摘要：在低溫條件下工作的壓力容器設(shè)備的應(yīng)用安全，與制造容器設(shè)備的材料以及焊接技術(shù)有著直接的聯(lián)系，尤其是在進(jìn)行焊接接頭低溫沖擊的過程中，對韌性存在特殊的要求，必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前在進(jìn)行低溫壓力容器焊接制造的過程中，還是存在一定的問題，需要對這些問題進(jìn)行深入的分析，并且采取有效的措施來解決這些問題，才能提高壓力容器的應(yīng)用安全性，確保容器在低溫條件下也能正常使用。文章就低溫壓力容器的焊接制造進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。
當(dāng)前在進(jìn)行低溫壓力容器焊接制造的過程中，主要應(yīng)用了低溫鋼材料，這種材料可以制造-20～-253℃低溫下工作的壓力容器管道。這種材料在低溫條件下，能夠保持足夠的韌性，可以對自身的脆性進(jìn)行轉(zhuǎn)變，能夠適應(yīng)低溫條件，低溫鋼主要是應(yīng)用在石油化工產(chǎn)業(yè)中。這種材料主要存在兩種類型：一是，這種材料中含有一些特殊元素，可以抑制脆性轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸嬖?。二是，這種材料在應(yīng)用的過程中效果比較好，制作出來的壓力容器性能具有一定的優(yōu)勢，在應(yīng)用的過程中比較穩(wěn)定[1]。
1低溫壓力容器的材料選擇
1.1受壓元件
在進(jìn)行低溫壓力容器制造的過程中，選用的鋼材料質(zhì)量會直接關(guān)系到容器的使用效果，這種材料主要分為三種類型，不同的溫度下可以選用不同的材料類型。鋼材料在低溫的狀態(tài)下會出現(xiàn)失效的問題，導(dǎo)致這種問題出現(xiàn)的主要原因是因?yàn)榇嘈詳嗔?。鋼型材料一直處于低溫條件下，如果有足夠的缺口，或者是缺陷問題，都會導(dǎo)致材料出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。AKV作為鋼材料低溫條件下的沖擊值，是鋼材料出現(xiàn)缺口或者缺陷問題，在低溫條件下出現(xiàn)變形能力，對裂紋進(jìn)行拓展的一種敏感性能，是低溫韌性的一種反應(yīng)值，因此在進(jìn)行材料選擇的過程中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注低溫韌性的選擇。在進(jìn)行壓力容器制作時(shí)，需要在足夠的低溫韌性條件下，選擇強(qiáng)度比較好的鋼材料，才能提高壓力容器的質(zhì)量[2]。
1.2非受壓元件
在進(jìn)行材料選擇的過程中，容器的非受壓元件材料的低溫韌性必須與焊接接頭的性能相匹配，在進(jìn)行容器制造的過程中，支座的材料選擇是非常重要的，因?yàn)橹ё牧系牡蜏仨g性要與受壓元件選擇相同的材料，在制作的過程中，設(shè)定溫度不能高于-70℃。支座材料的低溫韌性能力，要比受壓元件低1個(gè)等級，需要確保材料適用于設(shè)定溫度高于-70℃，低于-20℃的容器制作。因?yàn)樵谶M(jìn)行材料安裝的過程中，會受到周邊環(huán)境溫度的影響，所以應(yīng)該對環(huán)境因素進(jìn)行重點(diǎn)考慮[3]。
2低溫壓力容器的焊接技術(shù)應(yīng)用
在進(jìn)行低溫壓力容器焊接的過程中，需要對鋼材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，處理后的鋼材料有很細(xì)的晶粒度，接頭組織處同樣含有很細(xì)的晶粒度，并且形成了較大的晶界面積。在進(jìn)行焊接的過程中，影響焊縫的強(qiáng)度以及沖擊韌性的主要因素是焊接線的能量以及焊接材料的選擇，包括在焊接的過程中選用的操作方法。如果在焊接的過程中，電流增大、速度減小就會導(dǎo)致焊接線的能量增大，一旦能量增大，冷卻凝固降低，就會使焊縫的厚度增加，導(dǎo)致晶界面積減小，焊縫的晶粒之間會出現(xiàn)連續(xù)的碳化物析出現(xiàn)象，導(dǎo)致低溫沖擊韌性能力下降。新焊接道對上一層的焊接道存在回火作用，正常線能量的回火作用會提高焊縫的性能，但是線能量過大會導(dǎo)致回火溫度增高，會降低低溫沖擊性指標(biāo)[4]。當(dāng)前在進(jìn)行低溫焊接的過程中，主要采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接，需要正確的選擇焊接的材料，并且對電焊的條牌號進(jìn)行確定，才能保證焊接的接頭在低溫作用下依然保持相應(yīng)的性能。需要對合金系統(tǒng)進(jìn)行選擇，確定化學(xué)成分，為低溫性能提供依據(jù)。因此在進(jìn)行焊接的過程中，應(yīng)該選用韌性比較好的特定合金系統(tǒng)以及焊條材料，才能保證焊接的質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際證明，在進(jìn)行焊接的過程中，必須選擇正確的材料和控制線的能量，需要重視控制線能量的選擇。在進(jìn)行焊接工藝選擇的過程中，需要根據(jù)材料具體的性能選擇相應(yīng)的工藝，才能提高焊接的質(zhì)量，要通過實(shí)驗(yàn)的方式，對焊接作業(yè)進(jìn)行確定[5]。要選用技能比較熟練的焊接工作人員進(jìn)行相關(guān)的操作，在焊接的過程中需要嚴(yán)格的按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)。因?yàn)楹附硬牧系馁|(zhì)量代表著所制作設(shè)備的接頭質(zhì)量，在進(jìn)行材料選擇的過程中，必須符合相應(yīng)的要求。在進(jìn)行焊接的過程中，需要滿足焊接根部焊頭的要求，坡口的間隙不應(yīng)該過大，應(yīng)該減少焊縫之間的填充量，避免因?yàn)楹附討?yīng)力過大出現(xiàn)裂紋問題，但是焊接應(yīng)力過小，也會導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生缺陷問題，因此應(yīng)該正確的選擇坡口的形式和尺寸，才能真正提高焊接作業(yè)的質(zhì)量[6]。
3無損檢測技術(shù)在低溫壓力容器制造過程中的應(yīng)用
3.1材料檢測
在進(jìn)行壓力容器制造的過程中，需要對生產(chǎn)材料進(jìn)行無損檢測，因?yàn)榈蜏厝萜鞯纳a(chǎn)材料與其他容器的生產(chǎn)材料不同，這種材料最大的特點(diǎn)，就是所有的材料都要經(jīng)過低溫夏比沖擊實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)之后才能進(jìn)行正式生產(chǎn)。低合金鋼板和不銹鋼板材料是容器外殼制造的主要材料，對這些材料進(jìn)行檢測，主要是采用超聲波檢測的方法，在檢測的過程中，需要按照國家制定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)操作，檢查的方向主要是材料在生產(chǎn)制造，以及加工和組合過程中產(chǎn)生的裂縫和斷裂線等問題。在對不同制作材料進(jìn)行檢查的過程中，檢測等級存在一定的差異，低合金鋼板材料屬于三級鋼板材料，二級鋼板材料主要是不銹鋼鋼板材料。
3.2超聲檢測
在進(jìn)行低溫容器殼體組裝的過程中，需要進(jìn)行對接焊縫作業(yè)，會出現(xiàn)氣孔和裂縫問題，在對這些問題進(jìn)行檢測的過程中，需要采用無損檢測的方式。要對內(nèi)部和表面進(jìn)行檢測，雖然都采用了無損檢測法，但是檢測的過程中存在一定的差異，通常在表面采用磁粉與滲透的檢測方式，在內(nèi)部采用超聲檢測法。因?yàn)槿萜鞯臍んw是夾層型，很難被檢測，所以在檢查的過程中需要提高檢測的標(biāo)準(zhǔn)。
3.3滲透檢測
在對容器中的接頭和對接焊縫等角落進(jìn)行檢測的過程中，如果經(jīng)過超聲與射線檢測之后，依然沒有達(dá)標(biāo)的，就需要進(jìn)行滲透檢測。在檢測的過程中，需要對受壓元件和非受壓元件進(jìn)行重點(diǎn)檢測，要想保證檢測操作的順利進(jìn)行，應(yīng)該按照技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)的檢測。在檢測之前，需要對容器的表面進(jìn)行打磨，確保檢測區(qū)域能夠平滑，才能順利的進(jìn)行各項(xiàng)操作。
4結(jié)語
綜上所述，壓力容器設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用非常重要。因此應(yīng)該正確的選擇壓力容器的制作材料，采用先進(jìn)的焊接技術(shù)，才能保證設(shè)備在應(yīng)用的過程中，更加的安全穩(wěn)定。在進(jìn)行設(shè)備檢測的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格的按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備的應(yīng)用性能進(jìn)行檢測，才能完善設(shè)備的各項(xiàng)性能，確保設(shè)備在應(yīng)用的過程中發(fā)揮更大的作用。需要結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際制作現(xiàn)狀，對制造技術(shù)和焊接技術(shù)進(jìn)行改善和優(yōu)化，才能提高我國現(xiàn)有的工業(yè)制造水平，推動工業(yè)的發(fā)展。
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作者：楊朋 單位：山東國辰實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司
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