壓力容器焊接中常見(jiàn)缺陷及防范對(duì)策

廖建良

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院郴州分院，湖南 郴州 423000）

壓力容器焊接中常見(jiàn)缺陷及防范對(duì)策

廖建良

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院郴州分院，湖南 郴州 423000）

在現(xiàn)代液體物流行業(yè)中，最為廣泛使用的一種設(shè)備為壓力容器。壓力容器的強(qiáng)度及使用安全性會(huì)直接受到壓力容器焊接質(zhì)量的影響，雖然目前壓力容器焊接技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是因?yàn)橹T多因素的影響，依然會(huì)有一些缺陷出現(xiàn)，需要及時(shí)采取相應(yīng)的防范措施，保證壓力容器焊接質(zhì)量。

壓力容器；常見(jiàn)缺陷；防范對(duì)策

0 引言

壓力容器在諸多行業(yè)、領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛使用，如石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防等。而壓力容器的強(qiáng)度、使用安全性會(huì)直接受到壓力容器焊接質(zhì)量的影響，如果壓力容器焊接質(zhì)量得不到保證，很容易導(dǎo)致滲漏、泄漏等事故的發(fā)生，甚至還會(huì)有嚴(yán)重的爆炸事故發(fā)生，對(duì)安全造成威脅。因此，為了保證壓力容器運(yùn)行的安全性，就需要對(duì)壓力容器的焊接質(zhì)量嚴(yán)格控制，采取針對(duì)性的措施，防范容易出現(xiàn)的各種缺陷。

1 壓力容器焊接中容易出現(xiàn)的表面缺陷及防范對(duì)策

焊接過(guò)程中，從壓力容器表面就能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷即為表面缺陷，如咬邊、凹陷、焊接變形、表面裂紋等都是主要的缺陷類型。

1.1 咬邊

在焊接過(guò)程中，沒(méi)有正確選擇焊接工藝參數(shù)和操作方法，導(dǎo)致有溝槽及凹陷問(wèn)題產(chǎn)生。咬邊問(wèn)題的出現(xiàn)，主要原因是操作人員選擇了錯(cuò)誤的作業(yè)方法，沒(méi)有正確選擇焊接規(guī)范，如選擇了過(guò)大的焊接電流、過(guò)長(zhǎng)的焊接電弧、錯(cuò)誤的運(yùn)條方式和角度，此外，壓力容器坡口兩側(cè)過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短的停留時(shí)間，也可能會(huì)導(dǎo)致焊縫咬邊問(wèn)題的發(fā)生。咬邊缺陷的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致焊接接頭有效截面積遭到減小，應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生于咬邊處，壓力容器安全事故很容易發(fā)生。

防范對(duì)策：在具體焊接實(shí)踐中，要對(duì)焊接電流、運(yùn)條手法合理選擇，對(duì)焊條角度、電弧長(zhǎng)度等實(shí)時(shí)控制，選擇合理的埋弧焊工藝參數(shù)，且嚴(yán)格控制焊接速度，保持平整的焊機(jī)軌道與合理的焊條角度。

1.2 凹坑

凹坑缺陷指的是壓力容器焊縫表面局部焊縫比母材部分要低；此外，收弧過(guò)程中，沒(méi)有短時(shí)間停留焊條或者焊絲，導(dǎo)致凹坑出現(xiàn)。凹坑缺陷的存在，會(huì)導(dǎo)致焊縫有效截面積遭到減少，此外，弧坑裂紋、弧坑縮孔等缺陷也會(huì)隨之出現(xiàn)。

防范對(duì)策：要對(duì)焊機(jī)合理選擇，保證擁有電流衰減系統(tǒng)；試焊時(shí)使用平焊位置；收弧過(guò)程中，需要在熔池內(nèi)短時(shí)間停留焊條，或者保持環(huán)形擺動(dòng)狀態(tài)，促使弧坑能夠被填滿。

1.3 其他表面缺陷

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在壓力容器的焊接過(guò)程中，還容易出現(xiàn)燒穿、錯(cuò)邊、表面氣孔、沒(méi)有焊滿等缺陷，主要原因是焊接過(guò)程不符合規(guī)定要求，或者選擇了不恰當(dāng)?shù)暮附与娏髋c焊接速度等；出現(xiàn)這些缺陷，會(huì)導(dǎo)致壓力容器焊縫的完整性、質(zhì)量等遭到降低，焊接接頭的連接性、承載能力等遭到喪失，需要及時(shí)采取相應(yīng)的防范措施，避免出現(xiàn)。

如針對(duì)未焊透缺陷，需要對(duì)坡口尺寸、焊接電流與焊接速度正確選擇，仔細(xì)清除掉坡口表面氧化及油污，徹底開(kāi)展封底焊清根處理，適當(dāng)實(shí)施運(yùn)條擺動(dòng)，對(duì)坡口兩側(cè)熔合情況密切觀察和充分重視等。

2 壓力容器焊接中容易出現(xiàn)的焊縫缺陷及防范對(duì)策

在壓力容器的檢測(cè)過(guò)程中，非常重要的一個(gè)方面為焊縫，且壓力容器使用安全及使用壽命會(huì)直接受到焊縫處缺陷數(shù)量和種類的影響，因此，就需要結(jié)合實(shí)際檢測(cè)中容易遇到的焊縫缺陷，提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，保證壓力容器的焊接質(zhì)量及使用安全。

2.1 氣孔

壓力容器焊接過(guò)程中，金屬凝固之前沒(méi)有完全逸出金屬熔池內(nèi)的氣體，導(dǎo)致焊縫中殘存部分氣體，有氣孔形成。氣孔缺陷的出現(xiàn)，主要原因在于有銹蝕問(wèn)題存在于木材或者填充金屬表面，有油污、水污染等發(fā)生于表面等。沒(méi)有嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定要求，科學(xué)烘干處理焊條及焊劑，也會(huì)導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)缺陷的幾率增加。焊接線沒(méi)有足夠的能量，焊接熔池具有較快的冷卻速度，也會(huì)對(duì)氣體的逸出造成影響。此外，焊縫金屬脫氧處理不夠完全，也會(huì)出現(xiàn)氣孔。如果出現(xiàn)了氣孔缺陷，將會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的速度遭到降低，進(jìn)而發(fā)生泄漏等問(wèn)題。

防范對(duì)策：為了避免出現(xiàn)焊接氣孔缺陷，焊接過(guò)程中，需要對(duì)焊接電流、焊接速度合理選擇，坡口邊緣需要將干燥、清潔的狀態(tài)保持下去，依據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)焊接材料科學(xué)烘干處理；如果焊條發(fā)生變質(zhì)，禁止運(yùn)用到施工中。如果壓力容器焊接過(guò)程中，選擇的為埋弧焊方式，需要對(duì)焊接工藝參數(shù)正確選擇，對(duì)薄板的自動(dòng)焊焊接充分重視，最大限度的減小焊接速度。

2.2 夾渣

本種缺陷指的是完成焊接工藝后，焊縫中殘存著一些溶渣。夾渣缺陷的發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致焊接接頭強(qiáng)度遭到降低，焊接接頭的致密性也會(huì)受到較大程度的影響。其中，夾渣問(wèn)題的出現(xiàn)，主要因素是焊縫邊緣的熔渣。如果只有較小的坡口角度，選擇了較小的焊接電流，熔渣更加容易產(chǎn)生，且排出難度較大。此外，壓力容器焊接過(guò)程中，選擇過(guò)長(zhǎng)的電弧或者作業(yè)人員采取錯(cuò)誤的運(yùn)條方式等，夾渣問(wèn)題也很容易出現(xiàn)。

防范對(duì)策：壓力容器焊接過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)坡口形式合理選擇，坡口保持清潔狀態(tài)下開(kāi)展焊接工藝，且對(duì)焊接電流、焊接速度等合理選擇，運(yùn)條擺動(dòng)形式與規(guī)定要求所符合。如果實(shí)施的為多層焊接，則需要對(duì)坡口兩側(cè)的金屬熔化情況密切觀察和充分重視，將每一層焊渣給及時(shí)清理掉。

2.3 焊接裂紋

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中，裂紋缺陷也是禁止出現(xiàn)的。采取外觀檢驗(yàn)方法，能夠發(fā)現(xiàn)較大尺寸的裂紋問(wèn)題，而通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)施，包括磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)表面的細(xì)小裂紋；而通過(guò)射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，則能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋。檢測(cè)過(guò)程中，需要徹底清除與科學(xué)修補(bǔ)發(fā)現(xiàn)的裂紋問(wèn)題。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，熱裂紋與冷裂紋比較經(jīng)常出現(xiàn)于壓力容器焊接過(guò)程中。

其中，焊縫與熱影響區(qū)金屬溫度降低，容易產(chǎn)生熱裂紋。一般情況下，金屬表面會(huì)貫穿裂紋，斷口具有氧化色表面顏色。熱裂紋缺陷的產(chǎn)生，是因?yàn)橛械腿埸c(diǎn)雜質(zhì)存在于過(guò)熱去晶界。雜質(zhì)只有較低的熔點(diǎn)，結(jié)晶凝固后，塑性和強(qiáng)度也不滿足要求。那么約束力作用加上凝固收縮作用，金屬組織晶間開(kāi)裂問(wèn)題就容易出現(xiàn)。針對(duì)這種情況，需要采取相應(yīng)的防范措施，焊接過(guò)程中，要嚴(yán)格遵循焊接工藝參數(shù)來(lái)開(kāi)展；緊密貫徹焊接工藝規(guī)程，對(duì)焊接工藝參數(shù)合理選擇，且對(duì)焊接殘余應(yīng)力最大程度的減小。

冷裂紋指的是焊接接頭焊縫金屬冷卻之后，有裂紋問(wèn)題產(chǎn)生于焊接接頭的熔合線處。一般情況下，鋼材的焊接熱影響區(qū)在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)冷裂紋問(wèn)題。焊接接頭施焊后，方才會(huì)出現(xiàn)裂紋，也將其稱之為延遲裂紋。因此，無(wú)損檢測(cè)壓力容器產(chǎn)品時(shí)，完成焊接工藝后，如果需要進(jìn)行熱處理，那么就需要等到完全冷卻后，或者經(jīng)過(guò)24個(gè)小時(shí)后，方可以進(jìn)行檢測(cè)。有淬硬性組織存在于焊接接頭中、焊接接頭內(nèi)含有較高含量的擴(kuò)散氫、焊接殘余應(yīng)力較大等，都容易導(dǎo)致冷裂紋的產(chǎn)生。

針對(duì)這種情況，就需要采取相應(yīng)的防范措施：將堿性焊條運(yùn)用過(guò)來(lái)，對(duì)接頭金屬中的氫含量有機(jī)減少，促使焊縫金屬的塑性得到顯著提升；要選用干燥程度符合要求的焊材，促使氫的來(lái)源得到減少；在焊接接頭施焊過(guò)程中，焊接之前，需要進(jìn)行預(yù)熱處理；而焊接之后，則要緩冷處理，避免有淬硬組織產(chǎn)生于焊接過(guò)程中。結(jié)合實(shí)際情況和相關(guān)施工規(guī)范，對(duì)焊接工藝合理選擇，焊后熱處理，促使焊接殘余應(yīng)力得到最大程度的降低。完成焊接工藝后，消氫處理工藝需要立即開(kāi)展。相關(guān)作業(yè)人員需要不斷努力，提升自身專業(yè)技能水平，總結(jié)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，保證能夠正確及時(shí)處理出現(xiàn)的各種缺陷，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)程來(lái)進(jìn)行操作等。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)焊接工藝日趨成熟，但是諸多因素的綜合作用下，壓力容器焊接過(guò)程中依然容易出現(xiàn)各種各樣的缺陷問(wèn)題。表面缺陷及內(nèi)部質(zhì)量缺陷，都會(huì)對(duì)壓力容器的整體性能與質(zhì)量產(chǎn)生影響，不利于其安全使用。因此，就需要研究分析壓力容器焊接過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷，采取針對(duì)性的防范對(duì)策，控制焊接質(zhì)量，促使壓力容器的密閉性、強(qiáng)度等指標(biāo)與技術(shù)要求符合，延長(zhǎng)其使用壽命，保證使用安全。

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