消防車干粉罐焊接質(zhì)量控制

宗小艷

(中鐵寶橋股份有限公司，陜西 寶雞 721006)

消防車干粉罐焊接質(zhì)量控制

宗小艷

(中鐵寶橋股份有限公司，陜西 寶雞 721006)

消防車干粉罐是干粉消防車的關(guān)鍵構(gòu)件，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到該類消防車的正常使用和安全。制定合理的質(zhì)量控制措施對保證焊接接頭質(zhì)量及干粉罐的安全運行極為重要。在干粉罐縱、環(huán)縫接頭的焊接過程中，通過人、機、料、法、環(huán)等各方面的質(zhì)量控制措施，保證了干粉罐的焊接質(zhì)量。實踐證明，所采用的質(zhì)量控制措施切實可行，可供同類鋼結(jié)構(gòu)壓力容器焊接制造借鑒。

干粉罐；壓力容器；焊接質(zhì)量控制

0 前言

干粉消防車由干粉罐、氮氣鋼瓶、干粉氮氣系統(tǒng)和氣控系統(tǒng)等組成，以高壓氮氣為發(fā)射干粉的動力。主要用于城市、工礦企業(yè)和機場等消防隊撲救可燃、易燃液體、可燃氣體和帶電設(shè)備的火災(zāi)。其中干粉罐是用來盛裝滅火用的干粉滅火劑，為壓力容器，是整個干粉消防車關(guān)鍵構(gòu)件之一，其質(zhì)量的好壞影響著該類消防車的正常使用。干粉罐的結(jié)構(gòu)主要包括上封頭、筒體、下封頭及其他附屬件等，如圖1所示。筒體縱向?qū)咏宇^、筒體與封頭連接的環(huán)向?qū)咏宇^采用全熔透的對接接頭型式，其焊接過程是干粉罐制作的關(guān)鍵工序。

圖1 消防車干粉罐示意

1 人員資格

人員指焊工和焊接檢驗員。為確保焊接質(zhì)量應(yīng)健全和嚴格執(zhí)行焊工、檢驗人員的培訓(xùn)及考核制度。規(guī)定干粉罐的焊接應(yīng)由持有相應(yīng)類別的“鍋爐壓力容器焊工合格證書”的人員擔任。焊縫無損檢測人員應(yīng)由持有相應(yīng)類別的“鍋爐壓力容器無損檢測人員資格證”的人員擔任。另外，對所持證件定期檢查，驗證其有效性，對復(fù)查到期的證件進行再次培訓(xùn)取證，對持證焊工加強管理[1]。

2 焊接電源、焊接設(shè)備

先進的焊接設(shè)備是提高焊接接頭質(zhì)量、焊接生產(chǎn)率的重要保證，由安全資產(chǎn)部歸口管理。設(shè)備的使用、維護嚴格按照設(shè)備管理規(guī)定進行，設(shè)備由專人定期維護保養(yǎng)。焊機供電源的品質(zhì)會直接影響到焊接質(zhì)量，要求所使用的焊機有對電網(wǎng)電壓的補償能力和對不同頻率的適應(yīng)能力。設(shè)備的電流、電壓等儀表應(yīng)在有效期內(nèi)經(jīng)專業(yè)部門檢驗、校正，并保證與焊接相關(guān)的翻轉(zhuǎn)架、工裝、胎具的完好，定期驗證和保養(yǎng)工裝等。

3 原材料質(zhì)量控制

(1)對低合金高強度鋼壓力容器來說，最重要的是根據(jù)使用條件選擇合適的鋼種，并提出相應(yīng)要求。消防車干粉罐采用16MnR，在設(shè)計時規(guī)定采用P、S含量低、沖擊性能高、晶粒細化的高韌性16MnR。通過復(fù)驗材料并對材料供貨單位進行考察、評審、追蹤等方法，確保所用壓力容器材料符合標準，在投料使用前檢查有效的材料質(zhì)量證明文件，并核對材料上的有效標志。材料標志應(yīng)與質(zhì)量證明書完全一致，否則不得使用。

(2)焊接材料一旦確定就不可隨意代料，對于被選定的焊接材料在使用前也要查看質(zhì)量證明書，并按規(guī)定逐批復(fù)驗，檢驗合格后方可使用。使用前要按照要求烘干、保溫等，使用過程中嚴格按照工藝要求，杜絕誤用和串用焊接材料。

4 焊接過程控制

4.1 焊接工藝

筒體縱向?qū)雍缚p為直焊縫，上、下封頭與筒體連接焊縫為環(huán)焊縫。根據(jù)不同焊接工藝因素，按照《鋼制壓力容器焊接工藝評定》(JB4708-2000)標準進行焊接工藝評定，焊接工藝評定試件由本單位技術(shù)熟練的焊工(不允許用外單位焊工)施焊[2]。焊接工藝評定完成后，提出完整的焊接工藝評定報告，并根據(jù)該報告和圖樣的要求，制定合理可行的焊接工藝指導(dǎo)書，施工前技術(shù)人員對焊工進行技術(shù)交底。焊工必須嚴格執(zhí)行焊接工藝，質(zhì)檢員要加強這方面的監(jiān)督檢查，這是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

焊工進行工序交接時首先檢查工件組裝是否符合圖紙和有關(guān)技術(shù)文件要求，做到“五不焊”：(1)間隙、鈍邊超差不焊；(2)接縫處的油、水、銹等油污除不凈不焊；(3)工件組裝不正不焊；(4)圖紙工藝不明不焊；(5)未移交不焊。做到確保焊接工藝正確實施。

4.2 坡口加工及對口錯邊量的控制

裝配工藝在壓力容器生產(chǎn)中影響焊接接頭質(zhì)量的因素是實際存在的，在某種意義上來說與焊接同等重要。在壓力容器生產(chǎn)中，注意焊接因素對焊接接頭質(zhì)量影響的同時，也應(yīng)高度重視裝配工藝對壓力容器焊接接頭質(zhì)量的影響。壓力容器縱向、環(huán)向焊縫對口錯邊量在《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中被列為筒體和封頭制造的主要控制項目。根據(jù)《鋼制壓力容器》(GB150-1998)規(guī)定，壁厚小于等于12 mm的干粉罐直焊縫與環(huán)焊縫接頭對口錯邊量b小于等于板厚的1／4，如圖2所示?？v縫焊接接頭的對口錯邊量相對比較容易控制，而環(huán)焊縫焊接接頭的錯邊量就需要裝配工人有較高的基礎(chǔ)知識和操作技能。由于熱壓成形封頭的幾何尺寸與公稱直徑有一定的誤差，而且同一公稱直徑、同一板厚經(jīng)熱壓成型的封頭封口尺寸也有一定的差值，同一規(guī)格的干粉罐上有兩個封頭，為了使對口錯邊量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)并趨近于最小，采取以下措施：

圖2 對口錯邊量示意(δ≤12 mm，b≤1／4δ)

(1)上、下封頭坡口在封頭轉(zhuǎn)動架上采用火焰切割加工。首先對封頭進行選配，即用卷尺仔細測量封頭、封口端面的直徑和周長。同一封頭各方向的封口直徑差應(yīng)符合封頭驗收標準，在合格的封頭中選兩個端面周長尺寸相近，且周長差最大值小于等于10 mm的封頭作為同一罐體的上、下封頭。

(2)當兩封頭選配完畢后，根據(jù)封頭、封口尺寸確定圓筒的下料尺寸，另外圓筒的下料一定是矩形，圓筒的展開料兩邊相等，其對角線誤差應(yīng)在1／1 000以內(nèi)。筒體坡口有縱縫坡口和與封頭連接的環(huán)縫坡口。縱縫坡口在滾圓之后進行，滾圓前用龍門刨刨環(huán)焊縫坡口，圓筒卷制后接頭間隙一定控制在工藝要求的尺寸范圍內(nèi)，且保證該焊接接頭的間隙在全長上趨近一致。筒體組對時放置牢固，并采取措施防止焊接過程產(chǎn)生變形。筒體縱縫焊接完成后按要求進行校圓。

由于組對后清理干凈的接頭易生銹，無論是縱縫焊接接頭還是環(huán)縫焊接接頭，裝配工人組對后應(yīng)立即轉(zhuǎn)入焊接工序，其時間間隔越短越好，組對后的接頭不應(yīng)超過48 h。

4.3 焊接過程的工藝紀律

電站鍋爐爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物對受熱面的傳熱以輻射為主、對流為輔。燃燒產(chǎn)生的煙氣具有光學(xué)厚度，高溫?zé)煔獾妮椛淠茉诳臻g所有方向上被吸收與反射[10-11]。在BRL設(shè)計參數(shù)下，燃用設(shè)計煤種，對于固定爐型，爐內(nèi)理論燃燒溫度不變。由能量守恒定律，爐內(nèi)輻射換熱量越大，爐膛上部受熱面煙氣所攜帶的熱量越少，此煙氣溫度越低。把進入爐膛上部受熱面前的煙氣溫度定義為屏底溫度，則屏底溫度反映爐膛輻射吸熱量與尾部受熱面對流吸熱量比例的變化。

在生產(chǎn)過程中，焊接操作者按圖樣、工藝、標準來執(zhí)行焊接工藝規(guī)程、焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書和相關(guān)工藝文件的情況稱為工藝紀律。焊工及配焊人員要嚴格執(zhí)行焊接工藝紀律，并填寫《工藝紀律檢查記錄表》，各單位對本部門的工藝紀律執(zhí)行情況每季度檢查一次。在質(zhì)量管理體系中，明確規(guī)定生產(chǎn)單位技術(shù)人員、質(zhì)量部質(zhì)檢員應(yīng)定時監(jiān)督檢查操作者執(zhí)行工藝情況。焊接過程的工藝紀律情況檢查內(nèi)容包括：焊接操作者是否具有與實際焊接項目相應(yīng)的資格；焊接設(shè)備性能是否得到驗證，焊接設(shè)備的電流、電壓等儀表是否在有效期內(nèi)；領(lǐng)用的焊接材料牌號、規(guī)格是否正確；焊接材料的管理、烘干、發(fā)放、回收是否符合規(guī)定；焊接操作者是否嚴格按照焊接工藝規(guī)程施焊。對有特殊焊接工藝要求的項目，應(yīng)重點檢查。

4.4 檢驗

4.4.1 焊縫外觀檢驗

待焊縫金屬冷卻后對其進行外觀檢查，焊縫形狀、尺寸、外觀應(yīng)符合技術(shù)標準和設(shè)計圖樣的規(guī)定。焊縫不得有表面裂紋、弧坑、表面氣孔和肉眼可見的夾渣等缺陷，其質(zhì)量應(yīng)符合驗收標準規(guī)定。

咬邊深度小于等于0.5 mm，連續(xù)長度小于等于100 mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不得超過該焊縫長度的10%，合格后方可進行X射線探傷。

焊接接頭環(huán)向形成的棱角E，用弦長等于1／6Di、且不小于300mm的內(nèi)樣板或外樣板檢查，如圖3所示，其E值不得大于(δs／10+2)mm，且不大于5 mm。

圖3 環(huán)向形成的棱角示意

圖4 軸向形成的棱角示意

4.4.2 焊縫X射線探傷

縱、環(huán)焊縫經(jīng)外觀檢驗合格后，且在施焊完成24 h后進行X射線探傷。干粉罐筒體縱向?qū)雍缚pX射線探傷時在焊縫兩端各貼一張膠片進行X射線探傷檢查，評定標準執(zhí)行《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》(GB／T3323-2005)，檢測技術(shù)等級不低于AB級，合格級別不低于Ⅱ級，若不合格應(yīng)標明缺陷種類、部位，以便返修。環(huán)焊縫X射線探傷長度占焊縫總長的20%，膠片均布，以丁字接頭為第一張膠片中心。評定標準執(zhí)行《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》(GB／T3323-2005)，檢測技術(shù)等級不低于AB級，合格級別不不低于Ⅲ級。若發(fā)現(xiàn)不合格時，應(yīng)在罐體上標明缺陷種類、數(shù)量，以便返修[3]。

4.5 焊縫返修

焊縫返修前要對其進行返修焊接工藝評定。埋弧焊焊縫局部返修，可采用相應(yīng)牌號的焊條，采用焊條電弧焊進行焊補。當原有已評定合格的工藝按有關(guān)規(guī)定能覆蓋返修工藝，則返修前不需要再進行評定。

焊縫的返修應(yīng)由合格的焊工擔任。返修工藝措施應(yīng)得到焊接技術(shù)負責(zé)人的同意。同一部位的返修次數(shù)不應(yīng)超過二次。對經(jīng)過二次返修仍不合格的焊縫，如再進行返修，須經(jīng)總工批準后，方可返修。返修的次數(shù)、部位和無損探傷結(jié)果等，記入壓力容器質(zhì)量證明書中[3]。返修時應(yīng)根據(jù)標記和底片確定缺陷部位和深度，找準缺陷，使用砂輪修磨、碳弧氣刨等方法去除缺陷。每進行一道工序，須在檢驗和技術(shù)人員的指導(dǎo)同意下進行，應(yīng)由具有豐富焊接經(jīng)驗的持證焊工擔任。

返修部位經(jīng)宏觀檢驗合格后，再進行X射線探傷檢查，應(yīng)與原焊縫相同的合格級別，其中，環(huán)焊縫返修完成后要加倍探傷。壓力試驗后，一般不應(yīng)進行焊縫返修。確需返修的，返修部位必須按原要求經(jīng)無損探傷檢驗合格。由于焊縫而進行的返修，或返修深度大于1／2壁厚的壓力容器，還應(yīng)重新作壓力試驗。

4.6 焊接質(zhì)量的可追溯性控制

在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程和以后的運行中，焊接質(zhì)量的可追溯性控制是焊接質(zhì)量控制和管理的一個重要內(nèi)容。為了實現(xiàn)消防車干粉罐焊接質(zhì)量的可追溯性控制，擬定以下措施：

(1)材料的“標記移植”。材料入庫時的標記，在切割下料時，工件和余料都做相同的材料標記，該過程稱為“標記移植”?！皹擞浺浦病钡膬?nèi)容包括：材料的名稱、規(guī)格、爐批號和入庫驗收標號等?！皹擞浺浦病辈粌H可防止生產(chǎn)中混料，也為將來焊接接頭質(zhì)量的分析提供方便，是生產(chǎn)現(xiàn)場管理的重要內(nèi)容。

(2)焊接接頭的施焊記錄。焊接接頭的外觀檢查和施焊記錄是干粉罐焊接過程重要的現(xiàn)場檢查記錄，內(nèi)容包括：產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品工號、焊接工藝文件編號、焊縫編號、焊縫位置、焊工姓名、焊工鋼印號、焊接材料牌號、規(guī)格、焊接參數(shù)、焊接時間及檢驗員章等。焊縫的施焊記錄、返修、無損檢測、以及產(chǎn)品整體試壓記錄等質(zhì)量控制記錄將在產(chǎn)品檔案中備案，并建立產(chǎn)品檔案正副件，正件隨產(chǎn)品的交付而移植交給使用單位管理，副件存檔備查。

(3)焊工完成受控焊縫的焊接后，在規(guī)定的位置按要求打上自己的鋼印號。

5 結(jié)論

確保質(zhì)量主要體現(xiàn)在一個有效運作的完整的質(zhì)量體系上，其中包含了目的、范圍、材料、設(shè)備、文件及如何控制、記錄等。其中各個環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，每個環(huán)節(jié)都是核心、不容忽視。抓住每個環(huán)節(jié)，貫徹規(guī)章制度，嚴格工藝紀律，才能使整個質(zhì)量保證體系運轉(zhuǎn)正常，生產(chǎn)出高質(zhì)量的壓力容器。

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB150-1998.《鋼制壓力容器》[S].

[2]國家機械工業(yè)局、國家石油和化工工業(yè)局.《鋼制壓力容器焊接工藝評定》(JB4708-2000)[S].

[3] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSG R0004-2009)[S].

The control of welding quality for powder fire truck

ZONG Xiao-yan
(China Railway Baoji Bridge Group Co.，Ltd.，Baoji 721006，China)

The quality of dry powder which is key component of powder fire truck directly affects the normal use and safety of fire truck.Making out reasonable measures of quality control of it is of great importance to the quality of welded joint and safe running of dry powder tank.Several quality control measures including man，machine，material，method，and environment were proposed to ensure the quality of dry powder tank.It has been proved that these quality control measures were practicable for the production of dry powder tank，and these measures can be used for reference in welding fabrication of same steel structured pressure vessel.

dry powder tank；pressure vessel；welding quality control

TG441.7

B

1001-2303(2010)02-0077-04

2010-01-19

宗小艷(1976—)，女，陜西三原人，工程師，學(xué)士，主要從事低合金高強鋼壓力容器焊接技術(shù)及鋼橋、大型建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接技術(shù)工作。