壓力容器焊接常見缺陷及防治措施探討

薄 磊

海洋石油工程股份有限公司 設(shè)計公司

壓力容器焊接常見缺陷及防治措施探討

薄 磊

海洋石油工程股份有限公司 設(shè)計公司

隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，壓力容器已在石油化工工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中得到廣泛運用。壓力容器的焊接質(zhì)量與壓力容器的強(qiáng)度、致密性、使用壽命密切相關(guān)。同時，在壓力容器焊接中經(jīng)常會出現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷對焊接容器的穩(wěn)定性以及工作均會造成巨大的影響。因此，研究和探討壓力容器焊接常見缺陷及防治措施具有重要的現(xiàn)實意義。文章對壓力容器在焊接中常見的質(zhì)量缺陷進(jìn)行了介紹，對產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

壓力容器；焊接；缺陷

伴隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，壓力容器已經(jīng)發(fā)展成現(xiàn)代典型的全焊接結(jié)構(gòu)。壓力容器制造中最為重要的一個環(huán)節(jié)就是壓力容器的焊接。一旦焊接中存在問題，就可能出現(xiàn)事故，后果不堪設(shè)想。因此，壓力容器的焊接一定嚴(yán)格按照科學(xué)方法操作，控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以確保壓力容器的安全運行。同時，壓力容器的安全不僅是保障人民財產(chǎn)安全，而且對加速我國現(xiàn)代化建設(shè)也有非常重要的意義。

1 壓力容器焊接安全的重要性

焊接在壓力容器的制造的工作量中占有相當(dāng)大的比例，是壓力容器制造中一個關(guān)鍵工藝。焊接質(zhì)量的好壞和焊接接頭可靠性都直接影響著焊接容器的質(zhì)量，影響容器的可靠性和安全性除了是材料檢驗，最為主要的就是焊接。因此，焊接也是壓力容器制造中最為嚴(yán)格的工序，也是對壓力容器質(zhì)量和安全性保障的關(guān)鍵，所以對焊接工作必須嚴(yán)格認(rèn)真。

2 壓力容器常見焊接缺陷及產(chǎn)生原因

根據(jù)缺陷分布的位置不同，壓力容器的焊接缺陷可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷，其中外部缺陷通?？梢酝ㄟ^肉眼發(fā)現(xiàn)。常見的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊縫形狀和尺寸不合要求、表面飛濺、咬邊等。內(nèi)部缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等，其中裂紋是影響壓力容器最致命的缺陷，是必須檢測的重點項目。

2.1 咬邊

咬邊是指焊縫邊緣的凹陷。咬邊通常是由于焊接工藝參數(shù)選擇不正確或者操作不當(dāng)引起。產(chǎn)生咬邊的主要原因有：操作方法不當(dāng)，焊接規(guī)范選擇不對，比如電弧過長、運條方式和角度不當(dāng)、電流過大、坡口兩側(cè)的停留時間不合適等。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，焊絲偏移中心的距離太大會導(dǎo)致熔池停留時間增加而產(chǎn)生咬邊，同時焊速過快會導(dǎo)致收弧后不能填滿弧坑。

2.2 氣孔

所謂氣孔，就是在焊接過程中由于熔池中的氣泡在凝固時沒有及時逸出而導(dǎo)致形成的空穴。坡口邊緣不干凈，有水份、油污和銹跡；焊條或者是焊劑沒有按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烘焙以及焊芯銹蝕等都會引起產(chǎn)生氣孔問題。除此之外，熔渣粘度過大就會導(dǎo)致氣泡不能夠透過熔渣被阻擋在焊接金屬表面附近也會導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔。

2.3 裂紋

壓力容器容易出現(xiàn)問題的一個原因是焊接裂紋，這對壓力容器的破壞是非常厲害的。焊接裂紋的產(chǎn)生，是因為在焊接過程中焊接應(yīng)力和其他因素共同作用導(dǎo)致壓力容器材質(zhì)脆弱，致使焊接部位的金屬原子遭到破壞，原本應(yīng)有的原子結(jié)合力失去作用，這樣壓力容器的焊接處就會出現(xiàn)裂紋，而且產(chǎn)生的裂紋還會越來越大。工業(yè)中比較常見的裂紋類型有冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂等裂紋。

2.4 未焊透、未熔合

未熔透、未熔合都是比較嚴(yán)重的焊接缺陷，會使焊縫的強(qiáng)度降低，甚至?xí)?dǎo)致裂紋產(chǎn)生，從而發(fā)生事故。其中，在焊接時，當(dāng)接頭根部未完全熔透便會出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，而當(dāng)焊縫與焊件之間或者焊件與焊縫金屬之間有一些部位沒有溶透時便會出現(xiàn)未熔合的現(xiàn)象。通常造成這些問題出現(xiàn)的原因是電弧過長、焊條的直徑太大、電流過小、坡口表面被氧化和有油污、焊件裝配間隙或者坡口角度過小、封底焊清潔不徹底等。

3 壓力容器焊接常見缺陷的控制措施

3.1 氣孔與夾渣的控制

一定要清除解決氣孔與夾渣的焊接缺陷。防止發(fā)生焊接氣孔的措施是：篩選適宜的焊接電流與焊接速率；仔細(xì)處理坡口邊緣的水份、油污與銹跡；嚴(yán)厲依照規(guī)則保存、處理與焙烘焊接素料；腐敗焊條不能用；如果焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時，保證掌控在運用領(lǐng)域之內(nèi)。埋弧焊時，要采用適宜的焊接工藝參數(shù)，尤其是薄板自動焊，焊接速度要減少些。制止焊接夾渣的措施包含：對坡口分寸實行適宜的篩選，仔細(xì)整理坡口的邊緣部位，并采取適宜的焊接電流與焊接的速率。

3.2 裂紋的控制

在上文所描述的眾多壓力容器焊接缺陷中，裂紋屬于危害性比較大的一種缺陷。焊接裂紋的成因復(fù)雜各異，且不可預(yù)見，因此在焊接過程中要對裂紋予以高度重視，嚴(yán)格避免裂紋缺陷的產(chǎn)生。常用的控制裂紋產(chǎn)生的對策有：對焊接工藝的參數(shù)、冷卻速度、焊縫形狀系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并多使用小電流進(jìn)行多層多道焊接，從而避免裂紋出現(xiàn)在焊縫中心。

3.3 未焊透、未熔合的控制

針對未焊透和未熔合的缺陷，最佳的處理方式是進(jìn)行一定的補(bǔ)焊。未焊透缺陷通常的發(fā)生位置在手工焊和自動焊的交界處，允許有一定的缺陷誤差，只要缺陷在可允許的范圍之內(nèi)，就可以不進(jìn)行補(bǔ)焊。未熔合缺陷在焊縫和坡口交界處位置發(fā)生的幾率更高，需要保證焊接電流和焊接速度得到嚴(yán)格控制，注重對坡口表面油污的清理，并在焊接過程中對焊接坡口兩側(cè)的熔合情況予以密切關(guān)注，及時進(jìn)行糾正。

3.4 焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)化

對于壓力容器的厚度和壓力容器使用途徑，要制定有針對性的焊接工藝規(guī)程和選擇合理的焊接材料，要對壓力容器接縫坡度和形狀進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時需要精確焊接參數(shù)，將焊接性能參數(shù)化。

壓力容器的質(zhì)量與焊接質(zhì)量密切相關(guān)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的實際情況，找出對焊接的不利因素，對勞動者加強(qiáng)培訓(xùn)，對焊接材料、焊接工藝和規(guī)范、焊接過程控制等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，可有效保證壓力容器的焊接質(zhì)量。壓力容器焊接缺陷的防治既要注重從預(yù)防和控制兩個方面入手，也要從工藝的升級以及各項管理制度、工藝規(guī)范的執(zhí)行方面入手。只有把握好各個環(huán)節(jié)，才能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。

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