壓力容器焊接常見缺陷的產(chǎn)生和防治措施

薄志軍

摘 要：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的主要設(shè)備，其廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)。壓力容器具有數(shù)量多和類型復(fù)雜等特點，其不僅需要承受罐內(nèi)介質(zhì)的貯存壓力，還要承受容器內(nèi)介質(zhì)的影響，一旦發(fā)生問題，勢必會引發(fā)安全事故。因此，必須加強對壓力容器焊接質(zhì)量的嚴格控制，以此保證壓力容器的整體質(zhì)量，確保其能夠安全運行。據(jù)此本文對壓力容器焊接常見缺陷的產(chǎn)生和防治措施進行了詳細分析。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接缺陷；防治措施

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0091-02

1 壓力容器焊接常見缺陷的產(chǎn)生

1.1 咬邊（如圖1）

咬邊即焊接縫隙邊緣的凹陷。咬邊一般是因為焊接工藝的參數(shù)選擇不恰當或者操作不當導(dǎo)致的。導(dǎo)致咬邊產(chǎn)生的主要原因有很多，其中主要有操作方式方法不得當，焊接規(guī)范選擇不正確，電弧過長、運條的方式和角度不恰當、電流過大、破口兩側(cè)的停留時間過短或過長等。通過實驗發(fā)現(xiàn)，焊絲偏移中心距離過大，導(dǎo)致熔池停留時間有所增加，從而發(fā)生咬邊，并且焊接太快，使得收弧后無法及時填滿弧坑。

1.2 氣孔（如圖2）

氣孔就是指熔池中的氣泡在凝固前，沒有及時散發(fā)，而是在焊接的縫隙內(nèi)殘留下來，最后形成了空穴。氣孔的產(chǎn)生會直接導(dǎo)致焊縫金屬的嚴密性備受影響，產(chǎn)生氣孔的根本原因是外界的氣體，或焊接時產(chǎn)生的砌體進入了熔池內(nèi)部，在熔池尚未凝固之前，沒有及時排出，最終造成氣孔。導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的主要原因有三項，即其一，坡口邊緣不干凈，存在銹跡等。其二，焊條或焊劑沒有嚴格按照既定規(guī)范進行烘焙。其三，氣泡不能通過熔渣，焊接的速度過快，焊接的電壓太高，焊接的環(huán)境不夠干燥等。

1.3 夾渣（如圖3）

導(dǎo)致夾渣形成的主要原因是在焊縫處殘留了熔渣。夾渣的存在將會對壓力容器的安全運行造成直接性的影響，其具有較大的危害，會在很大程度上降低焊縫的強度和嚴密性。而夾渣產(chǎn)生的原因主要包括，焊縫邊緣存在氧割或碳弧氣泡殘留下來的熔渣，或者焊接時速度過快，焊接時坡口角度選擇不恰當，焊接電流不充足。另外，在選擇使用堿性焊條時，很有可能會由于極性異常，或電弧太長，出現(xiàn)夾渣的缺陷。

1.4 未焊透（圖4-1）、未熔合（圖4-2）

未焊透和未熔合都是非常嚴重的焊接缺陷，會大大降低焊縫強度，甚至引發(fā)裂縫，進而引發(fā)安全事故。在壓力容器焊接時，接頭的根部沒有完全熔透，就會出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，但是如果焊縫和焊件之間，或焊件和焊縫金屬之間，存在部分部位尚未完全熔透的情況，就會引發(fā)未熔合現(xiàn)象。而一般情況下，導(dǎo)致這些現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是電弧過長，焊條直徑過大，電流太小，坡口表面氧化或者存在油污，焊件裝配間隙太小，坡口角度過小，封底焊接清潔不夠干凈等等。

1.5 焊瘤（圖5）

在壓力容器焊接時，金屬溢流到加熱不足的母材或焊縫上面，金屬一旦凝固，在自身重力作用下，金屬形成的微型疙瘩就是所謂的焊瘤。焊瘤根本不能與母材或焊縫相融合，如果焊瘤存在在內(nèi)部，就會直接導(dǎo)致強度降低，并減少有效截面的面積，從而直接影響其美觀。焊瘤產(chǎn)生的主要原因就是運條不夠均勻，導(dǎo)致熔池的溫度太高，液態(tài)金屬凝固之后，會緩慢下墜，從而在焊縫的表面形成焊瘤。立焊或者仰焊，焊接的電流太大，電弧太長，都會引發(fā)焊瘤產(chǎn)生。

1.6 裂紋（圖6）

裂紋是焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，導(dǎo)致金屬材料的原子結(jié)構(gòu)被損壞，形成新界面，從而出現(xiàn)縫隙。壓力容器的焊接裂紋具有非常強大的危害性。壓力容器結(jié)構(gòu)破壞很多就是從裂紋開始的，其主要分為熱裂紋和冷裂紋。其中熱裂紋是焊縫金屬從液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋，主要是在焊接后，能夠立刻看見，大多發(fā)生在焊縫中心位置的周圍，沿著焊縫分布。熱裂紋裂口大多貫穿在表面，呈現(xiàn)氧化色彩，裂紋末端呈圓形。其主要是由于焊接熔池內(nèi)部存在低熔點的雜質(zhì)，才出現(xiàn)熱裂紋的。而冷裂紋是在焊接金屬冷卻過程中，或冷卻后，焊縫交接與母材的熔合線外產(chǎn)生的裂紋，也可能是在母材的熔合線處產(chǎn)生的裂紋。其主要分布在應(yīng)力集中的位置，導(dǎo)致冷裂紋出現(xiàn)的原因主要包括三個方面，其一，接頭處受到較大的拘束應(yīng)力的作用；其二，受到焊接熱循環(huán)作用，在熱影響的區(qū)域內(nèi)形成淬硬組織；其三，一些過量的擴散氫積聚在焊縫處，并發(fā)生不斷濃集的現(xiàn)象。

2 壓力容器焊接常見缺陷的防治措施

2.1 錯邊與角變形的防治措施

錯邊和角變形一般會發(fā)生幾何應(yīng)力集中，發(fā)生貼附彎曲應(yīng)力。大型壓力容器拼裝時，難以預(yù)防的就是錯邊與角變形，一旦壓力容器出現(xiàn)錯邊與角變形表現(xiàn)，想要解除就會非常難。而最有利的解決措施就是必須嚴格按照壓力容器的生產(chǎn)準則，將焊接缺陷控制在要求允許范圍內(nèi)，并在焊接時，采取有效的防變形方法。

2.2 氣孔與夾渣的防治措施

必須全面清除氣孔與夾渣焊接缺陷，合理篩選合適的焊接電流與焊接速度，并詳細處理坡口邊緣的水漬、污漬、銹跡等，嚴格遵循相關(guān)規(guī)則，保存、處理、烘培焊接素材，杜絕使用腐敗焊條。在脫落焊芯銹蝕時，必須保證掌控在運用領(lǐng)域內(nèi)。在埋焊弧時，必須選擇使用合適的焊接工藝參數(shù)，特別是薄板主動焊接，焊接的速度需要適當減緩。而制止焊接夾渣的措施主要是，恰當篩選坡口的分寸，詳細整理坡口邊緣，并選擇合適的焊接電流和焊接速度。

2.3 未焊透與未熔合的防治措施

在手工焊與自動焊的接壤處，常常會呈現(xiàn)未焊透，必須明確其允許的缺陷分寸，如果缺陷分寸準許，可以不用返修。在焊縫的金屬與坡口的交界上，常常會呈現(xiàn)未熔合，選擇科學合理的措施進行補焊解決，篩選合適的坡口和焊接電流，固定焊接速率，及時清理坡口表面的氧化與油污，封底焊清根要完全，運條搖動必須合適，還要實時觀察焊接坡口兩側(cè)的熔合情況。

2.4 裂紋的防治措施

壓力容器的損害性較大的主要缺陷之一就是裂紋，由于焊接裂紋的形成太繁雜，形態(tài)各異，極易擴大，因此，必須加強對焊接裂紋的高度重視。防止裂紋發(fā)生的主要措施有，嚴格控制焊接工藝參數(shù)，適當減慢冷卻速率，合理提升焊縫外形系數(shù)，盡量使用小電流多層多道焊，以此避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋。在必要時，可以適當提高母材的預(yù)先加熱到規(guī)定溫度，適當強化焊接線的能量，可以在一定程度上降低結(jié)晶裂紋的發(fā)生幾率。根據(jù)焊件的質(zhì)量和焊接工藝，合理調(diào)節(jié)焊接的順序，實行焊接工藝，也可以有效減少裂紋。與此同時，還應(yīng)該切實根據(jù)實際情況，詳細分析壓力容器發(fā)生裂紋的主要原因，從而進一步保證壓力容器的安全運行。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器是一種在一定溫度和壓力下工作，并且介質(zhì)十分復(fù)雜的重要設(shè)備，其對操作工藝要求極高，其中工作介質(zhì)的種類也非常多，并且具備易燃、易爆和易腐蝕等特性，具有非常顯著的危險性，一旦發(fā)生爆炸，就會直接對操作人員的生命安全和人身財產(chǎn)造成難以想象的后果，所以，必須全面采取有效措施，確保壓力容器焊接的整體質(zhì)量，保證壓力容器能夠安全有序運行。

參考文獻

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