管板堆焊过程中防变形措施解析

周庆华

（浙江巨化装备工程集团有限公司，浙江 衢州324004）

1 概述

在工业生产的过程中，压力容器的使用范围越来越广，在各部门的制造和科学研究等方面中发挥着越来越重要的作用。在石油化工、煤化工等行业的压力容器制造过程中，通常采用原材料堆焊方法提高压力容器的使用寿命，然而原材料堆焊过程中会产生变形，严重影响压力容器的尺寸以及性能，从而导致其无法满足该压力容器的制造生产需求，容易造成巨大的经济损失。因此，对原材料的堆焊方法以及其变形情况进行研究，提出相应的防变形措施，为今后的压力容器的制造工作提供重要的经验，能够在很大程度上提高压力容器零部件的质量水平。本文将首先对换热器类设备的管板堆焊过程中的变形问题，指出其堆焊过程中产生的各种情形，然后针对管板表面堆焊过程中的变形情况提出相应的防变形措施。

2 管板堆焊产生的变形及防变形措施解析

2.1 管板堆焊产生的变形

由于管板本身所采用的原材料种类较多，特性各不相同，经常会出现变形的情况。在管板表面堆焊另外一种材料，可以提高其使用强度以及抗腐蚀性，从而提高使用性能和经济价值，但是在堆焊后的热处理过程中，会残留一定量的应力，这会导致管板产生变形，从而造成管板无法符合生产使用的需要。在一些情况下，还会因为堆焊技术本身的特性以及堆焊材料的特殊性，而导致管板产生变形，致使管板无法使用。

2.2 管板堆焊过程中防变形措施

由于堆焊方法工艺控制具有复杂性，因此管板在堆焊过程中出现变形的情况还有很多种。为避免压力容器制造的过程中堆焊方法出现变形的现象，这就需要不断收集整理各种变形情况并进行分析，根据不同的变形发生的情况采取相应的措施。

由于管板的规格较大，在堆焊技术的使用时经常涉及到大面积的作业。在大面积的堆焊过程中，变形的情况极易发生。在对管板进行大面积的堆焊操作时，会涉及到焊接的热输入量以及熔合比等等各种参数的设置。参数设置的不同会导致管板的情况出现很大的差异，包括组织的分布情况以及应力的大小情况。由于该操作是将不同种类的材料整合到一起，因此也会导致材质的分布不均匀，种种分布不均匀的情况增加了应力的大小，这会导致管板本身对于外力的承受能力减弱、抗腐蚀性降低，并随着管板直径以及材料厚度的增加进一步显著，导致变形的发生。因此一些防变形的措施应当应用在堆焊过程中。

反变形技术的应用可以在很大程度上避免堆焊过程中出现变形的情况。反变形技术是指通过经验以及各种数据的计算，预计管板在堆焊过程中可能出现的变形程度的大小，并通过热锻压技术使管板堆焊部分凹出相应的大小，以抵消堆焊过程中的变形。但具体的估计的计算与材料的材质、规格以及操作的详细流程等因素紧密相关，需要针对不同的情况得到不同的计算方式。因为堆焊过程中的变形情况很难准确的估计出来，因此反变形技术也会存在略微的偏差，这种偏差在允许范围内可不进行处理，超出允许范围可利用其它方法进行解决。另外在后续的制造过程中，管板钻孔、管板焊接等操作还会对其产生一定的影响，会造成管板出现变形。因此无论反变形技术能否非常精准的预测出管板的变形大小，都可以在很大程度上减小管板的变形程度。

与反变形技术类似，预变形技术也是通过提前改变管板的形状用以抵消堆焊过程中出现的变形情况。而为了减少热加工过程对堆焊方法下的变形情况的影响，可以采用预热的方法来对需进行堆焊操作的部位进行加热。通过预热的方式，可以大幅度的减小压力容器在堆焊操作前后的温度的差异以及应力的差距，温差以及应力的减小有利于降低管板在堆焊操作过程中出现变形的可能性。防止堆焊过程的变形现象还可以通过提高压力容器零件的刚度来实现，例如在堆焊过程中同一规格的堆焊材料，可以正反叠加两层，采用工装固定，这可以在很大程度上提高其刚度降低变形的可能性，同时堆焊过程中，不断翻身堆焊，降低变形量，也是反变形控制的一种方式。在堆焊操作完成后，一旦出现了某些变形现象应及时处理，可以借助在堆焊后零件具备的较强的塑性来对零件进行调整，强制其恢复至正常的状态。为减小堆焊过程中出现因应力而产生的变形，一般会在堆焊操作后采用消除应力热处理，但必须要严格控制好热处理的环境温度、保温时间以及堆焊的厚度。而在对大面积大规格的管板进行堆焊处理时，堆焊的处理层数往往会很多，为避免变形现象的出现，应当及时的释放相应的应力。例如在进行完每一层堆焊处理之后，可以在相应的位置上钻一些小孔，用以释放一定量的应力。并在最后阶段使用人工的方式进行堆焊处理，这样可以更好地控制压力容器在操作过程中的处理，在很大程度上减小变形量。

很多压力容器制造厂家，往往采用水冷的方式减小产生的变形量，堆焊过程中采用这种方法，管板温度降速较快，应力难以释放，对消除应力热处理的工艺控制要求较高，一旦控制不好，变形大小难以控制。

结束语

随着石油化工、煤化工行业的不断发展，对于压力容器的需求越来越多样化，面对更加严格的要求，致使我们对于压力容器的每个零部件都应经过精密的检查。在原材料的堆焊操作过程中，由于种种原因非常容易造成零部件的变形从而导致其不符合生产制造的要求，造成经济损失。通过本文对于原材料堆焊方法的防变形措施的分析，可以在很大程度上避免压力容器在制造过程中的堆焊方法出现变形的情况。但由于堆焊过程工艺控制的复杂性，很多操作还未能研究到位，因此还需要我们进行不断的研究积累。通过分析各类已知或者未知的情况，灵活运用各类防变形措施，针对不同的情况采取不同的措施。