提高壓力容器制造過(guò)程中焊接質(zhì)量措施淺談

摘#8195;要 壓力容器作為一種特殊設(shè)備，焊接質(zhì)量對(duì)其使用壽命與安全運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。只有采用完善的焊接質(zhì)量控制措施，才能生產(chǎn)出合格的壓力容器。本文從焊接材料、焊接工藝、焊接檢驗(yàn)等方面來(lái)闡述如何提高壓力容器制作過(guò)程中焊接的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 壓力容器；焊接質(zhì)量；控制

中圖分類(lèi)號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0177-01

壓力容器廣泛用于石油、機(jī)械、化工、輕工、軍事、航天等工業(yè)部門(mén)，質(zhì)量的好壞對(duì)于壓力容器尤為重要。鋼制壓力容器大多采用焊接方法制成，因此，焊接質(zhì)量控制在壓力容器的制作過(guò)程中非常關(guān)鍵。焊接質(zhì)量對(duì)壓力容器的使用壽命與安全運(yùn)行起著非常重要的作用，直接關(guān)系到人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1 焊接材料

1.1 焊接材料的選擇

壓力容器是一種特殊的全焊結(jié)構(gòu)，其焊接接頭須承受與容器殼體相同的各種載荷、溫度以及工作介質(zhì)的各種物理、化學(xué)作用。焊縫金屬既要其靜載強(qiáng)度和殼體材料基本相等，還要求具有足夠的韌性和塑性，以防止在加工和運(yùn)行過(guò)程中，受壓部件焊接接頭因各種應(yīng)力和溫度的共同作用而提前失效或產(chǎn)生脆性破裂。某些特殊條件下，還要求焊縫金屬具有抗工作介質(zhì)腐蝕的性能。因此，選擇壓力容器的焊接材料的需要多方面的因素綜合考慮。

低碳鋼和低合金鋼壓力容器一般按等強(qiáng)性原則來(lái)選用，要求焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度高于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的下限。焊縫金屬的強(qiáng)度應(yīng)與母材的強(qiáng)度盡量相當(dāng)，若焊縫強(qiáng)度過(guò)高，通常會(huì)降低塑性和韌性。低溫容器應(yīng)選用低溫韌性不低于母材的焊接材料；高溫容器選用的焊材應(yīng)確保焊縫金屬的合金含量不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值，以保證焊材與母材有相同的高溫性能；在腐蝕介質(zhì)中運(yùn)行的不銹鋼容器應(yīng)選用與母材化學(xué)成分大致相同的焊接材料；低合金鋼和不銹鋼、碳鋼和不銹鋼之間的異種材料接頭，宜選用高鉻鎳含量的焊材；厚度較大、形狀復(fù)雜的工件，要選用抗裂性好的低氫焊條。焊接材料的選用還應(yīng)充分考慮受壓部件的加工工藝、焊接方法的熱循環(huán)、冶金特點(diǎn)對(duì)接頭性能的影響等因素。

1.2 焊接材料的驗(yàn)收、保管和領(lǐng)用

焊接材料的驗(yàn)收、保管和領(lǐng)用是保證焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。由于生產(chǎn)廠家的不同，導(dǎo)致同一牌號(hào)或型號(hào)的焊條工藝性能存在差異，因此，制造廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇較為固定的焊條生產(chǎn)廠家。入庫(kù)驗(yàn)收時(shí)，焊接材料要有制造廠提供的質(zhì)量保證書(shū)，且生產(chǎn)批號(hào)清晰，包裝完好，驗(yàn)收合格后入庫(kù)。焊材在入庫(kù)后的應(yīng)按牌號(hào)、批號(hào)、規(guī)格存儲(chǔ)在焊材庫(kù)內(nèi)，焊材庫(kù)的溫度>5 ℃，相對(duì)濕度不超過(guò)60%，使用前必須對(duì)焊條和焊劑按規(guī)定的烘干參數(shù)進(jìn)行烘干。焊材發(fā)放時(shí)，焊工持注有產(chǎn)品編號(hào)、牌號(hào)、規(guī)格和數(shù)量的領(lǐng)用卡領(lǐng)取焊接材料，并做好發(fā)放記錄。

2 焊接工藝

焊接工藝是控制壓力容器接頭焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，焊接工藝的編制必須從焊接方法、焊接材料的種類(lèi)板厚和接頭形式三方面來(lái)進(jìn)行。

2.1 焊接工藝評(píng)定

焊接工藝評(píng)定是保證壓力容器焊接質(zhì)量的重要措施。焊接容器之前，必須制訂焊接工藝指導(dǎo)書(shū)（WPS），焊接工藝評(píng)定即是驗(yàn)證最初擬定的WPS是否適當(dāng)?shù)姆绞?，也是制定正式WPS的重要依據(jù)。焊接工藝評(píng)定按標(biāo)準(zhǔn)JB4708-2000執(zhí)行，換熱管和管板的工藝評(píng)定則按GB151-1999附錄B執(zhí)行。但在執(zhí)行過(guò)程中總是存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1）首次使用的國(guó)外材料未及時(shí)進(jìn)行工藝評(píng)定。

2）將評(píng)定合格的焊接位置改變?yōu)橄蛏狭⒑傅暮附游恢脮r(shí)未進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

3）用不等厚試件進(jìn)行評(píng)定，經(jīng)評(píng)定合格后適用不等厚焊件母材厚度的范圍，應(yīng)分別計(jì)算厚邊對(duì)厚邊，薄邊對(duì)薄邊。

4）改變焊后熱處理類(lèi)別未對(duì)焊接工藝重新做評(píng)定。

2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇

焊接工藝參數(shù)是在焊接過(guò)程中，為保證焊接質(zhì)量而選定的如焊接電流、焊接速度、電弧電壓等物理量的總稱(chēng)。焊接工藝參數(shù)的確定涉及材料種類(lèi)、焊接方法和規(guī)格等因素。

焊接熱輸入（線能量）指在熔焊時(shí)，單位長(zhǎng)度焊縫上焊接能源輸入的熱量。它體現(xiàn)了焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫性能的影響。低碳鋼的塑性和沖擊韌性?xún)?yōu)良，其焊接接頭的塑性與沖擊韌性同樣優(yōu)良。一般情況下，不嚴(yán)格限制低碳鋼的線能量，若焊接線能量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)粗晶區(qū)的晶粒過(guò)于粗大，甚至出現(xiàn)魏氏組織，從而導(dǎo)致該區(qū)的沖擊韌性與彎曲性能達(dá)不到要求。低合金鋼一般不要使用過(guò)大的線能量。焊接含碳量偏下限的Q345R鋼材時(shí)，由于其焊接熱影響區(qū)脆化傾向較小，對(duì)焊接線能量無(wú)嚴(yán)格限制。低合金高強(qiáng)鋼由于含碳和合金元素較高、屈服強(qiáng)度也較高，因此，既要選用較小線能量，還要采取焊前預(yù)熱、焊后及時(shí)后熱等措施。為保證低溫鋼和不銹鋼焊接的接頭韌性和耐蝕性，應(yīng)選用小線能量，且應(yīng)快速焊接，嚴(yán)格控制層間溫度。在對(duì)異種鋼焊接時(shí)，應(yīng)采用小線能量焊接，防止焊縫金屬的稀釋。

2.3 焊縫返修

焊縫經(jīng)無(wú)損檢測(cè)后如發(fā)現(xiàn)存在不允許的缺陷，須進(jìn)行返修。首先應(yīng)分析缺陷產(chǎn)生的原因，制定返修方案，并編制相應(yīng)的返修工藝。焊縫同一部位不宜超過(guò)2次返修，如超過(guò)2次，返修前應(yīng)當(dāng)通過(guò)制造單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，且將返修的部位、次數(shù)、返修情況等信息記入壓力容器質(zhì)量證明文件。需要在焊后消除應(yīng)力熱處理的壓力容器，須在熱處理前返修，若在熱處理后才進(jìn)行焊接返修，返修后須依相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理。經(jīng)耐壓試驗(yàn)后需返修的，返修部位必須按原要求經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格。

3 焊接檢驗(yàn)

焊接檢驗(yàn)是對(duì)焊接前、焊接過(guò)程和焊接后三個(gè)方面的檢驗(yàn)。

焊工的資格問(wèn)題是焊前檢驗(yàn)應(yīng)注意的。對(duì)壓力容器進(jìn)行施焊工作的焊工必須通過(guò)《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》的規(guī)定考試合格并獲得工作資格證方可施焊。施焊時(shí)焊工必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝；焊工或檢驗(yàn)員應(yīng)在焊接工作結(jié)束后，在規(guī)定部位打上施焊焊工的鋼印，并記錄檢驗(yàn)情況。

施焊過(guò)程中的檢驗(yàn)主要是對(duì)焊接工藝、圖樣規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面的執(zhí)行情況，焊縫外觀質(zhì)量和產(chǎn)品試板等進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)焊縫外觀檢查能在一定程度上幫助分析和發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)部缺陷，要求焊工掌握外觀檢查的要求、表面缺陷產(chǎn)生的原因以及防止措施，這能充分保證焊縫質(zhì)量。產(chǎn)品焊接試板是對(duì)產(chǎn)品的主體材料包括主體焊縫的焊接工藝、焊接材料和焊工技能的綜合檢驗(yàn)，是焊接過(guò)程中質(zhì)量檢驗(yàn)的重要手段。

在焊接完成后即可進(jìn)行焊后檢驗(yàn)，對(duì)有延遲裂紋傾向的高強(qiáng)度鋼應(yīng)在焊后延遲一段時(shí)間（24 h后）進(jìn)行或復(fù)查。焊后檢驗(yàn)包括無(wú)損檢測(cè)與耐壓試驗(yàn)。在不損壞試件的前提下，通過(guò)物理或化學(xué)方法或是設(shè)備器材，對(duì)試件的表面以及內(nèi)部的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)進(jìn)行的測(cè)試和檢查即為無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)時(shí)所檢測(cè)的探傷部位必須具有代表性，如“T”形焊縫，特殊部位和可疑部位等。

耐壓試驗(yàn)的目的是對(duì)焊縫的致密性和受壓元件的強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，主要是水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)應(yīng)在所有工序都完成之后進(jìn)行，具體執(zhí)行要求依《容規(guī)》和GB150等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

壓力容器制造過(guò)程中的焊接質(zhì)量控制是保證壓力容器質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是十分復(fù)雜且涉及多方面的工作，壓力容器制造廠只有加強(qiáng)對(duì)焊接工藝、焊接材料和焊接檢驗(yàn)等方面的質(zhì)量控制，才能保證壓力容器產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，提高壓力容器產(chǎn)品的安全性能。

參考文獻(xiàn)

[1]李亞江，劉強(qiáng)，王娟，等.焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]曾曉虹，向凱，宋瑞艷.焊接應(yīng)力和焊接變形控制[J].石油化工設(shè)備，2009，38(2):65-69.