淺談壓力容器焊接質量控制因素

梁艷

摘 要：隨著焊接技術的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的焊接設備、焊接方法、焊接工藝，與此同時也產生了很多問題，因此需要對焊接質量進行更加嚴格的控制。該文從“人、機、料、法、環(huán)”5個因素出發(fā)，對壓力容器焊接質量分別從人員因素控制、設備機械選用控制、材料因素控制和焊接工藝方法控制等方面進行闡述、說明、分析，為提高壓力容器焊接質量奠定基礎。

關鍵詞：焊接；質量控制；因素控制

中圖分類號： TG457 文獻標志碼：A

0 前言

近年來，隨著焊接技術突飛猛進的發(fā)展，焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要工藝方法，焊接技術水平的高低在一定程度上反映出國家的工業(yè)水平，因此要對焊接質量進行更加嚴格控制，其控制基礎便是“人、機、料、法、環(huán)”5個因素，有效地保證這5個因素才能保證壓力容器焊接質量。

1 “人員”因素控制

焊接作業(yè)需要人去操控設備，使用工具、器材等，其中人是能動的要素，充分發(fā)揮人的思維，利用人的生物能量及應變能力是提高焊接質量，保證焊接安全的重要因素。

1.1 焊接安全

由于焊接作業(yè)中存在著各種對操作者安全健康不利的客觀因素和焊接工缺乏經(jīng)驗、心理因素影響以及違反操作規(guī)程等人為因素，會導致意外事故發(fā)生，危害自身的健康與安全，因此焊接安全就是從提高操作者的素質、改善設備安全性能這2個方面出發(fā)，預防事故發(fā)生，維護焊工健康，保證設備安全生產。各種高生產率的焊接新技術、新工藝，只有在保證安全的前提下，才能夠被廣泛地推廣和應用，才能更好地發(fā)揮其高效能，因此從某種意義上講焊接安全是保證焊接質量的基礎。

1.2 焊工技能評定

根據(jù)相關標準要求，只有經(jīng)過培訓并考試合格的焊工才被允許從事壓力容器焊接操作，施焊操作的內容僅限于合格證上寫明的項目，包括焊接方法、被焊接的母材、焊接位置及接頭形式等。焊工認真執(zhí)行焊接工藝，按焊接工藝規(guī)定的持證上崗。

2 “設備機械”選用控制

對于壓力容器焊接，通常采用焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、氬弧焊等，隨著科學技術飛速發(fā)展與焊接質量要求的嚴苛、焊接效率的限制，迫使新技術不斷涌現(xiàn)，與之相適應的先進設備也不斷被研制成功，大量的機械設備取代手工操作，自動化焊接設備大量使用，顯著降低了生產者的勞動強度，同時也大大提高了生產效率和產品質量。因此焊接設備的選用對焊接質量有著重要的影響，一般可按以下3個方面進行選擇：1）焊接結構要求，根據(jù)焊接材料特性、結構特點、尺寸空間、焊接成型和焊接效率的要求進行選用。如果焊接材料為普通低碳鋼，選用弧焊變壓器焊機即可；如果焊接材料要求低氫型焊條焊接，則要選用直流弧焊機。如耐熱合金和耐腐蝕合金，可選用惰性氣體保護焊機、電子束焊機、等離子弧焊機等。2）實際使用情況，不同的焊接設備，可以焊接同一焊件，這就要根據(jù)實際使用情況，選擇較為合適的焊接設備。對焊后不允許再加工或熱處理的精密焊件，應選用能量集中、熱影響區(qū)較少、精密度高的電子束焊機。3）經(jīng)濟效益，在壓力容器焊接過程中，焊接設備的能耗是相對較大的。因此在選用焊接設備時，應考慮在滿足工藝要求的前提下，盡可能選用耗電少、功率因素高的焊接設備。

3 “材料”因素控制

壓力容器焊接對質量影響重要因素之一就是材料控制，其包括母材和焊接材料，二者是焊接前提，只有嚴格把控材料才能有效保證焊接質量。母材的質量控制，應根據(jù)設計圖樣的要求選擇符合相應標準的材料鋼號，其化學成分、力學性能、幾何尺寸、外觀質量應滿足要求且材料的質量證明書等文件齊全、準確。材料入廠后還應進行復驗，一般復驗項目有化學成分、力學性能和彎曲性能，對于有耐腐蝕要求的還應進行腐蝕試驗。焊接材料控制主要目的是確保焊接材料符合標準具有優(yōu)良的焊接質量，其中焊接材料管理是材料質量控制和焊接質量控制的一個交匯點，在焊接材料管理控制環(huán)節(jié)中，有焊接材料采購、一級庫的管理、二級庫的管理等控制點，對于一、二級焊材庫的入庫、保管、出庫、烘干、發(fā)放、回收要防混、防潮、防銹，實現(xiàn)焊接材料使用的可追溯、可追蹤，確保焊接材料干燥，防止焊接時產生缺陷，保證焊接質量。對于壓力容器無論母材還是焊接材料均應具有：1）較好的綜合力學性能。2）具有良好的冶金質量。3）具有良好的加工工藝性。

4 焊接“工藝方法”控制

4.1 焊接工藝試驗

對于壓力容器選用材料，特別是工廠首次使用的應進行焊接工藝試驗，其中主要包括材料焊接性試驗、焊接方法和焊接材料的選用驗證、焊接工藝參數(shù)的確定、預熱。層間溫度、熱處理方案的確定并對焊縫和焊接接頭各項性能進行試驗和評定，在焊接工藝試驗中，應注意所確定的焊接方法和各項焊接參數(shù)對產品制造的可執(zhí)行性，以及所得焊縫和焊接接頭各項性能數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。

4.2 焊接工藝規(guī)程

根據(jù)焊接工藝試驗的結果，并結合產品焊縫的具體結構編制產品焊縫的焊接工藝規(guī)程（WPS）。焊接工藝規(guī)程中應包括壓力容器上每1條承壓焊縫的各項內容，主要有被焊母材牌號及成分、母材厚度、焊接坡口形式及尺寸、焊接方法、焊接材料的牌號及其規(guī)格、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、最低預熱溫度、最高層間溫度、熱處理方法、焊接操作程序、對焊縫的檢驗方法及合格標準等。

4.3 焊接工藝評定

壓力容器焊接必須依據(jù)經(jīng)過評定合格的焊接工藝規(guī)程，并根據(jù)相關產品的焊接評定標準進行焊接工藝評定試驗，編寫焊接工藝評定記錄（PQR）。若工藝評定試驗的結果全部符合預定的評定要求，則認為評定合格，可用于壓力容器焊接，若工藝評定試驗的結果未能達到預定的評定要求，則認為該評定的WPS不合格，不允許應用到產品焊接，應進一步分析工藝試驗結果，對焊接工藝規(guī)程進行修改和補充，再進行一次工藝評定試驗。

5 “環(huán)境”因素控制

在壓力容器制造過程中應該對焊接環(huán)境進行嚴格控制，依照GB150與JB/T4709標準對焊接環(huán)境的要求：1）焊接環(huán)境溫度不得過低，不銹鋼材料焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度低于0 ℃時，不允許焊接作業(yè)；但可以采取保溫、升溫措施，保證焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度不低于5 ℃，對于一般碳鋼材料當焊件溫度為-20 ℃～0 ℃時，應將待焊接處及周邊100 mm范圍內預熱到15 ℃以上，當焊件溫度低于-20 ℃時，不宜焊接。2）焊接周邊風速限制，對于氣體保護焊焊接風速應小于2 m/s，手工電弧焊風速應小于8 m/s，超過要求或焊接作業(yè)區(qū)若有串堂風或鼓風機時，應采取防風措施。3）焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度不得大于90 %，應盡量保持干燥。4）焊接作業(yè)現(xiàn)場不存在導電粉塵或現(xiàn)場地面金屬導電物質占有系數(shù)大于20 %。

在不銹鋼設備加工、焊接過程中應嚴格控制鐵離子和其他有害雜志的污染，由于不銹鋼材料表面覆有氧化膜，可對母材起到很好的保護作用，但不銹鋼表面容易被鐵末、鐵粉或鐵銹污染，鐵粉與母材附近氧氣反應造成此處不銹鋼氧化膜的自然形成難度增大，鐵氧化后形三氧化二鐵等物質與空氣中二氧化碳的溶解，這就在鐵和不銹鋼之間形成了1個碳酸性缺氧環(huán)境，并伴隨著三價鐵離子的電解質環(huán)境，不銹鋼表層的不完整氧化膜在該電解質環(huán)境中，氧化膜和裸露的母材之間組成了原電池，從而使基體遭受腐蝕容易產生點蝕。因此不銹鋼材料在制造過程中應有獨立且配備必要的環(huán)境保護措施，應與碳鋼產品嚴格隔離，不銹鋼焊接場地必須保持清潔、干燥、地面鋪設橡膠或木質墊板，在起吊、運輸過程中宜采用繩制或橡膠材料吊纜，避免磕碰劃傷。

6 結語

隨著新焊接設備、新方法、新工藝的不斷應用，焊接質量得到更大、更有效地提升，因此做好焊接控制尤為重要，為壓力容器焊接發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻

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