壓力容器制作中的焊接質(zhì)量控制研究

竇立飛

摘 要：焊接作為壓力容器制造過程中一個(gè)環(huán)節(jié)，在壓力容器整體質(zhì)量控制中起著重要作用。抓好焊接施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)焊接全過程進(jìn)行設(shè)施控制，從而提高壓力容器的綜合制作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接；質(zhì)量控制

1 前言

壓力容器制作過程中，焊接對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用，由于受到焊工的操作技能和心理素質(zhì)、施焊設(shè)備性能穩(wěn)定性、母材和焊接材料、焊接及熱處理工藝以及施焊環(huán)境等諸多因素的影響，焊接接頭可能產(chǎn)生裂紋、夾渣、氣孔、未焊頭等焊接缺陷，進(jìn)而造成焊接質(zhì)量降低。因此，必須對(duì)影響焊接質(zhì)量的因素實(shí)施全過程控制。

2 焊接質(zhì)量控制要求

制造單位建立完善的質(zhì)量保證體系，有效的運(yùn)行《質(zhì)保手冊(cè)》、《程序文件》、《管理制度》及具有見證性的質(zhì)量運(yùn)行資料，確保焊接過程處于穩(wěn)定的受控狀態(tài)。相關(guān)專業(yè)質(zhì)量控制責(zé)任師對(duì)合同、施工圖紙進(jìn)行評(píng)審，依據(jù)合同、施工圖紙、相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)編制具有針對(duì)性的《焊接工藝》，作為焊接質(zhì)量控制依據(jù)。

制造單位應(yīng)具備滿足施工監(jiān)測(cè)、計(jì)量、試驗(yàn)手段。

3 施焊人員的控制

從事壓力容器焊接作業(yè)的人員（以下簡(jiǎn)稱焊工），應(yīng)按照有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范的規(guī)定考核合格，取得相應(yīng)項(xiàng)目的《特種設(shè)備作業(yè)人員證》，方能在有效期間內(nèi)擔(dān)任合格項(xiàng)目范圍內(nèi)的焊接工作。焊工應(yīng)按照焊接工藝規(guī)程或者焊接作業(yè)指導(dǎo)書施焊，并且做好施焊記錄，制造單位的檢驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)際的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行檢查。應(yīng)當(dāng)在壓力容器受壓元件焊縫附件的指定部位打上焊工代號(hào)鋼印，或者在焊接記錄（含焊縫布置圖）中記錄焊工代號(hào)，焊接記錄列入產(chǎn)品質(zhì)量證明文件。

制造單位應(yīng)當(dāng)建立焊工技術(shù)檔案。

4 焊接設(shè)備的控制

焊接設(shè)備必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并完整配套。新增設(shè)備及工藝裝備應(yīng)經(jīng)驗(yàn)收、調(diào)試合格后，方可使用。建立完整的焊接設(shè)備檔案，及時(shí)填寫設(shè)備保養(yǎng)記錄。焊接設(shè)備及工藝裝備必須與其承擔(dān)的任務(wù)相適應(yīng)。焊接設(shè)備必須配備完善的數(shù)據(jù)測(cè)量與讀取裝置，測(cè)量與讀取裝置必須在檢驗(yàn)有效期內(nèi)。焊接設(shè)備及工藝裝備應(yīng)按相應(yīng)的《管理制度》進(jìn)行管理，對(duì)不合格的設(shè)備進(jìn)行隔離，嚴(yán)禁使用。

5 母材和焊接材料的控制

5.1 母材的控制

選擇符合圖紙要求的母材，壓力容器用材料的質(zhì)量、規(guī)格與標(biāo)志，應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。壓力容器專用鋼板（帶）的制造單位應(yīng)取得相應(yīng)的特種設(shè)備制造許可證。境外牌號(hào)材料的使用應(yīng)符合《特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》2.9條規(guī)定。用于制造壓力容器受壓元件的材料在分割前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行標(biāo)志移植。材料的代用應(yīng)當(dāng)事先取得原設(shè)計(jì)單位的書面批準(zhǔn)，并且在竣工圖上做詳細(xì)記錄。

5.2 焊接材料的控制

選擇與母材相匹配的焊接材料，焊接材料應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。用于制造壓力容器受壓元件的焊接材料，應(yīng)當(dāng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于或者等于母材的限制，當(dāng)需要時(shí)，其他性能也不得低于母材的相應(yīng)要求。焊接檢驗(yàn)人員對(duì)壓力容器制造所用焊接材料按要求進(jìn)行入廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格的焊接材料必須存放在專用的庫(kù)房?jī)?nèi)。庫(kù)房設(shè)立除濕機(jī)，保持干燥，相對(duì)濕度不得大于60%，溫度不得低于5℃。存放焊條、焊劑的貨架必須離開墻壁和地面300mm以上，不同牌號(hào)、規(guī)格和批號(hào)的焊接材料應(yīng)分開放置，并應(yīng)有明顯的標(biāo)記。對(duì)于不合格的焊接材料應(yīng)按規(guī)定標(biāo)識(shí)及時(shí)隔離，嚴(yán)禁使用。制造單位應(yīng)建立并且嚴(yán)格執(zhí)行焊接材料驗(yàn)收、復(fù)驗(yàn)、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。焊材應(yīng)按設(shè)計(jì)圖焊縫編號(hào)發(fā)放與領(lǐng)用，焊材的使用情況必須有見證資料。

6 焊接工藝評(píng)定

壓力容器產(chǎn)品施焊前，受壓元件焊縫、與受壓元件相焊的焊縫、熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫、受壓元件母材表面堆焊與補(bǔ)焊，以及上述焊縫的返修焊縫都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定或者具有經(jīng)過評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程支持。壓力容器的焊接工藝評(píng)定應(yīng)符合NB/T 47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的要求。監(jiān)檢人員應(yīng)當(dāng)對(duì)焊接工藝的評(píng)定過程進(jìn)行監(jiān)督。焊接工藝評(píng)定完成后，焊接工藝評(píng)定報(bào)告和焊接工藝規(guī)程應(yīng)當(dāng)由制造單位焊接責(zé)任工程師審核，技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，經(jīng)過監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)后存入技術(shù)檔案。焊接工藝評(píng)定技術(shù)檔案應(yīng)當(dāng)保存至該工藝評(píng)定失效為止，焊接工藝評(píng)定試樣應(yīng)至少保存5年。不得引用外單位的工藝評(píng)定，亦不得將工藝評(píng)定委托外單位進(jìn)行。其中試樣加工、理化試驗(yàn)允許委托有資格的單位進(jìn)行。

7 焊接過程控制

制定詳細(xì)的《焊接程序控制》及《焊接管理制度》，對(duì)焊接的每個(gè)程序進(jìn)行嚴(yán)格控制。焊接前應(yīng)按圖樣及工藝文件要求編制焊接工藝規(guī)程，焊工應(yīng)按圖樣、工藝文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施焊。

7.1 焊接環(huán)境

焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，須采取有效防護(hù)措施，否則禁止施焊。風(fēng)速：氣體保護(hù)焊時(shí)大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s；相對(duì)濕度大于90%；雨雪環(huán)境；焊件溫度低于-20℃。焊件溫度為0～-20℃時(shí)，應(yīng)在始焊處100mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃。焊件坡口及其附近區(qū)域焊接前按規(guī)定進(jìn)行表面清理至呈現(xiàn)金屬光澤，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)焊接，防止再次污損。

容器筒體焊接時(shí)應(yīng)設(shè)立引弧板，禁止在非焊接部位引弧，縱焊縫應(yīng)在引弧板上收弧，弧坑應(yīng)填滿。引弧板、引出板、產(chǎn)品試板不應(yīng)錘擊拆除。焊件裝配點(diǎn)焊由擔(dān)任焊接的焊工進(jìn)行，點(diǎn)焊質(zhì)量要求焊工領(lǐng)用烘干的焊條，必須承裝在保溫桶內(nèi)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未使用完畢的焊條及時(shí)送交焊材庫(kù)，按規(guī)定進(jìn)行處理。同一工位只允許擺放一種牌號(hào)焊接材料。如焊接件需要一種以上牌號(hào)的焊接材料時(shí)，應(yīng)采取嚴(yán)格措施，防止混料和錯(cuò)用。焊口應(yīng)進(jìn)行連續(xù)施焊，若被迫中斷，應(yīng)采取放裂紋措施。再次施焊時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查并經(jīng)檢查人員確認(rèn)無缺陷后，方可繼續(xù)施焊。施焊過程中應(yīng)控制層間溫度不超過規(guī)定的范圍。當(dāng)焊件有預(yù)熱要求時(shí)，應(yīng)控制層間溫度不得低于預(yù)熱溫度。

7.2 后熱

對(duì)冷裂紋敏感性較大的低合金鋼和拘束度較大的焊件應(yīng)采取后熱措施。后熱應(yīng)在焊后立即進(jìn)行。后熱溫度一般為200～300℃，保溫時(shí)間與焊縫厚度有關(guān)，一般不低于0.5h。若焊后立即進(jìn)行熱處理則可不做后熱。后熱工藝參數(shù)按工藝管理規(guī)定進(jìn)行控制，其記錄由檢查員簽字確認(rèn)。壓力容器及其受壓元件應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖樣和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程要求進(jìn)行焊后熱處理。熱處理在耐壓試驗(yàn)前進(jìn)行。熱處理裝置配有自動(dòng)記錄曲線的測(cè)溫儀表，并且繪制熱處理的時(shí)間與溫度關(guān)系曲線。工藝參數(shù)按工藝管理規(guī)定進(jìn)行控制，其記錄由檢查員簽字確認(rèn)。所有的施工過程應(yīng)及時(shí)、有效的記錄并填寫見證資料。

8 焊接檢驗(yàn)及返修

焊接完畢后必須由質(zhì)檢部門組織取得相應(yīng)資格證書的檢測(cè)人員進(jìn)行檢測(cè)，檢查結(jié)果應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)范要去。焊接接頭的的無損檢測(cè)方法、數(shù)量、執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)及級(jí)別應(yīng)由設(shè)計(jì)文件確定。無算檢測(cè)應(yīng)遵照國(guó)家或行業(yè)相應(yīng)的規(guī)程規(guī)定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊接接頭存在不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行返修焊接。分析缺陷產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的返修方案。返修應(yīng)按照相關(guān)焊接工藝規(guī)程編制焊接工藝評(píng)定，或者具有經(jīng)過評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程支持，施焊時(shí)應(yīng)當(dāng)有詳盡的返修記錄。焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過2次，如超過2次，返修前應(yīng)當(dāng)經(jīng)過制造單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并且將返修的次數(shù)、部位、返修情況記入壓力容器質(zhì)量證明文件。要求焊后消除應(yīng)力熱處理的壓力容器，一般應(yīng)當(dāng)在熱處理前焊接返修，如在熱處理后進(jìn)行焊接返修，應(yīng)當(dāng)根據(jù)補(bǔ)焊深度確定是否需要進(jìn)行消除應(yīng)力處理。返修后的焊縫其外形應(yīng)與原焊縫一致，并按規(guī)定對(duì)返修區(qū)進(jìn)行外觀和無損檢測(cè)，且符合質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

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