淺談壓力容器焊接裂紋

王利柱

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，液體燃料的使用量逐年加大，液體燃料的使用范圍的較大同時(shí)也導(dǎo)致運(yùn)輸液體燃料的設(shè)備設(shè)施壓力容器的使用量逐年較大。通過(guò)壓力容器液體物料可以在世界范圍內(nèi)隨意運(yùn)輸。可以較好的實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。文章通過(guò)分析壓力容器在在焊接過(guò)程中存在問(wèn)題，進(jìn)而研究其出現(xiàn)的原因，為今后使用壓力容器提供借鑒。

關(guān)鍵詞：壓力容器;焊接裂紋;原因

前言：工業(yè)的發(fā)展對(duì)于液體燃料物料的使用需求不斷較大，由于液體燃料的自身存在狀態(tài)不同于固物料導(dǎo)致我們?cè)谶M(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中需要將其裝入壓力容器。由于液體物料在再裝入壓力容器時(shí)由于容器的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一定的壓力這就導(dǎo)致容器在焊接的過(guò)程中需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，將壓力容器在焊接中存在的裂紋清除掉，保證壓力容器能夠承受設(shè)計(jì)壓力。因此在壓力容器的使用中控制焊接裂紋對(duì)于安全穩(wěn)定的運(yùn)輸液體物料十分關(guān)鍵。

1、控制壓力容器焊縫裂紋的必要性

在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中，其中包括化學(xué)工業(yè)，軍事工業(yè)，能源工業(yè)以及科研工業(yè)發(fā)展中都要使用壓力容器進(jìn)行液態(tài)燃料和氣料的運(yùn)輸。同時(shí)壓力容器也擔(dān)當(dāng)著物料轉(zhuǎn)換，包括反應(yīng)容器，換熱容器，分離容器等等。壓力容器由于自身能夠承受一定壓力因此能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)提設(shè)備支持。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中壓力容器由于擔(dān)當(dāng)重要的作用因此保證壓力容器的質(zhì)量十分關(guān)鍵。壓力容器的制造通常需要進(jìn)行焊接，焊接中可能出現(xiàn)的焊接裂紋對(duì)于壓力容器的安全使用的威脅是十分嚴(yán)重。由于壓力容器內(nèi)部盛裝的材料多數(shù)都是化學(xué)的或是可燃的一旦暴露在空氣中對(duì)于人身財(cái)產(chǎn)安全都是極大的威脅。同時(shí)對(duì)于環(huán)境的污染也是較大。因此國(guó)家設(shè)定專門的機(jī)構(gòu)對(duì)我國(guó)的壓力容器的使用、焊接、存儲(chǔ)進(jìn)行管理保證壓力容器的安全使用。壓力容器內(nèi)部存有一定的壓力，加之其焊接過(guò)程中可能存在一定的質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致在實(shí)際的生產(chǎn)使用出現(xiàn)較多的事故帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。研究發(fā)現(xiàn)事故出現(xiàn)的原因多數(shù)是由于壓力容器生產(chǎn)使用存在的焊接裂紋導(dǎo)致。因此嚴(yán)格控制壓力容器的焊接裂紋保證壓力容器的在使用中能夠承受特定的壓力顯得十分關(guān)鍵。

2、分析焊接裂紋的產(chǎn)生原因和防止措施

對(duì)于壓力容器在焊接的過(guò)程中容易產(chǎn)生一定的裂紋，按照裂紋的產(chǎn)生部位的不同，裂紋主要分成四種，一種是熔合區(qū)裂紋、一種是根部裂紋、一種是弧坑裂紋還有一種是熱影響裂紋。裂紋的產(chǎn)生受到時(shí)間和溫度的變化影響也較為明顯產(chǎn)生的裂紋包括了熱裂紋、冷裂紋、以及再熱裂紋。在壓力容器進(jìn)行焊接的過(guò)程中，焊接處的溫度會(huì)很高因此在高溫的作用下容易產(chǎn)生熱裂紋。熱裂紋的產(chǎn)生部位一般是固定的即焊縫中，但有的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)在熱影響區(qū)。熱裂紋發(fā)生的具體部位一般是在焊縫的中心位置，其發(fā)生的方向并平行于焊縫的方向。熱裂紋中還有垂直于焊縫方向的橫向裂紋，它的發(fā)生方向一般是沿著柱狀晶發(fā)生，同時(shí)他還同母材的晶粒間界進(jìn)行相連。最終垂直于焊縫的長(zhǎng)度方向。焊縫中的根部裂紋一般發(fā)生在焊縫的根部區(qū)域，弧坑裂紋則放生在弧坑的中心等晶區(qū)域。弧坑裂紋一般包括了三種類型，縱、橫、星狀。對(duì)于壓力容器在焊接的過(guò)程中熱影響區(qū)也產(chǎn)生了一定的裂紋產(chǎn)生裂紋的方向既有橫向的也有縱向分布的但是其分布的方向都是沿著晶界發(fā)生的。熱裂紋的微觀表現(xiàn)特征一般是沿著晶界進(jìn)行開裂因此熱裂紋也被稱為晶間裂紋。如果裂紋貫穿于壓力容器那么在壓力容器的表面就會(huì)因?yàn)榭諝獾难趸饔眯纬伤{(lán)灰色的氧化痕跡。壓力容器在焊接的過(guò)程中產(chǎn)生的熱裂紋的原因主要是受到熔池金屬中的硫磷雜質(zhì)的結(jié)晶的影響。一般結(jié)晶會(huì)形成低熔點(diǎn)的共晶，隨著結(jié)晶的增加他們逐漸會(huì)被排擠在晶界范圍中，然后形成了液態(tài)的薄膜，但是當(dāng)焊接結(jié)束后液態(tài)薄膜會(huì)變成固態(tài)的失去了一定的彈性的薄膜體。這種失去彈性的薄膜體在溫度繼續(xù)下將后發(fā)生冷縮現(xiàn)象時(shí)就會(huì)收到焊縫金屬拉應(yīng)力的影響一旦應(yīng)力過(guò)大固態(tài)的薄膜就會(huì)破裂產(chǎn)生裂紋。為了更好的提高壓力容器的質(zhì)量，避免有裂紋產(chǎn)生的安全隱患我們?cè)诹私鈮毫θ萜骱附舆^(guò)程中產(chǎn)生裂紋的原因后就可以比較明了的采取措施防止壓力容器在焊接的過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。一般情況防止產(chǎn)生熱裂紋的措施包括以下幾點(diǎn)：①限制鋼材及焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量。特別是減少硫、磷等雜質(zhì)的含量及降低碳的含量。②調(diào)節(jié)焊縫的化學(xué)成分，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點(diǎn)共晶的影響。③提高焊條的堿度，以降低焊縫中的雜質(zhì)的含量。④控制焊接規(guī)范，適當(dāng)提高焊縫系數(shù)，用多層多道焊法，避免中心偏析，可防止中心線裂紋。⑤采取降低焊接應(yīng)力的措施，收弧時(shí)填滿弧坑。

2.1焊接裂紋

焊接裂紋是種非常嚴(yán)重的缺陷，按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類，這里主要介紹下熱裂紋和冷裂紋的主要原因：

焊縫金屬?gòu)囊簯B(tài)到固態(tài)的結(jié)合過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，其特征是焊后立即可見，且多發(fā)生在焊縫中心，沿焊縫長(zhǎng)度方向分布熱裂紋的裂口多數(shù)貫穿焊縫，呈現(xiàn)氧化色彩，裂紋末端略呈圓形。

產(chǎn)生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點(diǎn)雜質(zhì)（如FeS等）由于這些雜質(zhì)熔點(diǎn)低，結(jié)合凝固最晚，凝固后的塑性和強(qiáng)度又極低。因此，在外界結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中這些低熔點(diǎn)雜質(zhì)在凝固過(guò)程中被拉開，或在凝固后就會(huì)被拉開，造成晶間開裂焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等雜質(zhì)多時(shí)，也易產(chǎn)生熱裂紋。

在冷卻過(guò)程或冷卻以后，在母材或母材與焊縫交界的熔合線上產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋這類裂紋有可能在焊后立即出現(xiàn)，也有可能在焊后幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn)冷裂紋產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)生成了淬硬組織;

（2）焊縫中存在有過(guò)量的擴(kuò)散氫，且具有濃集的條件;

（3）接頭承受有較人的拘束應(yīng)力。

裂紋影響焊接件的安個(gè)使用，是種非常危險(xiǎn)的一藝缺陷，結(jié)構(gòu)的破壞多從裂紋處開始，在焊接過(guò)程中要采取切必要的措施防止出現(xiàn)裂紋，在焊接后要采用各種方法檢查有無(wú)裂紋，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)徹底清除然后給予修補(bǔ)

結(jié)語(yǔ)：總之，壓力容器國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的技術(shù)設(shè)備資源，在化工，軍工、石油、能源工業(yè)中擔(dān)當(dāng)重要的角色因此我們有必要嚴(yán)格控制壓力容器的生產(chǎn)制造，嚴(yán)格控制壓力容器的制造工藝過(guò)程，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。保護(hù)好國(guó)家及人民的人身財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉洪杰，韓慶元.壓力容器焊縫缺陷的檢測(cè)和分析[J].檢測(cè)與測(cè)量，2011（1）：55-57.