压力容器焊接工艺论文

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压力容器焊接工艺论文范文第1篇

论文摘要：压力容器设计中最重要的部分之一便是材料的选择，它直接关系到压力容器的质量和安全性，但由于设备制造过程中采购困难等因素的影响，材料代用现象普遍发生，常见的代用问题有：以优代劣、以厚代薄及其他问题，这些问题直接关系到容器的质量和安全以及投资建设方的经济和管理问题，值得我们重视。

如何进行正确的选材是压力容器设计和创造中的第一步，也是直观重要的一步。在压力容器的设计和制造过程中，一旦材料选取不合适，会对容器的安全使用留下重大隐患。所以，在压力容器选材上，要根据容器的具体使用条件，如设计的压力和温度、操作特征、介质特点等，来选取拥有合适力学、焊接和耐腐蚀性能等物理性能的材料。除此之外，选取材料时还要充分考虑其具体加工工艺和经济性等其他因素。

1 材料代用的具体规定

在设备的设计和制造过程中，常常会出现材料采购困难或者出于经济上的考虑，材料代用的现象经常出现在压力容器的设计过程中。《固定式压力容器安全技术监督规程（TSG R0004-2009）》以及《钢制压力容器（GB150-1998）》对材料代用做了相关规定。一般来讲，主要要求如下：压力容器的承压部件在代用材料的选择上，应和被代用材料有着相同或者相似的外形质量、化学成分、尺寸公差、性能指标、检验项目和检验率等。材料代用最基本的原则是：要绝对保证，在技术要求上，代用材料不得低于被代用材料，个别在检测率或性能项目上要求不严格的代用材料，可以采取检验、测试的方式来选择合适的代用材料。材料代用的手续要求为：（1）容器承压部件的代用要严格进行，须经由代用单位技术部门的批准并上报代用材料的复检报告或质量证明，由主管负责人核准批复；（2）必须在获得原设计单位的允许并拿到证明文件后，才可以在压力容器制造时进行材料代用；（3）压力容器的设计图、施工图以及出厂时的质量证明书中要细致标注代用材料的规格部位、材质和规格。

2 以优代劣

压力容器所用的全部金属材料要具有优良的性能，包括材料的力学性能、耐腐蚀性、耐高温性和制作工艺等。每一种材料的性能都是固定不变的，从性能比较的角度出发，常常会出现材料间的“优”和“劣”的问题。但每种压力容器对对材料性能的要求在不同情况下也是不一样的，所以，材料代用中的“优”与“劣”判断从实际出发，具体问题具体分析。下面，笔者基于自身工作经验，主要探讨了几种典型的“以优代劣”问题。

2.1 压力容器制作中，在强度、力学特征等机械性能方面，其常用到的低合金钢尽管明显优于碳素钢，但其冷加工性能与可焊性都比不过碳素钢。一般来说，强度级别高的，其冷加工性能与可焊性就较差，二者负相关。所以在进行这方面的代用时，应相应调整焊接工艺，在热处理时也可能会有相应变化，应给予充分重视。

2.2 材料代用时进行细致、周全的考虑，否则压力容器实际使用中可能会出现各种安全隐患。比如处于湿硫化氢环境下及存在应力腐蚀开裂风险的设备中，容器对应力腐蚀开裂地敏感性随容器使用的钢材的强度级别的提高而增大，二者正相关。此时若将20R和Q235和20R系列的钢材用16MnR等低合金钢待用就极易产生问题，因此，此类“以优代劣”行径在原则是行不通的，应当被禁止。镇静钢在许多性能方面上，镇静钢都比沸腾钢要更占优势，但在搪玻璃容器制造时，镇静钢的搪瓷效果反而不如沸腾钢好。

2.3 一般来说，不锈钢的耐腐蚀性较出色，但在含有氯离子的环境下，其耐腐蚀性却不如低合金钢和碳素钢。

2.4 和普通不锈钢相比，超低碳不锈钢虽然具有价格优势和良好的耐腐蚀性，但前者的高温热强性却更为出色。一般情况下，为了提高耐腐蚀性，需降低含量，而为了提高高温性，则要提高炭的含量。故而，此种情况下的 “以优代劣”，要尤其精确设计设备温度，如有必要，应当重新计算。

2.5 原则上，膨胀节、爆破片、挠性管板及这类零件不能进行以优代劣，特殊情况下必须代用时应以代用的材料为重新进行精密计算，根据结果，适当调整零件厚度，以防止这类零件及其相邻部位出现故障或者失效。

2.6 对热换器管板而言，锻件的总体性能比板材要好，所以通常情况下采用锻件，但当管板厚度小于6cm时也可以用板材代替锻件，但此时要注意，即使锻件和板材的厚度、材质及设计温度都相同，但两者的许应用力却不相同，前者的许应用力稍低于后者。故如需锻件代用板材，应重新核准管板厚度。

对钢材来说，其化学成份上的微小差异都可能对其性能造成重大影响，所以要对待任何类型压力容器钢材的“以优代劣”问题都要予以充分重视，以免导致产品和原设计不符。

3 以厚代薄

“以厚代薄”常常使从平面应力状壳体的受力态转变为平面应变状态，这对容器受力状态来说，是有百害而无一利的，通常情况下，厚壁容器比薄壁容器更容易产生三向拉应力，进而产生平面应变脆性断裂。

3.1 对原设计中封头和筒体间等厚焊接的容器，若对容器壳体的个别部件进以厚代薄，很容易增加壳体的几何不连续情况，从而使封头和筒体间的连接部位受到的局部应力增加，此时，对于有应力腐蚀倾向的容器来说，会造成很大的损害。可能会导致疲劳裂纹，严重的可能造成疲劳断裂。

3.2 在厚板替代薄板时，常常导致连接结构发生相应改变，例如，筒体与加厚的封头连接时，通常需要对封头进行削边处理。对以管道为主要筒体构成的设备，若增加筒壁厚度，在封头与筒体的连接部位也须对筒体侧实施内削边处理。在厚度增加较大时，往往也关系到焊接工艺的变化。

3.3 容器壳体整体层面上的“以厚代薄”，虽然并不会造成筒体连接处和封头的局部应力增加，但不了避免地，仍会导致一下不良影响。1）厚度增加后，原来的壳体设计中的探伤方式和焊接工艺也要进行相应的改变，增加难度；2）壳体厚度的增加必然使容器的重量加大，当容器重量增加过大时，必然会对容器的基础和支座产生不利影响；3）对壳体同时具有传热作用的容器，壳体厚度的增加肯定会影响其传热效果。

3.4 钢板的许应用力和其厚度紧密相连，《钢制压力容器（GB150-1998）》指出，钢材的许应用力随着其板厚的增大而减小，二者负相关。例如20℃-150℃环境下，16MnR板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从170MPa降为167MPa，150℃时，20R的板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从135MPa降为125MPa。由此可知，以厚代薄很可能导致强度不够，故而，对处于临界状态的以厚代薄，必须对验算其强度。

3.5 因为原件厚度与其刚性是成正比的，厚度越大，刚性越强，所以原则上不允许对挠性薄管板、波纹管和膨胀节等元件实行以厚代薄，以防止减弱补偿变形的效果。

3.6 由于换热器的特殊性，对热换器的主要元件进行以厚代薄很容易破坏原来的平衡力系，原则上不可以厚代薄，特殊情况下，必须代用时，需要重新设计计算。

综上所述，以厚代薄的利弊问题是很复杂的，在进行代用时，要由相关设计单位对代用的可行性和影响进行综合考虑后，方可决定其是否可行。对可采取以厚代薄类型的容器，应对其焊接工艺、支座和等进行相应的调整，以尽可能的消除不利影响。

4 其他注意事项

进行材料代用时，应根据实际用材情况对焊接工艺进行适当的调整，一般调整原则为：用高级材料替代低级材料时，实验和验收仍可采用低级材料的标准，不用提高标准；不同材料的耐高温性、韧度等性能不同时，进行最低水压实验时，其相应的温度也可能发生改变，此时，要严格按GB150的相关规定执行；当板厚增加超过GB150所规定的冷卷厚度时，一定要对筒体进行消除应力的热处理；钢板的厚度达到一定水平时，还需要进行超声探伤，必要时，提高水试验的压力。

结语

以钢为材料主体进行设计和制作的压力容器，在材料的机械性能要求上，在考两次材料强度的同时，也应考虑其韧性，在韧性满足的条件下，则应尽可能提高其强度。从这个角度上来说，在压力容器材料选择上要正确界定“优”和“劣”，不要单纯的从材料的厚度和强度来考虑，而要进行综合辨析和考虑。所以，也可以说，压力容器制造中的材料待用并不单单是技术问题，更包含容器的安全性、投资方的经济效益、制造商的成本等经济和管理问题在内的复杂问题。所以，不论是哪种材料代用，其本质上均是变更压力容器的设计方案，应给予相当的重视。

参考文献

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压力容器焊接工艺论文范文第2篇

关键词 工程机械；焊接；核心工艺

中图分类号TG40 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0067-01

0 引言

工程机械大型焊接件的焊接过程直接影响着焊接质量，也影响着焊接夹具装夹系统的合理布局，还影响着大型焊接件的焊接变形预测及控制。因此对大型焊接件进行现场观察，分析零件的结构特点、工艺，分析焊接车间的布局特点等，对工程机械大型焊接件的核心工艺进行初步规划具有非常重要的意义。

1 工程机械的发展现状

工程机械经历了50年到60年的发展历程，到20世纪90年代中末期机械焊接技术就已经达到了非常高的水平。经历了十几年的发展的机械焊接工业，在跨国公司品牌的不断冲击之下，创造出了一条宽阔自由的发展道路，并慢慢的在国内壮大起来，已经控制了国内85%以上的工程机械大型焊接市场份额。国内焊接市场的营业额在最近几年吞并了我国整个工程机械行业总营业额的大半个江山，因此，机械焊接行业地位的重要性，以及大型焊接件的核心工艺推出的出色产品，在国际市场上开始萌芽，其发展势头并不亚于其他行业。

2 工程机械焊接构件特点及常规焊接工艺

2.1 工程机械焊接结构件的特点

工程机械结构件主要包含薄板件，板厚一般为2mm～4mm；中板件板厚约为6mm～20mm；厚板件板厚约为20mm及以上。大多数情况下主要利用板材进行拼接，采用箱形结构，附件（机座铸钢件）焊接在上面，其结构复杂，焊缝要求精度高。在工程机械大型焊接结构件中，角焊缝的情况比较多，通常只检查焊缝的焊接形态和质量，但对于主要的受力结构件需要检查表面裂纹和焊缝缺陷，采用磁粉探伤或者超声波探伤。

2.2 常规焊接工艺

常规的焊接工艺主要包括以下两个方面。1）焊件准备：即下料准备，采用剪板机和数控切割机进行切割。薄板件平常用等离子切割，中厚板采取火焰切割。校平的时候，薄板件通常采用压力机校准；中厚板采用专用的板材矫平机校准，板材比较完整则可省去校准工序。折弯的时候采用专用折弯机，批量生产时通常采用数控折弯机，以获得较高的工作效率；2）组对点焊：指点焊的过程中，确定各焊件位置的时候，利用人工画划的方法使各个焊件按其对应的位置关系组成一个整体，这种方式简单可靠，缺点是划线工作量繁琐，生产效率不高，组对误差偏高，产品生产差。工件数量较大时应采用机器人焊接，这种焊接方式操作简单易行，组对精度高，产品优良，当前有许多厂家采用机器人焊接模式。

3工程机械大型焊接件的核心工艺发展趋势

3.1 焊接变位机将普遍应用

随着市场的扩大以及市场竞争日趋激烈，焊缝的质量被作为一个重要的评判标准。因此，为了在保证高标准的焊接质量的前提之下，又必须兼顾整体生产效率、操作安全程度和自动焊接等要求，一般情况，车间内焊接某部件时，要采用变位机来获得更高的焊接质量，实现一次装夹完成全部焊接。而像立焊、横焊、仰焊等难以保证焊接质量的错误操作则应该摒弃。由此，变位机焊接在焊接行业内必定得到广泛应用。

3.2 焊接机器人及自动焊接机的使用将逐步增加

采取机器人焊接的模式即代替焊工焊接，这样不仅可以节省焊接工人的人数，降低工人劳动强度，而且还能保证焊缝质量的稳定可靠。机器人焊接，客观的说焊接机器人即机械手，因其自身不能独立工作，需配备一些设备，像变位机、专用夹具等，组成焊接机器人工作站。随着我国经济的不断发展，焊接机器人代替操作人员是必然走向。

3.3 焊前工序设备水平将逐步提高

采取机器人自动焊接的企业一定都知道，不仅操作人员的技术水平对焊缝质量有影响，下料、成型对焊缝质量的影响也非常大。将焊前工序设备水平与实际操作要求相一致，是实现焊接过程的自动化进程的关键，进而降低机械加工强度；提高生产效率；同时，还可以使产品质量稳定可靠、提高同行业中产品的竞争力。厂家需要花费更多的资金，并且在产品改型的过程中还需要对其重新设计调整是影响拼点工装的主要因素。目前，只有资金雄厚的厂家使用拼点工装，但都获得很大的收益。从已经使用机器人焊接的厂家我们可以看出，其使用的配套拼点工装相对较多，焊接工序设备的质量大幅度提高。

4 结论

我国是一个正处于工业化进程中的制造业大国，意味着工业化达到一定水平后，工业装备水平的高低将制约着工业经济的增长的快慢。焊接技术的迅速发展，以及新的焊接设备、工艺方法不断涌现，为我国工程机械大型焊接工艺发展做出应有的贡献。与此同时，大型焊接件的工艺、设备布局及物流、焊接变形预测与控制，对提高企业核心竞争力、提高核心零部件的制造能力和技术水平具有十分重要的意义。

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压力容器焊接工艺论文范文第3篇

关键词：双丝焊；造船；高速列车；管道工程.

【分类号】：TF762.3

前言

随着中国经济的快速发展，中国的钢产量和用量均达到世界第一位，这极大地推动了焊接技术的发展，目前中国钢结构的焊接工作量已达到世界焊接强国的水平[1]。随着海洋装备、航空探测器、大飞机、高速列车等产业的发展，对焊接技术和焊接质量的要求越来越高，因此提高焊接过程的生产效率，探寻和发展优质、高效、节能的焊接方法已成为满足实际生产需要的重要任务[2-4]。随着先进制造业的发展，传统单丝焊接方法的生产效率已趋于极限，无法满足现代化工业技术发展的步伐。同单丝焊接技术相比，双丝焊具有焊接速度高、熔敷效率高、焊缝质量好等优点，能够极大地提高焊接生产效率，因此受到越来越多的关注[5-7]。

1. 双丝焊的分类

根据焊接特点和保护方式不同，双丝焊主要包括双丝埋弧焊和双丝气体保护焊两种[8-10]。双丝埋弧焊因其高效、节能、优质的特点，在国内外造船、桥梁、压力容器和管道领域都得到了广泛的应用。但是，双丝埋弧焊只适于平焊长的直焊缝和圆形纵、环焊缝，而且焊缝熔深大，其应用有一定的局限性。双丝气体保护焊具有焊接高速快、熔敷率高的特点，不仅可以焊接薄板工件，也可以焊接厚板结构，在输气管道、压力窗口、钢管、桥梁、船舶等领域具有较好的应用前景。

根据焊接电路配置和焊丝的装配不同，双丝焊分为串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊、双丝三弧焊和双丝预热填丝焊等[11， 12]。本文主要介绍串列双丝焊、并列双丝焊、串联双丝焊。

1.1 串列双丝焊

串列双丝焊中每根焊丝由一个电源控制，是目前最受关注的双丝焊技术。气体保护串联双丝焊一般称为TANDEM双丝焊。根据焊丝的相对位置不同，串列双丝焊分为分离电弧法和共熔池法。在双丝埋弧焊中，分离电弧法应用较广。分离电弧法实际上是由两套传统的单丝埋弧焊系统组装而成，设备简单，通用性强。通常情况下，一根焊丝直流反接，另一根焊丝使用交流电源，从而即能够获得较大的熔深，也能够保证焊缝成形美观，目前该方法已在造船、压力容器和管道焊接领域广泛应用。

共熔池法同分离电弧焊最大的区别在于焊枪部分，它同样包括两台焊机和两台送丝机，但只有一把焊枪。共熔池法多用于气保焊，两根焊丝分别使用单独的导电嘴，共用一个气体喷嘴。焊接时，两根焊丝分别引弧，在双电弧中熔化形成一个熔池。由于双电弧距离较近，相互干扰，一般使用脉冲电源。

1.2 并列双丝焊

并列双丝焊的两根焊丝共用一个电源和一个导电嘴，两根焊丝平行排列，一般垂直于母材，焊丝的直径和成分可以更换和调整，但两根焊丝的送进速度相同。并列双丝焊实质上是利用两个较细的焊丝来代替一根较粗的焊丝，由于存在两个电弧，母材的热影响区变宽，但热输入变小，焊缝金属的过热倾向减小，而且焊接速度较单丝焊有明显提高。气体保护并列双丝焊一般称为TWIN-ARC双丝焊，两根焊丝共用一个导电嘴和气体喷嘴。

1.3 串联双丝焊

串联双丝焊的母材不通电，两焊丝通过导电嘴分别接电源的正负两极，两焊丝串联，电弧在两焊丝之间产生。焊接时即可用直流电源也可用交流电源，两焊丝之间的夹角一般为30-45°。这种焊接工艺熔敷速度是传统单丝焊的1.5-2倍，由于母材不接电源，母材的热输入少，熔深浅，熔敷层金属的稀释率一般小于10%。

双丝间接电弧气体保护焊是一种比较新的串联双丝焊技术，该方法采用直流电源，两套送丝机构分别控制两根焊丝的送进，电弧可在距工件不同的位置引弧和燃烧，两极性斑点分别在两焊丝上，利用弧柱热量和熔滴携带的热量熔化母材形成焊缝。

2. 双丝焊的发展及现状

双丝焊的研究基本都是从埋弧焊开始，双丝自动埋弧焊最早的应用出现在20世纪50年代，该技术的出现使焊接效率发生了根本性的提升[13]。双丝自动埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种，单电源双丝焊熔透能力较差，一般仅适用于窄间隙焊接，而串列双弧中双丝由两个电源单独控制，具有熔深大、熔敷速度高、焊缝金属稀释率接近单丝焊的特点，目前已在实际生产中得到广泛应用。

气体保护双丝焊的研究最早出现在1955 年。同双丝埋弧焊一样，双丝气保焊也可以减小焊接变形，提高焊接质量和生产效率，同时节约焊接材料[14]。国外科研机构对于双丝气保焊的研究较早，目前已完全掌握相关设备的成熟生产工艺。例如，加拿大焊接研究所研制了脉冲双焊丝GMAW 焊接设备，用于窄间隙的高强钢焊接；日本的NKK 船厂采用了双高速旋转电弧的焊接工艺，用于角焊缝的焊接；奥地利弗尼斯公司成功开发了单枪双丝MIG 焊技术，焊枪尺寸小巧，适应于焊件的任何位置焊接。为了适应薄板高速焊和厚板高熔敷率焊接，2001 年在德国埃森展上由奥地利Fronius 公司和德国CLOOS 公司分别展出了双丝 MIG 焊设备，该类设备是将两根焊丝按一定角度放在同一个焊枪喷嘴内，两根焊线分别由各自独立的电源供电，焊接过程稳定，焊接效率较高，达到 3～5m/min，该类设备已在车辆制造、造船、汽车等方面得到了广泛的应用[15-17]。除上述公司外，德国的BENZEL公司，美国的Miller、Lincoln公司目前均可以生产成套的TANDEM或TWIN-ARC双丝焊设备。

我国在双丝焊方面的研究也比较早，在80年代便可以制造出双丝气体保护焊设备。但后来由于焊接人才缺乏和科研经费短缺，我国双丝焊技术的研究一直远远落后于国外，目前我国的双丝焊设备基本依赖进口，仅德国的CLOOS公司的TANDEM双丝焊接系统在国内便有数百套。近年来，国家加大了先进焊接技术领域的资助，我国在双丝焊领域的研究迅速发展，上海交通大学、西南交通大学、北京工业大学、哈尔滨工业大学、山东大学等科研院校均开展了该方面的研究工作，部分机构已经具备研制双丝焊设备的能力[18-20]。但是，由于研究基础薄弱，相关理论知识缺乏，我国双丝焊设备的整体水平同国外同类产品还有较大的差距。

3. 双丝焊的应用

3.1 双丝焊在造船领域的应用

2010年，中国造船业的三大指标即造船完工量、新承接订单量、手持订单量均超越老牌造船强国韩国和日本，成为世界第一造船大国。虽然由于经济危机和产业结构的问题，近两年我国的造船业发展进程有所回落，但仍然保持在世界三大造船大国之列。焊接技术是船舶制造工业的关键技术，船舶的焊接技术水平直接影响着我国造船业的国际竞争力和发展前景。

采用双丝埋弧焊工艺焊接船用高强钢DH36，焊接质量完全满足中国船级社《材料与焊接规范》的技术要求，焊接熔敷率较单丝埋弧焊有明显提高，焊接道次减少，20-30mm厚度的钢板能够实现双面单道焊，焊接效率大大提高[21]。对于60mm厚度的DH36 钢采用交流方波双丝埋弧焊方法，通过优化焊接工艺，焊接接头的低温断裂韧性（0 °C）明显改善。采用小电流、低速焊的工艺，焊缝的断裂韧性裂纹尖端张开位移（CTOD）值比常规工艺提高约85%，热影响区提高近4倍；采用大电流、高速焊的工艺，焊缝的断裂韧性 CTOD 值比常规工艺提高近3倍，热影响区提高近2倍[22]。

高强度船体用EH36是一种经过细晶处理的镇静钢，其焊接热影响区组织与性能对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向大，氢致裂纹敏感性较大。相比较传统单丝CO2气保焊，采用双丝CO2气保焊焊接EH36，焊接接头的屈服强度、延伸率和低温韧性（-40 °C）均显著改善。另外，在单根焊丝具有相同电流和电压的前提下，获得相同的焊缝宽度时，双丝焊的焊接速度比单丝焊提高1倍，生产效率大大提高[23]。

3.2 双丝焊在高速列车领域的应用

我国的高速列车技术经过近20年的发展，通过消化吸收和自主创新相结合的发展道路，逐渐突破高速列车的关键技术问题，实现了高速列车的自主制造。2010年CRH380AL新一代高速列车创造了486.1 km/h的世界高速铁路最高运营速度，标志着我国高速列车技术已跻身世界高速列车技术先进行列。高速列车的高速化主要取决于车身的轻量化材料和车体结构，因此高速列车承载结构轻量化的研究至关重要。

铝合金因其比强度高、耐蚀性好、成型工艺好等优点，在高速列车车体中得到广泛应用。但是，铝合金活性高，铝与氧的亲和力在，焊缝中容易形成氧化铝夹渣。铝合金导热系数和膨胀系数也较大，焊接时需要高的热输入，容易产生焊接应力和变形甚至裂纹。目前铝合金的有效焊接方法主要为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊[24]。钨极氩弧焊适合焊接的板厚范围为1-20mm，熔化极氩弧焊采用高熔敷率焊接（大电流、粗焊丝，适用于厚板）时，热输入过大，焊缝成形较差，若采用高速焊接（高电流密度、细焊丝，适用于薄板）时，对送丝速度的要求较高。

双丝焊接技术可以解决高速列车铝合金焊接时存在的问题，不仅可以获得优质的焊接接头，还可以提高焊接效率。以CRH3型动车组车体用6005A-T6铝合金为例，采用奥地利IGM Robot RTI 330-S双丝焊接系统，通过优化工艺参数，焊接接头组织比单丝焊更为致密和均匀，抗拉强度和延伸率均有所提高，焊接速度显著提高，目前该技术工艺已实际应用于CRH3高速动车组的生产中[25]。采用双丝MIG焊焊接6082-T6铝合金时，由于双丝焊热输入较小，焊接接头晶粒较小，热影响区较窄，硬度及抗拉强度相比单丝焊接接头略有提高，但双丝焊焊接速度大大提高[26]。另外，双丝焊在2219、7A52等铝合金的焊接也被学者广泛研究，通过调整工艺参数，双丝焊接技术均能够获得良好的焊接接头，不仅力学性能优于单丝焊接接头，耐蚀性也有所提高[27-30]。

3.3 双丝焊在管道焊接领域的应用

管道工程主要用于输送各种介质，作为一项重要的基础设施，管道工程已广泛地存在于石油、化工、电力、建筑和市政等行业。随着我国经济的持续快速发展，东部沿海地区的能源消耗越来越多，石油、天然气等战略能源物质的输送变得尤为重要，逐渐得到国家的重视。近年来，随着“西气东输”等大型管道工程的开展，钢管材料的使用量大幅增加。同其他焊接结构不同，管道即要承受一定的压力，还要完全保证传输物质不能泄露，因此钢管的焊接质量要求较高，焊接接头不仅具有良好的力学性能，还要具有较好的致密性和耐蚀性，以保证管道工程的安全运行。

目前管道工程主要采用X系列管线钢，代表钢种有X60、X65、X70和 X80。管线钢的焊接主要为环焊缝或螺旋焊缝，而且管径较大，管壁较厚，因此主要采用埋弧焊焊接。同单丝埋弧焊相比，双丝埋弧焊减少了咬边焊接缺陷，焊接速度提高30-40%，满足了钢管的高速焊接。双丝埋弧焊工艺特别适用于厚管的焊接，22mm厚板可单面焊双面成型，甚至可以焊接300mm厚的焊件。埋弧焊管工艺一般采用串列双丝焊技术，采用直流+交流的形式，前丝采用直流电，后丝采用交流电，即可以获得足够的熔深，以能够得到满意的焊缝[31，32]。大管径X65级钢管对接环焊缝焊接时，采用U形坡口多层焊工艺，在较小的热输入下，可以保证焊接接头具有优良的拉伸性能和断裂韧性，焊缝效率大大提高，完全能够应用于陆地和海底油气管道[33]。

4. 双丝焊的前景及展望

“十二五”期间，“发展高效焊接”、“提高焊接机械化、自动化水平”是焊接技术发展的方向和目标。双丝焊以高速、高效、节能、优质等优点越来越被焊接界人士认同，在实际生产中的应用也越来越多。我国每年造船用钢量可达上千万吨，油气管道用钢在200万吨以上，若全面采用双丝焊工艺，其能源节约将非常可观，而且生产效率大大提高，其发展前景非常广阔。此外，中俄、中缅、中国-中亚油气管道工程以及中国西气东输三线工程的建设为双丝焊接技术的发展和应用提供了空间的机遇。随着双丝焊技术的不断成熟和完善，双丝焊工艺也同焊接机器人相整合，焊接效率和自动化程度进一步提高。同时，三丝甚至多丝焊工艺也在逐渐出现，新的电弧组合焊接工艺方法也被学者广泛研究。相信在不久的将来，焊接产业将进入全新的发展时期，先进的焊接技术和工艺将不断涌现，从而推动机械加工行业整体水平的提升。

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压力容器焊接工艺论文范文第4篇

近十年，随着社会生产力的不断提高和社会经济的不断发展，社会用电需求越来越大，促使了电力行业迅猛发展，推动了电网建设的不断升级。输变电电力工程向高电压、大容量、多回路发展，相应地，工程结构所承受的外部荷载也越来越大，钢材使用量越来越多，工程建设的费用越来越高，促使工程选用的钢材强度级别向更高层次发展。高强钢其强度高，使用高强钢可发挥出承载力大的优点，特别是结构中强度控制起主要作用的构件，很多情况下受压构件也有较大的优势。一些试验工程的统计分析表明，与普通的Q235、Q345钢相比，使用Q420、Q460钢可以明显减少工程钢材用量，减轻工程结构重量，降低成本，经济效益和社会效益较显著。

为改善钢的性能，Q460钢在冶炼时一般会比Q345钢加入更多的一些合金元素，提高了钢的强度，但有可能因此而降低Q460钢的焊接性，GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》规定的碳当量最高值达到0.46%（热轧、控轧）、0.53%（正火、正火轧制、正火加回火）、0.47%（TMCP、TMCP+回火）。

低合金高强度钢是在碳素钢的基础上加入总质量百分数不超过5%的合金元素，屈服强度超过275MPa，并具有不同用途结构所要求的良好的强度、塑性、韧性、焊接性、成型性、耐蚀性、耐热性、耐低温性、耐磨性或其它特殊性能，通常以板、带、型、管等钢材形式供应，用户不需经过重新热加工、热处理而直接使用的结构钢种可称之为低合金高强度钢。国外这类钢多年来已逐渐形成一个统一名称――高强度低合金钢.

由于低合金高强度钢不但具有较高的强度和良好的综合性能，而且还有较好的经济性，因此，低合金高强度钢在多个行业的应用发展非常迅速，包括建筑、桥梁、铁道、船舶、输送管线、锅炉、压力容器、汽车、机械、核能等领域，并且其应用范围将越来越广。钢材的焊接性在一定程度上限制了Q460高强钢在电力工程中的推广应用，某些工程也只是试验性地采用焊接连接方式，都尽可能地少用或不用焊接，因此，高强钢的焊接性问题引起了电力行业内众多工程技术人员的关注。大家共同关注的问题主要有两方面：1、目前的冶金技术生产的Q460钢材力学性能离散性如何？是否能达到100%的合格？2、目前的Q460钢的强化形式是怎样？是否会降低其焊接性（包括使用焊接性和工艺焊接性）？为了在生产中采用科学正确的焊接工艺，保证焊接接头各项性能指标，最终保证应用Q460钢的工程质量安全，非常有必要开展Q460高强钢的焊接性研究，为Q460钢焊接工艺评定施焊参数的制定提供充足、科学的依据，这是本论文主要的研究背景和初衷。对Q460钢进行系统充分的研究，如果验证此钢材的焊接性良好并适合应用于电力工程，可以推动更多新建或改造的电力工程使用Q460钢，将产生更大的经济效益和社会效益。

因此，本论文不仅能促进我公司掌握更多的Q460高强钢焊接性数据，积累更多高强钢焊接经验，完善焊接工艺规程，并且为公司拓展市场起着积极作用。而且，本论文对我国电力行业的发展有着积极影响，具有较大的学术价值和实际应用意义，正因为工程中有着这样的需求，Q460钢的焊接性研究也将是国内有关单位研究的热门课题之一，信未来会有更多的研究成果产生。

我国国家标准GB/T 13304.2C2008《钢分类》第2部分规定了按主要质量等级和主要性能或按使用特性进行分类的分类方法。GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》规定的钢材如按照主要特性分类可统一归类为可焊接低合金高强度结构钢，如按照主要质量等级可分为优质低合金钢和特殊质量低合金钢两类。GB/T 1591C2008《低合金高强度结构钢》中各牌号及各质量等级钢按GB/T 13304.2C2008《钢分类》第2部分进行分类，Q460各质量等级均属于特殊质量低合金钢。YB/T 4163C2007《铁塔用热轧角钢》规定了5类适用于铁塔用的热轧角钢强度级别，其中低合金高强度钢包括Q345T、Q420T和Q460T，为Q460牌号的角钢在输变电钢结构上推广应用奠定了基础，并从标准指引上缩短了我国与国外先进国家的差距。

日本电力事业发展较早并且较先进，为满足高电压等级、大容量、大型化输电线路的建设要求，日本较早应用高强度级别的钢材，日本铁塔协会1995年颁布的《输电用钢管铁塔制作基准》对钢材的种类、材质、力学性能. 日本铁塔规范中规定的最高强度的钢材是应用于钢板构件的SM570钢，其屈服强度级别达到460MPa，是可焊性良好的焊接结构用钢；另外，对于钢管、角钢和法兰用钢其最高的屈服强度级别达到440MPa（STKT590、SH590S、SH590P、SFT590）。另外，俄罗斯对铁塔用钢的最高强度级别达到578MPa。日本、欧美等国使用高强钢的工程经验为我国工程标准的发展和高强钢在工程上探索使用、推广应用提供了参考。

踏入2000年，由于高强钢的生产工艺日渐成熟，性价比较高，越来越多的电力工程开始应用高强钢。唐钢公司在2003年10月立项对Q420角钢的生产技术进行攻关，于2004年7月成功开发生产出Q420角钢并应用于当时我国准备建设的最高电压等级的750kV官亭―兰州东超高压输电线路工程铁塔。此次工程的试点应用，为我国其它输电线路工程推广使用Q420高强钢提供了更多的数据参考。此后，Q420钢在很多200kV、500kV、750kV、±800kV的输电线路工程中得到应用，甚至在我国的1000kV特高压交流试验示范工程（晋东南――南阳――荆门线路工程）也采用了Q420高强钢。截至2010年底，在220kV及以上电压等级的输电线路工程中Q420高强钢的应用总量已近60万吨。GB/T 9787C88《热轧等边角钢》列入的角钢型号为2#～20#（边宽为20～200mm），国内钢材生产企业很少生产型号超过20#的角钢，以往国内输变电工程应用的角钢规格几乎都在L200×24或者以下。随着特高压及其它同塔双/多回输电线路的建设需求越来越多，输电铁塔承载能力要大大提高，因此，对高强度大规格（超过20#）的角钢需求也越来越大。