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【摘要】：在压力容器制造中，由于在控制压力容器管板进行焊接时，没有对焊接工艺参数进行合理的选择，导致在焊接过程管板焊接变形，本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。
【关键词】：控制压力容器 管板焊接 变形 方法
随着科学技术的迅猛发展，压力容器被普遍应用到能源工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中。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。在压力容器在压力容器制造中，往往由于组装与施焊的顺序不当，以及焊接工艺参数选择的不合理，易引起管板焊接变形，导致密封不严，管子拉脱。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， 本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。
1.管板焊接变形的原因及影响因素
管板焊接变形的原因主要表现在两个方面。一是主要是由于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引起的；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V 型坡口，焊接时焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，造成了构件平面的偏转，所以这种变形在客观上是绝对存在的；二是管板与筒体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。而焊接变形的大小的主要取决于管板的刚性、焊接线能量、坡口角度、焊缝截面形状、熔敷金属填充量焊接操作等因素有关。根据管板变形的原因及影响因素，由于管板焊接不能实现双面焊，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换热管，所以管板与壳体的焊接应考虑减少管板受热和提高管板刚性以减少变形。
2.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。
3.控制压力容器管板焊接变形的方法
3.1.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。
3.2.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。
3.3.坡口角度
由于坡口角度及施焊截面形状对焊接接头的角变形影响很大，坡口角度越大，焊接接头上部及下部横向收缩量差别越大，因此在保证焊透的前提下，坡口角度应尽量小。
3.4.焊接层数
在同样焊接条件下，连续焊接时，焊接层数道次越多，角变形越大。因此，为了控制管板焊的焊接角变形，由于焊接采用多层多道间断焊，因为焊接变形主要发生在焊接的前几道次，随焊接层道次的增加，焊接接头的刚性增大，焊接变形将减小。
3.5.组装顺序
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。将拉杆、定距管、折流板组装管板上，然后穿管子，将管束装入简体并组对管板筒体，然后组对另一端管板于筒体，将管子引出管，并调整伸出长度。
3.6.合理选择焊接规范
通过选用合理的线能量，在不用任何反变形或夹具的情况下同样可以克服焊接变形，进行管板焊接时，应尽量采用小参数施焊，低的层间温度，在层间温度降到 100℃以下再进行后层道次的焊接，避免局部过热引起热变形。一般在焊接薄壁管板时，在氩弧焊打底后， 应采用Φ3.2的焊条进行填充和盖面以控制焊接热输入，每层焊缝应分段、对称操作，各层焊缝应错开1800，两端各焊一层交替进行，直至焊完。
3.7.焊接顺序
采用对称施焊，对于有色金属板对接的焊接，应采用直线运枪的方法，不得横向摆动，焊接管板与筒体。管板与筒体焊接，在保证管板溶合的条件下，采用打底后水平压道焊，即电弧直指壳体，在壳体上一层一道进行水平压道完成管板角焊缝的焊接，不得直接在管板与壳体进行 45°斜角焊，每层焊缝应分段对称进行，每层焊缝应错开180度，两端各焊一层，交替操作，直至焊完。
3.8.合理选择焊缝尺寸
在保证接头承载能力的条件下，设计应该尽量采用较小的焊缝尺寸，尽量减小焊角高度。在焊接工艺上反映。
3.9.对压力容器管板的焊接层数进行控制
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。
总之， 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。
【参考文献】：
[1]单新华，换热器管板焊接变形的控制，石油和化工设备，2012，13（12）
[2]邱振生，新型换热器管子管板焊接工艺的研究，压力容器，2013，20（9）
[3]朴明皓，探讨控制压力容器管板焊接变形的方法，城市建设理论研究（电子版），2013（23）
【关键词】：控制压力容器 管板焊接 变形 方法
随着科学技术的迅猛发展，压力容器被普遍应用到能源工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中。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。在压力容器在压力容器制造中，往往由于组装与施焊的顺序不当，以及焊接工艺参数选择的不合理，易引起管板焊接变形，导致密封不严，管子拉脱。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， 本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。
1.管板焊接变形的原因及影响因素
管板焊接变形的原因主要表现在两个方面。一是主要是由于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引起的；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V 型坡口，焊接时焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，造成了构件平面的偏转，所以这种变形在客观上是绝对存在的；二是管板与筒体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。而焊接变形的大小的主要取决于管板的刚性、焊接线能量、坡口角度、焊缝截面形状、熔敷金属填充量焊接操作等因素有关。根据管板变形的原因及影响因素，由于管板焊接不能实现双面焊，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换热管，所以管板与壳体的焊接应考虑减少管板受热和提高管板刚性以减少变形。
2.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。
3.控制压力容器管板焊接变形的方法
3.1.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。
3.2.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。
3.3.坡口角度
由于坡口角度及施焊截面形状对焊接接头的角变形影响很大，坡口角度越大，焊接接头上部及下部横向收缩量差别越大，因此在保证焊透的前提下，坡口角度应尽量小。
3.4.焊接层数
在同样焊接条件下，连续焊接时，焊接层数道次越多，角变形越大。因此，为了控制管板焊的焊接角变形，由于焊接采用多层多道间断焊，因为焊接变形主要发生在焊接的前几道次，随焊接层道次的增加，焊接接头的刚性增大，焊接变形将减小。
3.5.组装顺序
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。将拉杆、定距管、折流板组装管板上，然后穿管子，将管束装入简体并组对管板筒体，然后组对另一端管板于筒体，将管子引出管，并调整伸出长度。
3.6.合理选择焊接规范
通过选用合理的线能量，在不用任何反变形或夹具的情况下同样可以克服焊接变形，进行管板焊接时，应尽量采用小参数施焊，低的层间温度，在层间温度降到 100℃以下再进行后层道次的焊接，避免局部过热引起热变形。一般在焊接薄壁管板时，在氩弧焊打底后， 应采用Φ3.2的焊条进行填充和盖面以控制焊接热输入，每层焊缝应分段、对称操作，各层焊缝应错开1800，两端各焊一层交替进行，直至焊完。
3.7.焊接顺序
采用对称施焊，对于有色金属板对接的焊接，应采用直线运枪的方法，不得横向摆动，焊接管板与筒体。管板与筒体焊接，在保证管板溶合的条件下，采用打底后水平压道焊，即电弧直指壳体，在壳体上一层一道进行水平压道完成管板角焊缝的焊接，不得直接在管板与壳体进行 45°斜角焊，每层焊缝应分段对称进行，每层焊缝应错开180度，两端各焊一层，交替操作，直至焊完。
3.8.合理选择焊缝尺寸
在保证接头承载能力的条件下，设计应该尽量采用较小的焊缝尺寸，尽量减小焊角高度。在焊接工艺上反映。
3.9.对压力容器管板的焊接层数进行控制
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。
总之， 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。
【参考文献】：
[1]单新华，换热器管板焊接变形的控制，石油和化工设备，2012，13（12）
[2]邱振生，新型换热器管子管板焊接工艺的研究，压力容器，2013，20（9）
[3]朴明皓，探讨控制压力容器管板焊接变形的方法，城市建设理论研究（电子版），2013（23）