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摘要：热交换器的制造中，往往由于管板刚性不足（管板较薄）、组装与施焊的顺序不当、坡口形式、焊接熔敷量过大、焊接工艺参数选择的不合理，易引起管板焊接变形。现分别就压力容器制造工艺、压力容器管板焊接变形的形式及原因以及压力容器管板焊接变形的控制措施进行了探讨。
关键词：压力容器；管板焊接；变形；措施
中图分类号：TH49文献标识码： A
引言
在能源工业、军工工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中,都普遍的使用到了压力容器。常见的压力容器主要有封头、筒体、密封元件、法兰、接管、开孔、支座等部件构成。因为压力容器属于危险性比较高的一类物品,很容易出现燃烧起火、爆炸等情况,对相关人员和单位造成一定的经济损失和伤害。因此在压力容器制作的过程中,对密封性要求非常的高。为了有效的避免因为各种不利因素对导致压力容器的密封性降低,本文对压力容器管板焊接变形的控制措施进行讨论。
一、压力容器制造工艺
一般情况下,压力容器根据使用途径的不同,可以分成不同的种类。比如根据反映工艺流程的不同可以分为换热容器、反映容器、贮运容器、分离容器等,根据盛装的物质的不同可以分为有毒、易燃、剧毒、非易燃、无毒等类型,根据压力承受等级可以分为高压容器、中亚容器、超高压容器、低压容器等。在压力容器制造的过程中,主要分为下面几道工序,具体为:切割工序、划线工序、原材料的验收工序、机加工工序、除锈工序、组对工序、滚制工序、无损检测工序、焊接工序、总检工序、开孔划线工序、压力试验工序、热处理工序、防腐工序等。在对压力容器焊接的过程中,不同的焊接区域使用不同的焊接方法,在确定焊接工艺时,首先要对焊接工件的牌号、材质、化学成分、焊接结构的种类、焊接的性能等方面的内容来进行确定。确定好焊接工艺后,要对焊接方法进行确定,常见的焊接方法有埋弧焊、手弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊等,因为可以使用的焊接方法非常的多,在焊接的过程中要根据实际情况确定出需要使用的焊接方法,焊接方法确定完成后,再制定出详细的焊接工艺参数,不同的焊接工艺所使用的焊接参数是不相同的。
二、压力容器管板焊接变形的形式及原因
1、管板焊接变形的不利影响及的形式
管板密封不严，管子拉脱是焊接变形造成的不利影响；管板焊接变形常见的有以下几种形式：
1.1管板与壳体焊接后的角变形；
1.2管板面拱形变形；
1.3管板波浪变形。
其中，管板与壳体焊接后的角变形引起了管板面的拱形变形和管板面波浪变形。
2、管板焊接变形的原因
筒体与管板焊接的横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布是导致管板焊接变形的主要原因；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V型坡口，在焊接时，焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，从而导致构件平面的偏转，所以这是一个绝对的客观存在的变形。
管板与筒体焊接熔敷金属的填充量的正面和背面的缝上是不同的，导致在偏转平面元件，所以这是一个绝对的客观存在的失真焊接角变形主要由两种变形组成，即筒体与管板角度变化和管板本身的角变形，前者相当于两个工件对接焊接引起的角变形，后者相当于在管板上堆焊时引起的角变形；而焊接变形的大小主要取决于管板的刚性、坡口角度、焊缝截面形状、焊接线能量、熔敷金属填充量焊接操作等。根据多年工程实践总结出引起焊接变形的原主要有有以下几方面：
2.1焊接方向不按规范实施；
2.2焊接参数不合理，引起局部过热；
2.3组装与施焊的顺序未按照规范进行；
2.4辅助措施不适当。
根据管板变形的原因及其影响因素，在双面焊在管板焊接不能实现的现实基础上，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换熱管，因此，管板与壳体管板焊接，应考虑减少热量，增加管板刚性，以减少变形。
三、压力容器管板焊接变形的控制措施
1、对压力容器管板的蛤蚧层数进行控制,在对压力容器管板进行焊接的过程中,角变形情况和焊接的层数有密切的联系,焊接层数越高,变形就越大,所以在焊接压力容器管板的过程中,要控制好焊接的层数,尽可能的降低焊接层数,同时在不影响压力容器管板焊接质量的前提下,尽可能的降低焊角的高度。多层焊角变形的具体规律如图1所示。
图1 角变形和焊接层数之间的关系
2、在焊接压力容器管板的过程中,要对坡口角度进行控制。一般情况下,焊接面的形状和破口角度会对焊接接头角度的变化产生非常大的影响,焊接接头的下部和上部的横向收缩量随着坡口角的逐渐变大而变大,所以在不影响焊接质量的前提下,要尽量的降低坡口角的大小。
3、要按照正确的安装次序进行作业。在进行组装时,首先把拆流板、定矩管、拉杆安装到管板上,再使用管子穿过,把管束装到筒体中,使用管板和简体组队,然后对另一头的筒体和管板进行组队,把管子从管板中引出来,并把伸出距离调整到规定的距离标准。
4、对焊接的工艺参数进行控制。在对压力容器管板进行焊接的过程中,为了防止因部位区域温度过高产生形变的情况,要尽可能的使用比较小的参数进行焊接。
5、对筒体和焊接管板进行焊接。在对筒体和管板进行焊接的过程中,要使用分段焊接的方法对不同层次的焊缝进行处理。各个焊缝之间要相互分开,从两端往中间使用交叉焊接的方法进行焊接。各个焊缝直接要错开180度。
6、管板和管子的焊接次序。在对管子和管板进行焊接时,要先从焊接管板中间的位置进行焊接,焊接管子的数量要大于总焊接数量的1/3,其中一端管板焊接完场一半时,在对另一头进行焊接,在焊接完成后再将刚才未完成的一段焊接完成。
7、对剩余的管头进行焊接。在对其余的管头进行焊接时,要先从筒体和管板的环缝端进行焊接,并且逐层的向外进行焊接,在焊接的过程中要使用交叉焊接的方法从两端往中间进行焊接,焊接的过程中要保持对称。
8、在焊接过程中使用到的辅助方法。在对压力容器管板进行焊接的过程中,常用的辅助方法有下面三种,一是为了防止形变,可以使用一个刚性比较高的零件进行固定,二是在管板的中间使用一个比较长的螺栓穿过,并使用螺母对两端进行固定。
9、在对飞淬硬金属进行焊接时,为了降低焊接热场的分布大小,防止出现因受热不均匀而产生形变的情况发生,可以使用强制冷却的方法进行作业。
10、加强人员管理
10.1工艺人员应对换热器的管板焊接作为工艺检查和指导的工作重点，特别是现场的焊接指导工作；
10.2部门领导应将管板的焊接工作当作重点任务来安排，安排合适的人员并增加重视程度。安排工作时应明确告知，管板焊接造成变形的危害性；
10.3焊工班组应加强管板焊焊接变形和防变形措施宣传，冷作和焊接操作人员的技术素质和操作技能，加强每一位冷作和焊接操作员工管板焊接变形的学习和防犯意识。
10.4具体负责相关设备的冷作和焊接操作人员要有责任心，必须严格按照工艺和规范操作；相互间与工艺技术人员间加强交流，及时总结，提高防止管板焊接变形的理论、技能和经验水平；
结束语
经过大量的生产实践证明, 对于列管式换热器、空气加热器等类压力容器的制造加工,采用上述焊接顺序以及焊接参数, 并配以适当的辅助措施, 可以有效地控制管板的焊接变形。对于上述措施，要求各部门严格按照要求执行，凡没有按照要求造成重大问题的，将追究其责任；对于提出改进措施经使用的人员将申报总经理进行奖励。
参考文献
[1] 韩继东,王丽.立式圆筒形钢制储罐焊接变形在焊接上的控制[J].山西建筑.2008(23).
[2] 张促进 探讨控制压力容器管板焊接变形的方法［M］.湖北：湖北科学技术出版社，2008.
[3] 韩继东,王丽.立式圆筒形钢制储罐焊接变形在焊接上的控制[J]. 山西建筑. 2008(23)
关键词：压力容器；管板焊接；变形；措施
中图分类号：TH49文献标识码： A
引言
在能源工业、军工工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中,都普遍的使用到了压力容器。常见的压力容器主要有封头、筒体、密封元件、法兰、接管、开孔、支座等部件构成。因为压力容器属于危险性比较高的一类物品,很容易出现燃烧起火、爆炸等情况,对相关人员和单位造成一定的经济损失和伤害。因此在压力容器制作的过程中,对密封性要求非常的高。为了有效的避免因为各种不利因素对导致压力容器的密封性降低,本文对压力容器管板焊接变形的控制措施进行讨论。
一、压力容器制造工艺
一般情况下,压力容器根据使用途径的不同,可以分成不同的种类。比如根据反映工艺流程的不同可以分为换热容器、反映容器、贮运容器、分离容器等,根据盛装的物质的不同可以分为有毒、易燃、剧毒、非易燃、无毒等类型,根据压力承受等级可以分为高压容器、中亚容器、超高压容器、低压容器等。在压力容器制造的过程中,主要分为下面几道工序,具体为:切割工序、划线工序、原材料的验收工序、机加工工序、除锈工序、组对工序、滚制工序、无损检测工序、焊接工序、总检工序、开孔划线工序、压力试验工序、热处理工序、防腐工序等。在对压力容器焊接的过程中,不同的焊接区域使用不同的焊接方法,在确定焊接工艺时,首先要对焊接工件的牌号、材质、化学成分、焊接结构的种类、焊接的性能等方面的内容来进行确定。确定好焊接工艺后,要对焊接方法进行确定,常见的焊接方法有埋弧焊、手弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊等,因为可以使用的焊接方法非常的多,在焊接的过程中要根据实际情况确定出需要使用的焊接方法,焊接方法确定完成后,再制定出详细的焊接工艺参数,不同的焊接工艺所使用的焊接参数是不相同的。
二、压力容器管板焊接变形的形式及原因
1、管板焊接变形的不利影响及的形式
管板密封不严，管子拉脱是焊接变形造成的不利影响；管板焊接变形常见的有以下几种形式：
1.1管板与壳体焊接后的角变形；
1.2管板面拱形变形；
1.3管板波浪变形。
其中，管板与壳体焊接后的角变形引起了管板面的拱形变形和管板面波浪变形。
2、管板焊接变形的原因
筒体与管板焊接的横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布是导致管板焊接变形的主要原因；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V型坡口，在焊接时，焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，从而导致构件平面的偏转，所以这是一个绝对的客观存在的变形。
管板与筒体焊接熔敷金属的填充量的正面和背面的缝上是不同的，导致在偏转平面元件，所以这是一个绝对的客观存在的失真焊接角变形主要由两种变形组成，即筒体与管板角度变化和管板本身的角变形，前者相当于两个工件对接焊接引起的角变形，后者相当于在管板上堆焊时引起的角变形；而焊接变形的大小主要取决于管板的刚性、坡口角度、焊缝截面形状、焊接线能量、熔敷金属填充量焊接操作等。根据多年工程实践总结出引起焊接变形的原主要有有以下几方面：
2.1焊接方向不按规范实施；
2.2焊接参数不合理，引起局部过热；
2.3组装与施焊的顺序未按照规范进行；
2.4辅助措施不适当。
根据管板变形的原因及其影响因素，在双面焊在管板焊接不能实现的现实基础上，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换熱管，因此，管板与壳体管板焊接，应考虑减少热量，增加管板刚性，以减少变形。
三、压力容器管板焊接变形的控制措施
1、对压力容器管板的蛤蚧层数进行控制,在对压力容器管板进行焊接的过程中,角变形情况和焊接的层数有密切的联系,焊接层数越高,变形就越大,所以在焊接压力容器管板的过程中,要控制好焊接的层数,尽可能的降低焊接层数,同时在不影响压力容器管板焊接质量的前提下,尽可能的降低焊角的高度。多层焊角变形的具体规律如图1所示。
图1 角变形和焊接层数之间的关系
2、在焊接压力容器管板的过程中,要对坡口角度进行控制。一般情况下,焊接面的形状和破口角度会对焊接接头角度的变化产生非常大的影响,焊接接头的下部和上部的横向收缩量随着坡口角的逐渐变大而变大,所以在不影响焊接质量的前提下,要尽量的降低坡口角的大小。
3、要按照正确的安装次序进行作业。在进行组装时,首先把拆流板、定矩管、拉杆安装到管板上,再使用管子穿过,把管束装到筒体中,使用管板和简体组队,然后对另一头的筒体和管板进行组队,把管子从管板中引出来,并把伸出距离调整到规定的距离标准。
4、对焊接的工艺参数进行控制。在对压力容器管板进行焊接的过程中,为了防止因部位区域温度过高产生形变的情况,要尽可能的使用比较小的参数进行焊接。
5、对筒体和焊接管板进行焊接。在对筒体和管板进行焊接的过程中,要使用分段焊接的方法对不同层次的焊缝进行处理。各个焊缝之间要相互分开,从两端往中间使用交叉焊接的方法进行焊接。各个焊缝直接要错开180度。
6、管板和管子的焊接次序。在对管子和管板进行焊接时,要先从焊接管板中间的位置进行焊接,焊接管子的数量要大于总焊接数量的1/3,其中一端管板焊接完场一半时,在对另一头进行焊接,在焊接完成后再将刚才未完成的一段焊接完成。
7、对剩余的管头进行焊接。在对其余的管头进行焊接时,要先从筒体和管板的环缝端进行焊接,并且逐层的向外进行焊接,在焊接的过程中要使用交叉焊接的方法从两端往中间进行焊接,焊接的过程中要保持对称。
8、在焊接过程中使用到的辅助方法。在对压力容器管板进行焊接的过程中,常用的辅助方法有下面三种,一是为了防止形变,可以使用一个刚性比较高的零件进行固定,二是在管板的中间使用一个比较长的螺栓穿过,并使用螺母对两端进行固定。
9、在对飞淬硬金属进行焊接时,为了降低焊接热场的分布大小,防止出现因受热不均匀而产生形变的情况发生,可以使用强制冷却的方法进行作业。
10、加强人员管理
10.1工艺人员应对换热器的管板焊接作为工艺检查和指导的工作重点，特别是现场的焊接指导工作；
10.2部门领导应将管板的焊接工作当作重点任务来安排，安排合适的人员并增加重视程度。安排工作时应明确告知，管板焊接造成变形的危害性；
10.3焊工班组应加强管板焊焊接变形和防变形措施宣传，冷作和焊接操作人员的技术素质和操作技能，加强每一位冷作和焊接操作员工管板焊接变形的学习和防犯意识。
10.4具体负责相关设备的冷作和焊接操作人员要有责任心，必须严格按照工艺和规范操作；相互间与工艺技术人员间加强交流，及时总结，提高防止管板焊接变形的理论、技能和经验水平；
结束语
经过大量的生产实践证明, 对于列管式换热器、空气加热器等类压力容器的制造加工,采用上述焊接顺序以及焊接参数, 并配以适当的辅助措施, 可以有效地控制管板的焊接变形。对于上述措施，要求各部门严格按照要求执行，凡没有按照要求造成重大问题的，将追究其责任；对于提出改进措施经使用的人员将申报总经理进行奖励。
参考文献
[1] 韩继东,王丽.立式圆筒形钢制储罐焊接变形在焊接上的控制[J].山西建筑.2008(23).
[2] 张促进 探讨控制压力容器管板焊接变形的方法［M］.湖北：湖北科学技术出版社，2008.
[3] 韩继东,王丽.立式圆筒形钢制储罐焊接变形在焊接上的控制[J]. 山西建筑. 2008(23)