壓力容器焊接技術

　　焊接技術就是在高溫高壓的外部環(huán)境作用下，通過焊接材料的運用將母料結(jié)合在一起的工作手法，在工業(yè)發(fā)展中有著非常廣泛的應用。焊接技術能夠有效的保證壓力容器的密閉性和承壓能力，實現(xiàn)大型化的壓力容器制造。所以河南明星機械在焊接加工這方面不斷的提高自身的技術，這樣是更好的促進自我今后完善和提高的關鍵。在壓力容器的制造過程中，焊接工作占據(jù)著很重要的地位，焊接的工作量占據(jù)總工作量的41%左右，在大型壓力容器中焊接工作量高達51%。目前，我國的焊接技術多種多樣，對于不同的壓力容器，需選擇與之相應的焊接技術，以保證焊接質(zhì)量能夠滿足生產(chǎn)作業(yè)的要求。

　　焊接技術在工業(yè)發(fā)展占據(jù)著重要地位，在壓力容器的制造過程中應嚴格注意對焊接質(zhì)量的控制，若焊接質(zhì)量過低，可能會導致壓力容器無法承載相應的壓力，發(fā)生液體的泄露或者氣體爆za，將帶來十分惡劣的影響，嚴重的危害人民群眾的生命財產(chǎn)安全，焊接技術對壓力容器的質(zhì)量有決定性的影響。鋁合金焊接生產(chǎn)儲存環(huán)境和輔助材料使用的要求一、生產(chǎn)儲存溫度濕度的要求鋁合金的生產(chǎn)和儲存環(huán)境必須防塵、防水、干燥。

　　壓力容器在現(xiàn)代工業(yè)建設的過程中發(fā)揮著重要的作用，提高壓力容器的質(zhì)量能夠有效的促進工業(yè)生產(chǎn)的安全。因此，生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中，不斷總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗，培養(yǎng)生產(chǎn)技術人才，努力研發(fā)新型產(chǎn)品，來確保滿足市場需要，對發(fā)展沖壓件加工廠有非常大的幫助。近年來，隨著科學技術水平的不斷發(fā)展和新技術的引進，我國的焊接技術的水準不斷提高，焊接技術不斷向數(shù)字化、機械化、自動化的方向發(fā)展，為大型壓力容器的制造提供了技術支持。通過新型焊接技術的應用，有效的提高了壓力容器的質(zhì)量，對我國工業(yè)制造的發(fā)展有著積極的促進作用。

鋁型材的表面處理方式大體存在著陽極氧化、電泳涂裝及粉末噴涂三種處理方式，每一種方式都各有優(yōu)勢，占有相當?shù)氖袌龇蓊~。

粉末噴涂存在著以下幾點顯著優(yōu)勢：

1、工藝較為簡單，主要得益于生產(chǎn)過程中主要設備的自動精度的提高，對一些主要的技術參數(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)微電腦控制，有效地降低工藝操作難度，同時輔助設備大為減少；

2、成品率高，一般情況下，如果各項措施得當，可控制不合格品的產(chǎn)生；

3、能耗明顯降低，在普通的陽極氧化、電泳涂裝的生產(chǎn)過程中，水、電的消耗是相當大的，特別是在氧化工序。而且我們鋁合金焊接加工廠家生產(chǎn)出來的各種產(chǎn)品尺寸都不會有任何的誤差，我們可以放心的使用這款鋁合金焊接加工，而且這款產(chǎn)品在使用的時候不會受到外界任何的影響，不會有任何的腐蝕現(xiàn)象，消費者可以放心的使用這款產(chǎn)品。整流機的輸出電流可達到8000~11000A之間，電壓在15~17.5V之間，再加上機器本身的熱耗，需要不停地用循環(huán)水進行降溫，噸電耗往往在1000度左右，同時輔助設施的減少也可以降低一些電耗；

4、對水、大氣的污染程度降低，片堿、硫酸及其它液體有幾溶劑的不再使用，減少水及大氣污染，也有效地提高鋁型材與作為環(huán)保產(chǎn)品的塑鋼型材的競爭實力，相應地減少了一些生產(chǎn)成本；

5、工人的勞動強度明顯降低，由于采用自動化流水線作業(yè)，上料方式以及夾具的使用方式已經(jīng)得到明顯簡化，提高了生產(chǎn)效率，也降低了勞動強度；

6、對毛料的表面質(zhì)量要求標準有明顯降低，粉末涂層并且可以完全覆蓋型材表面的擠壓紋，掩蓋一部分鋁型材表面的瑕疵，提高鋁型材成品的表面質(zhì)量；

7、涂膜的一些物理指標較其他表面處理膜有明顯提高，如硬度、耐磨性，可有效地延長鋁型材的使用壽命。

粉末噴涂采用的是粉末涂料，工藝上采用的是靜電噴涂，利用磨擦噴槍的作用，在加速風的影響下，使粉末顆粒噴出槍體時攜帶正電荷，與帶負電荷的型材接觸，產(chǎn)生靜電吸附，然后經(jīng)過高溫固化。也增強了涂料的吸附強度，防止漆膜脫落。

從工藝本身來看，具有相當高的科技成分，調(diào)配顏色各異的涂料，產(chǎn)生不同色系的裝飾效果，更加符合室內(nèi)裝飾的需要，也是與鋁型材在建筑業(yè)的應用向室內(nèi)發(fā)展的趨勢相一致的。鋁合金陽極氧化之后對氧化膜進行的物理或化學處理過程，以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同時提高膜的耐蝕性、耐磨等性能。特別是噴涂型材與隔熱斷橋的聯(lián)合使用，使其更具有更時尚的潮流，使粉末噴涂型材具有了更大的發(fā)展空間，也是其他處理方式生產(chǎn)出來的型材所無法替代的。

變極性等離子弧焊（Variable Polarity Plasma Arc Welding簡稱VPPAw）是一種新型、經(jīng)濟的焊接方法，在鋁合金的焊接方面得到廣泛應用。

1 變極性等離子焊接簡介變極性等離子焊接（Variable Polarity Plasma Arc Welding簡稱VPPAW）使用特殊設計的焊接電源和控制系統(tǒng)，通過極性的可控變換，可以獲得正接時間較長，反接時間較短且電流值分別可調(diào)的電流波形。在工件接電源正極的時段中，焊槍可以有效地加熱工件，此時鎢極不會發(fā)生過熱；而在工件接電源負極的時段內(nèi)，則可以利用“陰極霧化”作用清理焊接區(qū)的氧化物。然而電弧電壓太高飛濺會顯著增大，在同樣電流下，隨焊絲直徑增大電弧電壓降低。通過控制正、反極性時的電流大小以及變換頻率，還可以調(diào)節(jié)熔透情況和陰極霧化清理的強度。圖1表示了一個變極性等離子焊接現(xiàn)場的情形。

在研究陰極清理作用的影響因素時，發(fā)現(xiàn)工件接負極時段內(nèi)電流大小的影響遠大于時段長短的影響，此時段內(nèi)的電流越大，陰極清理的效果越好；而延長此時段的時間，陰極清理寬度的增加則很有限。圖2表示了使用該法焊接鋁合金時的電流波形，由圖中可見，當工件為負時采用短時間、大電流；電極為負時則用長時間、較小電流。4焊接操作技術焊接操作技術無疑也是保證鋁鎂合金焊接質(zhì)量的保證之一。該方法很好地解決了焊接鋁及鋁合金時清除氧化膜和防止電極燒損之間的矛盾，實現(xiàn)了穩(wěn)定的連續(xù)焊接。

2 變極性等離子焊接的特點變極性等離子焊接具有以下幾個方面的特點：

①溫度高，能量集中，焊接熔深大，對中厚鋁合金板，不開坡口單面焊雙面成形，保證熔透。

②焊前不需清理，變極性等離子弧的陰極清理作用可將污染物沖走，去除氧化膜效果好。

③焊縫氣孔率低，金屬熔池內(nèi)的氣體能通過小孔全部排出，清除氣孔比較徹底。

④焊縫正反面受熱比較均勻，焊接熱影響區(qū)窄，工件變形小。

⑤焊接層數(shù)少，焊縫寬度窄，焊材消耗量小，生產(chǎn)、成本低。

⑥鎢極縮在噴嘴內(nèi)不與工件接觸，減少鎢極損耗，并防止焊縫金屬夾鎢。

⑦焊縫接頭力學性能好，x射線探傷合格率高，焊接質(zhì)量更有保證。

3 變極性等離子焊接設備①等離子焊接電源；

②等離子焊槍；

③自動送絲系統(tǒng)；

④控制系統(tǒng)；

⑤智能溫控水箱。

4 變極性等離子焊接的應用 美國國家航空和宇宙航行局（NASA）早曾使用常規(guī)的直流TIG正接焊接方法制造火箭外部燃料儲罐，這種鋁合金儲罐有多種不同的尺寸，其中一種的直徑為8.717m、長46.939m，可裝載530m3的液氧以及1438m3的液氫，曾用于土星號登月火箭。盡管焊前的接頭準備十分充分，但是仍然經(jīng)常出現(xiàn)焊縫氣孔等缺陷。由于熱封孔具有較好的封孔效果，因此人們在熱封孔的基礎上研制出高溫封孔劑，可以降低體系的溫度，仍具有較好的封孔效率。1978年，NASA決定采用由美國波音公司的B.P.VanCleave等在20世紀60年代末就已經(jīng)開發(fā)出的變極性等離子焊接方法取代TIG焊，用于該儲罐的焊接，使焊接質(zhì)量得到了明顯的提高。20世紀80年代波音公司也曾用變極性等離子焊接方法焊接了大量鋁合金筒體結(jié)構(gòu)的環(huán)縫，并對其焊接工藝、設備及質(zhì)量控制等進行了一系列研究，推動了這種方法的完善。目前，變極性等離子焊接方法已在鋁合金結(jié)構(gòu)件的制造中獲得了廣泛的應用，成為一種很有發(fā)展前景的焊接方法。

該方法很適合于鋁及鋁合金的小孔法焊接。對于用TIG方法需要開坡口且多次焊接的焊縫，用變極性等離子焊接方法中可直接采用I形坡口，焊接一道焊縫既可，這可減少焊前坡口準備工作量，提高了工作效率。一般來說在約束環(huán)境下，水平管仰焊接頭部位可采用交叉接頭法，有利于焊縫質(zhì)量的保證，避免氣孔的產(chǎn)生。極性變換帶來的熔池攪拌作用有利于氣體的逸出和雜質(zhì)的排除，焊縫缺陷少、焊道窄且變形小。該方法可以在平、橫、立向上和立向下各種位置上焊接。

多年來，NASA對變極性等離子焊接方法進行了大量的實驗研究和數(shù)值分析工作，包括對小孔焊接過程中能量的分布與損失、焊縫外形的成形規(guī)律、焊槍噴嘴結(jié)構(gòu)設計以及各種焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量和速度的影響等等，為這種方法在航天工程中的應用提供有價值的資料。5、容易實現(xiàn)機械化、自動化控制，除帶型而的不規(guī)則焊縫采用手工焊外，縱向焊縫和周圍焊縫均可采用自動焊。目前，我國也已對變極性等離子焊接方法開展了一些研究。

焊接常用術語的內(nèi)容主要有哪些？

母材——需要焊接或切割的材料。

熔深——焊人母材的深位置至母材表面的距離，也就是母材金屬溶解的深度。

熔池——焊接時在焊道上金屬溶解所形成的小池。

熔融金屬——用火焰或電弧所產(chǎn)生的熱熔融焊接于母材上的金屬，冷卻后即為焊道。

熔渣——蓋在焊道表面上的焊藥熔化物或氧化物、雜質(zhì)等。

熱影響帶——母材結(jié)構(gòu)受焊接時熱的影響而改變了材質(zhì)的部分。

焊接殘余應力——焊接完成且焊道冷卻后，因母材和焊道熔合部分周圍的金屬受熱脹冷縮的影響所造成的未消失的應力；

回火——因氣體排出壓力不足或其他原因，而使火焰迅速退回火嘴內(nèi)，再通過混合室到達橡皮管內(nèi)，并發(fā)出急劇的嘶叫聲，回火極具危險性。

重疊——又稱焊淚，指熔填金屬未與母材完全熔融的部分。燒缺——又稱焊蝕，為焊道邊緣產(chǎn)生凹陷的現(xiàn)象。