承壓設備焊接中的常見問題和焊接接頭返修問題處理

【摘 要】承壓設備指各類承受一定的壓力的設備壓力容器，換熱器、泵、管道等機械設備，它廣泛應用于石油、機械、化工、航天等工業(yè)部門。焊接是制造承壓設備的主要方式，雖然焊接有一套獨立的工藝規(guī)定，但常有問題還是會有所出現(xiàn)，本文則以焊接常見問題為切入點，分析焊接接頭的缺陷和處理措施。

【關鍵詞】承壓設備；焊接接頭；問題；質(zhì)量控制

近年來，隨著我國石化和天然氣等行業(yè)的快速發(fā)展，承壓設備也出現(xiàn)了與傳統(tǒng)設備不同的特點，如新材料、新結(jié)構(gòu)或高參數(shù)等，目前很多承壓設備的焊接都有相應的標準規(guī)程，但因設備的性質(zhì)不同，標準規(guī)程要求不一樣，產(chǎn)生相互矛盾的現(xiàn)象。尤其承壓設備還具有爆炸性，其設備質(zhì)量的好壞至關重要。當前大多數(shù)鋼制承壓設備都會采用焊接，所以，控制設備焊接質(zhì)量對保障承壓設備的安全運行起著重要的促進作用。

1.影響承壓設備焊接質(zhì)量因素

制造承壓設備的重要工藝則是焊接，在很大程度上焊接質(zhì)量決定了設備整體的制造質(zhì)量。其質(zhì)量內(nèi)容包括焊接缺陷、焊接接頭的使用功能、焊接變形與應力等多方面。焊接接頭的使用性能是承壓設備焊接基礎質(zhì)量，然而其焊接質(zhì)量也會受到諸多因素的影響，具體有以下幾個方面：①組裝定位存有偏差；②母材材質(zhì)不均與，母材指的是在焊接過程中被焊接的材料，因購買人或產(chǎn)地的不同，導致母材材質(zhì)存有差異，不屬于同一種類型，在焊接過程中會材質(zhì)的不均與而影響質(zhì)量。③產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和管理缺乏完善性。④焊接過程的不穩(wěn)定；焊接是一項技術要求較高的操作，有些焊工十分重視焊接的過程，反之，有的焊工缺乏責任心，技術操作水平也一般，影響焊接質(zhì)量。⑤焊接工藝評定的不完整性；焊接工藝評定指對驗證和評價所擬定焊件焊接工藝的正確性所進行的試驗，需要有生產(chǎn)實踐工作經(jīng)驗的焊工具有專業(yè)的焊接知識，并與制造廠焊接工藝和產(chǎn)品設計相結(jié)合，最終擬定出可供評定使用的焊接規(guī)程。它的不完善性主要在試板狀態(tài)和實際結(jié)構(gòu)狀態(tài)不一致、實驗室條件和實際施工環(huán)境條件不一致等方面。

2.承壓設備焊接中常見問題

承壓設備的焊接方法手弧焊、電渣焊、氬弧焊等多種方法，從焊接質(zhì)量影響因素中可得知，焊接質(zhì)量的重要組成部分是焊接工藝規(guī)程和母材材質(zhì)。此外，焊接作業(yè)環(huán)境、焊工的操作技能和責任心，焊前清理情況也是影響焊接質(zhì)量的關鍵因素。常見問題有以下方面：①焊瘤、咬邊、嚴重飛濺、弧坑下陷及焊縫尺寸不符合要求等。所以，焊接質(zhì)檢人員應重點檢查檢查產(chǎn)品質(zhì)量和無損探傷，詳細分析原焊接工藝施焊記錄，列出原因具體發(fā)生情況，并給予相應的解決措施，避免在今后焊接工作或焊縫返修出現(xiàn)類似問題。

2.1焊瘤問題

焊瘤指在焊接過程中，金屬流溢到焊縫或加熱不足的母材上，從而凝固成金屬瘤，焊瘤則是沒有母材焊接一起，最后堆積成金屬瘤。焊瘤的形成大多是裝條狀且屬于單獨個體，焊縫成型會因這種缺陷不夠美觀，在立焊時，往往灰渣吸附在焊瘤的部位，這種焊瘤不僅會減少管內(nèi)的有效截面，還會降低管子內(nèi)部的強度。一般出現(xiàn)焊瘤問題的原因為焊工操作不當，施工環(huán)境規(guī)范沒有按照相關規(guī)定，如環(huán)境濕度太慢、電弧過長，運條擺動不正確等。防止措施：掌握正確的運條手法和焊條角度，選擇和設備實際情況相符的焊接電流和焊接速度，在焊接坡口焊縫時，焊條離側(cè)壁應保持合適的距離。

2.2 咬邊

咬邊指由于焊接參數(shù)不當或操作方法有誤，沿焊趾的木材部位出現(xiàn)凹陷和溝槽的現(xiàn)象。它會降低結(jié)構(gòu)的承載能力，減小母材的有效截面積，同時還會造成應力集中，從而發(fā)展為裂紋源。產(chǎn)生咬邊的主要原因為電力太大及運條速度太小，焊條和工件間擺動缺乏合理性，角度也不正確，焊接次序的不合理等都會造成咬邊。產(chǎn)生咬邊的還有一個原因為在進行直流焊時，電磁的偏吹。防治措施：有效消除咬邊應采用良好的運條方式，合理規(guī)范和矯正操作姿勢，焊角和焊縫時，可用交流焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流焊。

2.3 嚴重飛濺

熔池金屬在電弧作用下分離到熔池外側(cè)金屬顆粒，在運用手工電弧焊焊接時出現(xiàn)少量飛濺則是正?，F(xiàn)象，飛濺程度要看不同藥皮成分的焊條。如果是嚴重飛濺，則可以判定為焊接缺陷。嚴重飛濺既影響多道焊的連續(xù)操作，還影響焊縫表面整潔，最重要的則是浪費焊條。如果不及清除這些飛濺，在進行二次施焊時會引起夾渣和氣孔。焊縫的有效截面積就會因氣孔而減少，焊縫變得疏松，自然而然接頭的強度會有所下降，如果氣孔嚴重的話會引起泄露，氣孔是引起應力集中的主要因素。尖角的夾渣是出現(xiàn)尖端應力集中的關鍵因素，之所以有些設備會產(chǎn)生裂紋源，那是因為尖端在不斷發(fā)展，進而影響設備。產(chǎn)生飛濺的主要原因是，在焊接過程中受潮焊條因水分分解從而產(chǎn)生大量氣體，溶滴中就有部分氣體溶解，溶解的氣體在電弧高溫作用膨脹炸裂，熔池中的金屬滴則開始飛濺。除此之外，堿性焊條運用直接正接時沒有選擇合適的電源，接地的焊接電纜接點不當都會產(chǎn)生嚴重磁偏吹，造成嚴重飛濺。防治措施：嚴格按照烘干焊條，使其處于干燥狀態(tài)，選用良好特性的焊機，避免出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象。

2.4 弧坑下陷

弧坑指焊接時焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷。產(chǎn)生原因有：使用過大的電流焊接薄板；埋弧自動焊時沒分兩步停止焊接；吸弧時在熔池處焊條未作短時間停留。

2.5 焊縫尺寸

焊縫寬度不整齊、均與，長度不夠，焊腳兩邊不均。產(chǎn)生原因有以下幾點：①電弧長則焊縫寬；②焊件坡口角度或裝配間隙不均。③焊接電流過大或過小。

3.焊接接頭返修問題及質(zhì)量控制

控制焊縫返修質(zhì)量的前提是完善焊接接頭返修質(zhì)量管理體系，明確規(guī)定焊接接頭返修的工作程序和返修方案的制定。焊接接頭返修的管理制度和與制造單位具體情況相符，如果同一部位返修次數(shù)過多，出現(xiàn)過大的焊接殘余應力，會降低母材金屬的使用壽命，影響承壓設備產(chǎn)品質(zhì)量。因此，相關焊接責任工程師要做好焊接接頭返修的審核工作，查明首次和第二次返修的原因，以此減少返修次數(shù)，提高焊接接頭的返修質(zhì)量。如果第二次返修后仍出現(xiàn)問題，則需要經(jīng)制造單位技術負責人批準采用更為嚴格的工藝，提高返修質(zhì)量。

焊接接頭形成的缺陷有多個方面的，應詳細分析缺陷產(chǎn)生的原因，便于采取針對性措施來編制正確返修工藝，避免出現(xiàn)類似問題而再次返修?？偟膩碚f，焊接焊頭的返修方案有以下兩點：①焊接方法及焊材的選用：承壓設備焊接應用最多的是手弧焊，如果坡口處于平焊位置或尺寸不一，在返修時應采用埋弧自動焊，并選用與原焊接工藝相同的焊劑。②返修工藝措施：采用短段、多層焊道等焊接方式減少焊接應力和變形，要盡量錯開每層接頭處。當焊完一段后，及時清除焊渣，熄滅電弧起附加熱處理作用，控制焊接能量的輸入，采用正確合理的焊接順序來保證返修質(zhì)量。

4.結(jié)語

總之，焊接質(zhì)量是控制承壓設備產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵，完善承壓設備焊接工藝評定，消除不同承壓設備間焊接工藝評定相互矛盾的問題，有利于更科學的管理承壓設備焊接問題?？刂坪缚p返修是保證焊接質(zhì)量體系正常運行的前提，所以，應詳細分析焊接中常見問題和出現(xiàn)問題的原因，針對問題給予相應的處理方案，提高焊接質(zhì)量，保證承壓設備在工業(yè)部門的順利運行。

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作者簡介：

于學良（1973.8-），男，漢族，河北永清縣，本科，中級工程師，現(xiàn)工作于永清美德石油管道裝備制造有限公司，任質(zhì)量經(jīng)理，研究方向：承壓設備檢驗、焊接、無損檢測；壓力容器、燃氣管道制造質(zhì)量管理與體系管理，身份證號：132825197308231213。