【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化制造工藝和降低制造成本。上述鋼種由于嚴(yán)格控制了碳、硫、磷含量，焊接性明顯改善。在國(guó)外超臨界和特臨界鍋爐已逐步推廣應(yīng)用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2壓力容器用鋼的新發(fā)展近年來(lái)，壓力容器用鋼的發(fā)展與鍋爐用鋼不同，其主攻方向是提高鋼的純凈度，即采用各種先進(jìn)的冶煉技術(shù)，最大限度地降低鋼中的有害雜質(zhì)元素，如硫、磷、氧、氫和氮等的含量。這些冶金技術(shù)的革新，不僅明顯地提高了鋼的沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性，抗應(yīng)變時(shí)效性、抗回火脆性、抗中子幅照脆化性和耐蝕性，而且可大大改善其加工性能，包括焊接性和熱加工性能。對(duì)比采用常規(guī)冶煉方法和現(xiàn)代熔煉方法軋制的16MnR鋼板的化學(xué)成分和不同溫度下的缺口沖擊韌度和應(yīng)變時(shí)效后的沖擊韌性，數(shù)據(jù)表明，超低級(jí)的硫、磷、氮含量顯著地提高了普通低合金鋼的低溫沖擊韌度和抗應(yīng)變時(shí)效性。高純凈化對(duì)深低溫用9%Ni鋼的極限工作溫度（196℃）下的缺口沖擊韌度也起到相當(dāng)良好的作用，按美國(guó)ASTMA353和A553（9%Ni）鋼標(biāo)準(zhǔn)，該鋼種在196℃（LNG）儲(chǔ)罐的制造技術(shù)條件，9%Ni鋼殼體196℃的沖擊功應(yīng)70J。這一問(wèn)題也是通過(guò)9%Ni鋼的純凈化處理而得到完滿的解決。同時(shí)還大大改善了9%Ni鋼的焊接性。焊接不必預(yù)熱，焊后亦無(wú)須熱處理。對(duì)于厚度30mm以下的9%Ni鋼，焊前不必預(yù)熱，焊后亦無(wú)需熱處理。這對(duì)于大型（10萬(wàn)m3以上）LNG儲(chǔ)罐的建造，具有十分重要的意義。把9%Ni鋼標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分和力學(xué)性能并與高純度9%Ni鋼相應(yīng)的性能進(jìn)行對(duì)比，它們之間的明顯差異。在高壓加氫裂化反應(yīng)容器中，由于工作溫度高于450℃。但這類鋼在450℃以上溫度下長(zhǎng)期使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生回火脆性，使鋼的韌性明顯下降，給加氫反應(yīng)的安全運(yùn)行造成隱患。近期的大量研究證明，上列鉻鉬鋼的回火脆性主要起因于鋼中P、Sn、Sb和As等微量雜質(zhì)。合金元素Si和Mn也對(duì)鋼的回火脆性起一定的促進(jìn)作用。因此必須通過(guò)現(xiàn)代的冶金技術(shù)，把鋼中的這些雜質(zhì)降低到最低的水平。目前，許多國(guó)外鋼廠已提出嚴(yán)格控制鋼中雜質(zhì)含量的供貨技術(shù)條件。現(xiàn)代煉鋼技術(shù)能夠達(dá)到了最低雜質(zhì)含量的上限，其回火脆性指數(shù)J低于100，可見(jiàn)，壓力容器用鋼的純凈化是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。近幾年來(lái)，各類不銹鋼在金屬結(jié)構(gòu)制造業(yè)中應(yīng)用急速增長(zhǎng)，%，2003年世界不銹鋼消耗量為2150萬(wàn)噸，%極大部分用于各種壓力容器和管道，包括部分輸油輸氣管線。為滿足各種不同的運(yùn)行條件下的耐蝕性要求，并改善不同施工條件下的加工性能，近期開發(fā)了多種性能優(yōu)異的不銹鋼，其中包括超級(jí)馬氏體不銹鋼、超級(jí)鐵素體不銹鋼，鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼和超級(jí)鐵素體—奧氏體不銹鋼。這些新型不銹鋼的共同特點(diǎn)是超低碳、超低雜質(zhì)含量、合金元素的匹配更趨優(yōu)化，不僅顯著提高了其在各種腐蝕介質(zhì)下的耐蝕性，而且大大改善了焊接性和熱加工性能。在一定的厚度范圍，超級(jí)馬氏體不銹鋼焊前可不必預(yù)熱，焊后亦無(wú)需作熱處理。這對(duì)于大型儲(chǔ)罐和跨國(guó)海底輸油輸氣管線的建設(shè)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。目前已在壓力容器和管道制造中得到實(shí)際應(yīng)用的馬氏體不銹鋼、鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼和超級(jí)雙相不銹鋼，這些不銹鋼合金系列與常規(guī)不銹鋼之間存在較大的差異。3管道用鋼的新發(fā)展管道用鋼的發(fā)展在很多方面與前述的鍋爐與壓力容器用鋼相似。實(shí)際上很多鋼種和鋼號(hào)都是相同的，其中只有輸氣管線用鋼可以認(rèn)為是獨(dú)立的分支。近10年來(lái)，輸送管線的工作應(yīng)力已從40bar提高到100bar，甚至更高。最近臺(tái)灣省建造了一座1600MW抽水蓄能電站，其壓水管道采用了X100型（屈服強(qiáng)度690Mpa）高強(qiáng)度鋼。目前在世界范圍內(nèi)，輸送管線中采用的最高強(qiáng)度級(jí)別的鋼種為X80型，相當(dāng)于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)L555。鑒于管線的焊接都在野外作業(yè)，要求鋼材具有良好的焊接性，因此管線用鋼多采用低碳，低硫磷的微合金鋼，并經(jīng)熱力學(xué)處理。鍋爐、壓力容器和管道焊接方法的新發(fā)展鍋爐、壓力容器和管道均為全焊結(jié)構(gòu)，焊接工作量相當(dāng)大，質(zhì)量要求十分高。焊接工作者總是在不斷探索優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)的焊接方法，并取得了引人注目的進(jìn)步。以下重點(diǎn)介紹在國(guó)內(nèi)外鍋爐、壓力容器與管道制造業(yè)中已得到成功應(yīng)用的先進(jìn)高效焊接方法。1鍋爐膜式水冷壁管屏雙面脈沖MAG自動(dòng)焊接生產(chǎn)線為提高鍋爐熱效率，節(jié)省材料費(fèi)用，大型電站鍋爐式水冷壁管屏均采用光管＋扁鋼組焊而成。這種部件的外形尺寸與鍋爐的容量成正比。一臺(tái)600MW電站鍋爐膜式水冷壁管屏的拼接縫總長(zhǎng)已超過(guò)萬(wàn)米。因此必須采用高效的焊接方法。在上世紀(jì)90年代以前，國(guó)內(nèi)外鍋爐爐制造廠大多數(shù)采用多頭（6~8頭）埋弧自動(dòng)焊。在多年的實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，這種埋弧焊方法存在一致命的缺點(diǎn)，即埋弧焊只能從單面焊接，管屏焊后不可避免會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的撓曲變形。管屏長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，變形愈大，必須經(jīng)費(fèi)工的校正工序。不僅提高了生產(chǎn)成本，而且延長(zhǎng)了成產(chǎn)周期。因此必須尋求一種更合理的焊接方法。上世紀(jì)80年代后期，日本三菱重工率先開發(fā)膜式水冷壁管屏雙面脈沖MAG自動(dòng)焊新焊接方法及焊接設(shè)備，并成功地應(yīng)用于焊接生產(chǎn)。這種焊接方法在日本俗稱MPM法，其特點(diǎn)是多個(gè)MAG焊焊頭從管屏的正反兩面同時(shí)進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中，正反兩面焊縫的焊接變形相互抵消。管屏焊接后基本上無(wú)撓曲變形。這是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破。經(jīng)濟(jì)效益顯著。數(shù)年后哈爾濱鍋爐廠最先從日本三菱公司引進(jìn)了這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和裝備，并在鍋爐膜式壁管屏拼焊生產(chǎn)中得到成功的應(yīng)用。之后，逐步在我國(guó)各大鍋爐制造廠推廣應(yīng)用，至今已有十多條MPM焊接生產(chǎn)線正常投運(yùn)。管屏MPM焊接的主要技術(shù)關(guān)鍵是必須保證正反兩面的焊縫質(zhì)量，包括焊縫熔深，成形和外形尺寸基本相同。這就要求在仰焊位臵的焊接采用特殊的焊接工藝—脈沖電弧MAG焊（富氬混合氣體）。焊接電源和送絲系統(tǒng)應(yīng)在管屏全長(zhǎng)的焊接過(guò)程中產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖噴射過(guò)渡。因此必須配用高性能和高質(zhì)量的脈沖焊接電源和恒速送絲機(jī)。這些焊接設(shè)備的性能和質(zhì)量愈高，管屏反面焊縫的質(zhì)量愈穩(wěn)定，合格率愈高。實(shí)際上，哈鍋廠從日本三菱重工引進(jìn)的原裝機(jī)只配用了晶閘管控制的第二代脈沖MIG/MAG焊電源，送絲機(jī)也只是傳統(tǒng)的等速送絲機(jī)，管屏反面焊縫的合格率達(dá)不到100%，總有一定的返修量，為進(jìn)一步改進(jìn)膜式壁管屏MPM焊機(jī)的性能，最近國(guó)產(chǎn)的管屏MPM焊機(jī)配用了第三代微要控制逆變脈沖焊接電源和測(cè)速反饋的恒速送絲機(jī)，明顯提高了反面焊縫的合格率。2鍋爐受熱面管對(duì)接高效焊接法鍋爐受熱面過(guò)熱器和再熱器部件管件接頭的數(shù)量和壁厚，隨著鍋爐容量的提高而成倍增加，600MW電站鍋爐熱器的最大壁厚已達(dá)13mm，接頭總數(shù)超過(guò)數(shù)千個(gè)。傳統(tǒng)的填充冷絲TIG焊的效率以遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)展的要求，必須采用效率較高的且保接頭質(zhì)量的溶焊方法。為此，哈鍋和上鍋相繼從日本引進(jìn)了厚壁管細(xì)絲脈沖MIG自動(dòng)焊管機(jī)，其效率比傳統(tǒng)的TIG焊提高3~5倍。后因經(jīng)常出現(xiàn)根部未焊透和弧坑下垂等缺陷而改用TIG焊封底MIG焊填充和蓋面工藝，改進(jìn)的焊接工藝雖然基本上解決了根部未焊透的問(wèn)題，但降低了焊接效率，增加了設(shè)備的投資，同時(shí)也使操作程序復(fù)雜化。最近，上鍋，哈鍋又從國(guó)外引進(jìn)了熱絲TIG自動(dòng)焊管機(jī)。熱絲TIG焊的原理是將填充絲在送入焊接熔池之前由獨(dú)立的恒壓交流電源供電。電阻加熱至650~800℃高溫，這就大大加速了焊絲的熔化速度，其熔敷率接近于相同直徑的MTG焊熔敷率。另外，TIG方法良好的封底特性確保了封底焊道的熔質(zhì)量，因此，熱絲TIG焊不失為小直徑壁厚管對(duì)接焊優(yōu)先選擇的一種焊接方法。然而不應(yīng)當(dāng)由此全面否定脈沖MIG焊在小直徑壁厚管對(duì)接中應(yīng)用的可行性。曾通過(guò)大量的試驗(yàn)查明，在厚壁管MIG焊對(duì)接接頭中，根部末焊透90%以上位于超弧段，而弧坑下垂起因于連續(xù)多層焊時(shí)熔池金屬熱量積聚導(dǎo)致過(guò)熱。如將焊接電源電弧的功率作精確的控制，則完全可以消除上述缺陷的形成。但由于引進(jìn)的MIG焊自動(dòng)焊管機(jī)原配的焊接電源為晶閘管脈沖電源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電弧功率的程序控制如改用當(dāng)代最先進(jìn)的全數(shù)字控制逆變脈沖焊接電源或波形控制脈沖焊接電源（計(jì)算機(jī)軟件控制?。?，則可容易地按焊接工藝要求，對(duì)焊接電弧的功率作精確的控制，確保接頭的焊接質(zhì)量。我們建議對(duì)現(xiàn)有的管子對(duì)接自動(dòng)焊MIG焊機(jī)組織二次開發(fā)，將原有的晶閘管焊接電源更換成全數(shù)字控制逆變脈沖焊接電源，并采用PLC和人機(jī)界面改造控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮MIG焊的高效優(yōu)勢(shì)。3厚壁容器縱環(huán)縫的窄間隙埋弧焊厚壁容器對(duì)接縫的窄間隙埋弧焊是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的焊接方法。自1985年哈鍋從瑞典ESAB公司引進(jìn)第一臺(tái)窄間隙埋弧焊系統(tǒng)以來(lái)，窄間隙埋弧焊已在我國(guó)各大鍋爐、化工機(jī)械和重型機(jī)械等制造廠推廣使用，近20年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，窄間隙埋弧焊確實(shí)是厚壁容器對(duì)接焊的最佳選擇。為進(jìn)一步提高窄間隙埋弧焊的效率，國(guó)