压力容器薄壁圆筒焊接防变形控制

压力容器薄壁圆筒焊接防变形控制

韩杨

一重集团大连核电石化有限公司 辽宁大连 116113

摘要：压力容器薄壁圆筒一般通过钢板卷制成形，并由多段筒体组焊而成，在钢板卷制成形及组焊过程中，焊接变形是导致筒体形状不符合要求的主要原因。本文将针对薄壁容器的特点简单介绍薄壁筒节制造过程中控制变形的一些方法和措施以及防变形工装的结构及使用方法，实践证明工艺措施的优化及防变形工装的使用可有效减小薄壁筒节焊接变形，满足筒节成形尺寸要求。

关键字：薄壁筒节 焊接 工艺措施 防变形

0. 引言

根据相关数据研究表明，制造过程中压力容器的变形缺陷占到生产总量的60%以上^[1]，特别是对于直径较大、厚度较薄的筒体，卷制后刚性不强。一般来说，壁厚t 与外径D 之比小于1∶20的圆筒零件或者轴套类零件，都可认为是薄壁圆筒零件^[2]。在焊接过程中薄壁圆筒受热极易出现波浪变形，因此控制薄壁筒节焊接变形对保障压力容器整体质量具有重要意义。

0. 薄壁圆筒制造流程及防变形控制措施

薄壁筒体一般通过钢板卷曲成型后由多组筒节组焊而成，具体制造流程如下：钢板下料——卷板机曲型——切割压头直边——坡口加工——纵焊缝装配——纵焊缝焊接——纵焊缝打磨——圆筒校圆——纵焊缝探伤——两筒节环形端面坡口加工——两筒体组焊装配——环焊缝焊接——环焊缝打磨——环焊缝探伤。

根据生产实践经验，影响筒体变形的因素主要存在于钢板卷曲和焊接过程中。针对钢板卷曲过程中筒体发生的变形可通过在下料时留有直边余量，卷曲成型后将直边余量加工去除，减小焊后焊缝处的直边，保证圆度。对于薄壁筒节焊接出现的变形，可通过选用合适的焊缝尺寸和焊接形式以及合理的焊接方法，控制焊接热输入的大小等方式控制焊接变形。单个圆筒焊接完成后发生的变形可利用卷板机对薄壁圆筒不符合形状尺寸要求的部位进行局部校圆，两筒节在组焊过程中出现的变形可通过组焊时严格控制筒节的对缝间隙并在焊接过程中加装焊接防变形工装控制焊接变形。

0. 薄壁圆筒环焊缝焊接防变形工装结构形式

薄壁容器筒体组焊组过程中，由于焊后收缩，两组筒节在进行环焊缝焊接之后往往会出现焊后收腰的现象，可通过在焊前加装内壁防变形工装有效控制焊接收缩及筒节变形。

薄壁圆筒焊接防变形工装主要由防变形支撑圈、防变形弧板、内收紧螺栓组件、顶紧螺栓四部分组成，其中防变形弧板的弧面尺寸与圆筒内径尺寸相同，均等分8件，每件之间留有缝隙用于弧板内收时避免干涉。防变形支撑圈用于防变形弧板的的固定，内收紧螺栓组件用于防变形弧板的收紧，顶紧螺栓用于防变形弧板的顶紧。

1.防变形支撑圈；2.防变形弧板；3.内收紧螺栓组件；4.顶紧螺栓

0. 薄壁圆筒环焊缝焊接防变形工装使用方法及应用

本文所述薄壁圆筒环焊缝焊接防变形工装用于薄壁筒节环焊缝焊接防变形控制，此工装在使用前通过内收紧螺栓组件先将防变形弧板收紧缩小防变形工装支撑内径，然后将防变形工装吊装至筒节内壁环焊缝处，对于内坡口焊缝可利用两组防变形工装分别置于距离焊缝一定距离(100mm左右)的上下筒节端口处。将防变形工装位于焊缝处之后松开收紧螺栓组件，利用顶紧螺栓调节防变形弧板使薄壁圆筒内壁撑圆。

利用此防变形工装进行薄壁筒节内壁支撑和焊后防变形支撑可有效的将薄壁筒节归圆，对于直径2米左右的薄壁筒节，此防变形工装可将筒节圆度控制在1mm以里，而且可以有效的消除因局部变形导致的波浪弯，通过实践应用，本防变形工装可很好的实现薄壁筒节归圆和防变形的效果。

0. 小结

对于压力容器用薄壁筒节焊接防变形控制除需要在制造过程中采用合理的工艺措施，还需在焊接时使用防变形工装进行归圆和防变形支撑。在工艺措施的优化及使用焊接防变形工装后，薄壁容器筒节焊接后尺寸精度和圆度可满是设计要求，本文所设计的薄壁筒节防变形工装可推广应用于所有薄壁筒节环焊缝焊接的防变形控制中。

参考文献

1.王宁振.压力容器制造过程中变形问题的控制对策分析.科技创新导报，2020,06:39-40.

2.李灵凤，崔丽娟. 薄壁圆筒零件装配变形的解决措施. 2014,12:25-27.

作者: 韩杨 联系方式：电话：0411-39539972 手机：15840691450 邮箱：han.yang@cfhi.com