2023年化工壓力容器在環(huán)縫自動(dòng)焊中焊道余高過大的原因分析及其預(yù)防措施

2023年化工壓力容器在環(huán)縫自動(dòng)焊中焊道余高過大的原因分析及其預(yù)防措施摘要：文章介紹了化工壓力容器在生產(chǎn)制造過程中環(huán)焊縫焊接過程中出現(xiàn)的焊縫余高過大的問題，分析余高超標(biāo)產(chǎn)生的各種原因，并提出改進(jìn)的建議。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)焊；余高；焊接參數(shù)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，壓力容器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、冶金，核電，國防等工業(yè)領(lǐng)域及人們的日常生活中。壓力容器內(nèi)部常常是在高溫，高壓的環(huán)境中運(yùn)行。所以壓力容器的質(zhì)量就顯得尤為關(guān)鍵。在這其中，焊接是整個(gè)壓力容器制造過程中時(shí)間最長，最重要的工序之一。焊縫質(zhì)量直接決定了整個(gè)壓力容器的質(zhì)量和使用壽命，焊接質(zhì)量不好，不僅使壓力容器壽命大大縮短，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致爆炸，危急人們的生命，慘痛的教訓(xùn)比比皆是。筆者從事壓力容器生產(chǎn)制造工作，通過理論知識(shí)的研究和現(xiàn)場實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)埋弧自動(dòng)焊焊接過程中出現(xiàn)的焊縫余高過大問題進(jìn)行原因分析，并最終制定出相應(yīng)的預(yù)防措施。

埋弧焊是一重以電弧作為熱源的機(jī)械化程度很高的焊接方法，它有著生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量好，勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛使用。影響埋弧自動(dòng)焊焊縫形狀和尺寸的原因很多，但主要焊接參數(shù)有電弧電壓，焊接電流，焊接速度，預(yù)熱溫度，焊材直徑、焊件傾斜角度等，這些焊接參數(shù)需要進(jìn)行合理的匹配才能焊出外觀良好且沒有任何缺陷的焊縫。因此需了解各工藝參數(shù)對(duì)焊縫成型（尤其是余高）的影響，研究其規(guī)律以及與焊縫結(jié)晶過程的關(guān)系，才能解余高過大的問題。

1影響焊縫余高的原因

余高是指超出焊縫表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的高度。焊縫的余高使焊縫的橫截面增加，承載能力提高，并且能增加射線攝片的靈敏度，但卻使焊趾處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響焊縫質(zhì)量，所以一般余高不宜過高，通常情況下要求余高不能低于母材，其高度隨母材厚度增加而加大，但最大不得超過3mm。余高超標(biāo)分為連續(xù)超標(biāo)和斷續(xù)超標(biāo)兩種。影響焊縫余高的焊接參數(shù)有以下幾點(diǎn)：

1.1焊接電流：在其他參數(shù)條件不變時(shí)，余高與焊接電流變化成正比，即焊接電流增大，使焊絲熔化量增加，焊縫余高增加。

1.2電弧電壓：在其他條件不變的情況下，電弧電壓降低，使熔池中溫度降低，焊縫寬度減少變得高而窄，所以余高有所增加。電弧電壓增高，焊縫寬度增加，余高相對(duì)減小。在埋弧自動(dòng)焊時(shí)，電壓是依據(jù)電流來確定的，即一定的焊接電流要保持一定的電壓才能使電弧穩(wěn)定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有一定限度的，即要與電流相匹配。

1.3焊接速度：在其他條件不變的情況下，焊接速度減小，焊絲熔化量增加，焊縫余高也會(huì)增加。

1.4焊絲直徑：焊接電流、電弧電壓、焊接速度一定時(shí)，焊絲直徑不同，焊縫形狀也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)其他條件不變時(shí)，熔深與焊絲直徑成反比，隨著電流密度的增加，熔池熔化金屬量不斷增加，熔融金屬后排困難，熔深增加較慢，并隨著熔化金屬量的增加，余高增加且焊縫成形變差。

1.5焊絲伸長量：焊絲伸長量增加時(shí)，伸出部分的電阻熱增加，使焊絲熔化加快，焊縫余高增大。

1.6焊件傾斜角度：當(dāng)焊件傾斜，上坡焊時(shí)，熔化金屬在重力作用下有加強(qiáng)排出熔池傾向，因而余高有所增加。即隨著傾斜度的增加，焊縫余高明顯增加。

1.7焊絲傾斜角度：焊接時(shí)，調(diào)整設(shè)備上的操作機(jī)頭，使焊絲在焊接方向上后傾一個(gè)角度時(shí)，電弧也跟著傾斜一個(gè)角度，電弧向后吹力增加，對(duì)熔池底部金屬液體排出作用加強(qiáng)，余高增加。

1.8焊劑堆散高度：埋弧焊焊劑堆高高度一般在25-40mm，焊劑堆高越大，焊縫余高越高。

在整個(gè)環(huán)焊縫的焊接過程中，因其工況和縱縫焊縫不同，還需考慮其他因素?？v縫焊接時(shí)焊接件不動(dòng)，由焊接操作機(jī)行走，焊接熔池的形成和結(jié)晶是處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的，比較容易控制和觀察。一般設(shè)備不大，有時(shí)候還可以近距離操作。而在環(huán)縫焊接時(shí)（U型坡口），窄間隙焊接設(shè)備比較龐大，且筒節(jié)直徑也都很大，人也需要在幾米高的高度上進(jìn)行焊接環(huán)縫。焊接操作機(jī)的機(jī)頭不動(dòng)，焊件在托輥上做旋轉(zhuǎn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，因此可以說焊接熔池的形成和結(jié)晶的過程是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下完成的。環(huán)縫焊接時(shí)焊絲與焊件的相對(duì)位置非常關(guān)鍵，焊接時(shí)筒體在托輥上轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)縫焊接時(shí)熔池和結(jié)晶位于高點(diǎn)水平處，其目的是使熔池的結(jié)晶過程盡可能處于水平狀態(tài)，鐵水流動(dòng)性小，減少重力的影響，利于成形。這樣不但可以使焊縫成型美觀，還可以保證焊接質(zhì)量。一般焊件的直徑越大，允許焊絲的偏心量就越大，焊絲的偏心量使焊絲一直處于“上坡焊”的位置，目的是使焊縫有足夠的熔深。這樣一則可以減小熔深，避免燒穿，二則使得焊縫成型美觀。

焊接環(huán)縫時(shí)，因?yàn)橥搀w回圓效果不好，會(huì)造成筒體圓度差較大，在某些局部位置就會(huì)形成實(shí)際的電弧長度變化（即電弧電壓變化）。在焊接處位置亦形成了局部筒體的曲率差異，但是焊絲偏心量不能隨著局部曲率改變微調(diào)。這些不同造成了環(huán)焊縫的焊縫余高超標(biāo)較為普遍。在焊接開X型坡口的內(nèi)表面環(huán)焊縫時(shí)，因?yàn)閮?nèi)表面和外表面的直徑不同的，成型要求的焊接參數(shù)值也不同，這就要求在焊接過程中改變焊絲的偏心量d和各項(xiàng)焊接參數(shù)值。但是焊接過程中某些操作者為了省事，往往在環(huán)縫的內(nèi)部和外部焊接時(shí)采用相同的焊接參數(shù)。再加上焊接內(nèi)表面環(huán)焊縫時(shí)不如外表面焊縫容易觀察焊接操作機(jī)、送絲速度、焊接速度以及焊絲與焊件的相對(duì)位置等，這就造成了內(nèi)表面環(huán)焊縫的余高超標(biāo)最為常見。

2預(yù)防措施

預(yù)防焊縫余高超標(biāo)的主要措施是嚴(yán)格按照經(jīng)評(píng)定合格的焊接工藝指導(dǎo)書施焊，尤其要注意焊接電流、電弧電壓和焊接速度這三個(gè)參數(shù)，一定要想換匹配，另外對(duì)焊絲伸出長度，焊件傾斜角度，焊劑堆散高度也需要注意。對(duì)開坡口的角度加強(qiáng)控制，焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制線能量在允許范圍內(nèi)。注意筒體回圓的質(zhì)量控制，減少不圓度。加強(qiáng)對(duì)裝配質(zhì)量的控制，尤其要控制好錯(cuò)邊量和裝配間隙這兩個(gè)要素，保證間隙均勻一致，鈍邊對(duì)齊。焊接時(shí)，操作者要加強(qiáng)對(duì)焊接情況的觀察，精力集中，焊接時(shí)作好記錄，及時(shí)總結(jié)焊接參數(shù)對(duì)焊縫余高的影響。

3結(jié)束語

本文主要分析了焊縫余高與各種焊接參數(shù)之間的關(guān)系，需要指出的是，影響焊縫余高因素有很多，在處理余高的這個(gè)問題時(shí)，應(yīng)該考慮多方面的因素。尤其是在實(shí)際的制造過程中，針對(duì)不同的材質(zhì)，不同厚度的鋼板，以及各種焊接位置，現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境，技術(shù)人員要通過不斷摸索，設(shè)計(jì)和制定出不一樣的焊接參數(shù)來使得化工壓力容器完全滿足客戶的不同要求。壓力容器的生產(chǎn)制造單位，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行各種驗(yàn)證性試驗(yàn)，編制產(chǎn)品焊接工藝時(shí)尋找出最佳的焊接參數(shù)，不斷改進(jìn)焊接工藝，從而提高埋弧自動(dòng)焊的焊接質(zhì)量。