的方法。其特點(diǎn)是靈活性較大，設(shè)備投資少；但操作比較麻煩，而且需要比較精確地計(jì)算熱處理所需功率，并根據(jù)容器結(jié)構(gòu)合理布置加熱片和選擇測(cè)溫點(diǎn)。在不具備大型加熱爐的條件下仍不失為一種較好的整體焊后熱處理的方法，適用于內(nèi)件較少的容器。

2.3機(jī)械降低應(yīng)力處理方法

機(jī)械降低應(yīng)力處理主要是采用振動(dòng)方法。用振動(dòng)處理調(diào)整降低焊接殘余應(yīng)力法，就是在被處理的構(gòu)件上施加一個(gè)激振力，強(qiáng)迫構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，能強(qiáng)化金屬基體，降低殘余應(yīng)力并使結(jié)構(gòu)尺寸精度得到穩(wěn)定。多實(shí)驗(yàn)證明，用振動(dòng)方法降低殘余應(yīng)力的效果可以達(dá)到70%左右。更重要的是它克服了熱處理降低應(yīng)力所引起的尺寸變化（變形）和耗資、耗能大等缺點(diǎn)，人工費(fèi)僅為熱處理的20%左右，能源耗費(fèi)僅為熱處理的5%，而且處理周期短（只需幾十分鐘，而熱處理周期需十幾小時(shí)）。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面的分類介紹，不難看出，這些方法各自都有其獨(dú)特的一面，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中運(yùn)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況綜合考慮耗資、耗能、工時(shí)等多方面因素，選用最適用的處理方法，以達(dá)到最佳處理效果。

【參考文獻(xiàn)】

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