[发明专利]降低大型压力容器焊接残余应力的方法

说明书

本发明提供了一种降低大型压力容器焊接残余应力的方法，包括以下步骤：1)将需要焊接的两部分加工X形坡口，坡口角度为50°～60°，若两部分厚度不一致，则对较厚一侧首先进行锥形过渡预处理，使其末端的厚度与较薄一侧的厚度一致；2)进行填充焊，采用内外交替焊接的方式，内侧焊接2～4层后转到外侧继续2～4层焊接作业，以此类推直至填充焊道焊接完成；3)进行盖面焊，将压力容器水平放置进行盖面焊操作，盖面焊的焊接顺序为采用两侧向中间的焊接顺序分别进行内外侧盖面焊作业；4)将连接处的焊缝余高打磨平整，以无明显不连续突起为标准；5)采用机械方法对焊道及其附近区域进行全覆盖的冲击作业，即完成残余应力的消除。

技术领域

本发明涉及钢制容器加工制造技术领域，具体涉及一种降低大型压力容器焊接残余应力的方法。

背景技术

压力容器作为一种承压设备，广泛应用于石化、核电、航空航天等领域。承压设备大型化是提高经济效益的必由之路。然而，设备大型化会给制造带来巨大挑战。由于直径和壁厚超大、焊道数量多、约束强，会产生较大的焊接残余应力，引起应力腐蚀、疲劳、蠕变开裂。尤其是封头与筒体的连接焊缝，由于设计厚度的差异还会引入应力集中的问题，加剧了设备的失效风险。因此，有效地降低两焊接连接处的焊接残余应力对大型压力容器的制造具有重要意义。

目前广泛使用的降低焊接残余应力的方法主要是焊后热处理，包括整体和局部热处理：焊后整体热处理显然不适用于大型压力容器，而局部热处理操作不当反而会引入额外的热应力，适得其反。而且，热处理过程需要消耗大量的能源和时间，投入大量的人力和物力，不符合高效率生产。此外，还经常存在焊后热处理之前焊缝位置就开裂的情形。因此，在压力容器设计制造阶段，通过改善制造工艺来降低焊接残余应力对提高压力容器的结构完整性具有重要的意义。

发明内容

针对大型压力容器(壁厚≥50mm)焊接接头焊接残余应力过大容易导致开裂的问题，本发明提供了一种操作方便、效率高、能在设计制造过程中降低压力容器焊接残余应力的方法。

本发明采用以下的技术方案：

一种降低大型压力容器焊接残余应力的方法，包括以下步骤：

(1)将需要焊接的两部分加工X形坡口，坡口角度为50°～60°，若两部分厚度不一致，则对较厚一侧首先进行锥形过渡预处理，使其末端的厚度与较薄一侧的厚度一致；

(2)进行填充焊

采用内外交替焊接的方式，内侧焊接2～4层后转到外侧继续2～4层焊接作业，以此类推直至填充焊道焊接完成；

(3)进行盖面焊

将压力容器水平放置进行盖面焊操作，盖面焊的焊接顺序为采用两侧向中间的焊接顺序分别进行内外侧盖面焊作业；

(4)将连接处的焊缝余高打磨平整，以无明显不连续突起为标准；

(5)采用机械方法对焊道及其附近区域进行全覆盖的冲击作业，即完成残余应力的消除。

进一步地，步骤(1)中当两部分厚度不一致时，对较厚一侧进行锥形过渡预处理为锥形过渡预切割处理。

进一步地，步骤(1)中所述的较厚一侧为筒体；所述的较薄一侧为封头。

进一步地，还包括对焊前进行火焰加热预热处理，预热温度为100～200℃。

进一步地，所述的火焰加热为氧乙炔火焰加热。

进一步地，步骤(2)中，所述的内外交替焊接的总交替次数不低于3次。

进一步地，所有焊接层间的温度低于150℃。

进一步地，步骤(5)中所述的机械方法为超声冲击或喷丸。