壓力容器制造中焊接實(shí)用技術(shù)應(yīng)用分析

陳東亮

【摘 要】在壓力容器制造過程中，企業(yè)一定要對質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保其使用性能安全、可靠。然而，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，屢屢出現(xiàn)焊接缺陷引起的設(shè)備停用、返修、報廢問題，甚至引發(fā)安全事故，從而對人身和財產(chǎn)安全造成損失。所以，探討壓力容器制造中的焊接技術(shù)及相關(guān)的質(zhì)量控制具有積極的社會意義。

【關(guān)鍵詞】壓力容器制造；焊接實(shí)用技術(shù)；應(yīng)用

1 壓力容器制造過程中常使用的焊接技術(shù)

1.1 焊條電弧焊

作為最普通、最常用的方法之一，焊條電弧焊（SMAW）分為藥皮焊條電弧焊和藥芯焊絲電弧焊。藥皮焊條電弧焊就是手弧焊，優(yōu)點(diǎn)是靈活機(jī)動，不受焊接位置的限制，平焊、立焊、仰焊或角焊都能進(jìn)行，設(shè)備簡單，費(fèi)用低，缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，對焊工的技術(shù)要求高、焊接質(zhì)量難以控制，焊接材料利用率低，工作環(huán)境惡劣。

1.2 埋弧焊

埋弧焊是現(xiàn)代焊接使用最廣泛的焊接方法。它的工作原理是利用裸金屬熔化極和焊件之間形成的電弧熱進(jìn)行焊接，是目前發(fā)展最快的焊接技術(shù)。這種焊接方法相對環(huán)保、清潔并且安全，瞬間高溫能夠熔化熔點(diǎn)較高的金屬，焊接出現(xiàn)氣孔或顆粒較少，所以在壓力容器制造中，埋弧焊是重型、大型或各種高硬度金屬制造設(shè)備必不可少的焊接方法。

1.3 熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊

惰性氣體種類很多，所以這種焊接也有多種形式。不過，工作原理大同小異，就是實(shí)芯的焊絲被連續(xù)送進(jìn)焊接區(qū)，焊絲熔化成為填充金屬，同時保護(hù)氣體通過焊槍送入焊接區(qū)從而隔斷了填充金屬和空氣接觸完成焊接。這種焊接方法最適合焊接耐腐蝕類要求的壓力容器。不過，此法設(shè)備投資多、技術(shù)要求高，更需高質(zhì)量的惰性氣體供應(yīng)，總體成本較高。這種技術(shù)多應(yīng)用于高質(zhì)高標(biāo)特種金屬壓力容器的制造中。

1.4 等離子弧焊接

等離子弧焊接技術(shù)是近年來在不銹鋼和特種合金受壓設(shè)備的制造中廣泛使用的一種方法。這種焊接方法的熱量是由鎢極同焊件之間的壓縮電弧或壓縮控制鍵的壓縮電弧產(chǎn)生的。這種焊接方法中壓縮電弧溫度和電壓更高，熱量分布更加集中，對焊縫的控制更好，缺點(diǎn)是成本過高。

1.5 堆焊

堆焊的工作原理和埋弧焊類似，堆焊分絲極和帶極兩種，是用焊接的方法在壓力容器的封頭、筒體的內(nèi)外表面的抗腐蝕面上堆焊一道或兩道耐腐蝕金屬，實(shí)際工作中帶極堆焊相對應(yīng)用更加廣泛。

2壓力容器制造中焊接常見缺陷及成因簡析

2.1錯邊

錯邊往往在組裝階段發(fā)生，需要焊接的兩個部分沒有完全結(jié)合在一起，出現(xiàn)不應(yīng)有的交錯，這在很大程度上會導(dǎo)致壓力容器變形，是壓力容器安全隱患的重要原因。產(chǎn)生原因往往是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的問題或焊工技術(shù)不到位。

2.2咬邊

咬邊是指母材在焊接時沿著焊趾防線出現(xiàn)凹陷，會導(dǎo)致壓力容器變形和應(yīng)力不均。原因一般是焊接參數(shù)出現(xiàn)誤差或焊工的技術(shù)問題。

2.3氣孔

氣孔是壓力容器制造中的大問題。氣孔出現(xiàn)的原因大都是在焊接時熔池中剩有少量氣泡，凝固時氣泡仍舊存在于金屬中，導(dǎo)致氣泡位置出現(xiàn)空穴，氣孔的出現(xiàn)對壓力容器的氣密性往往影響非常大。導(dǎo)致這個缺陷的常見原因有電弧太長、焊條受潮、坡口清理不到位等。

2.4夾渣

夾渣度既會影響壓力容器氣密性，還會極大影響其焊縫強(qiáng)度，對壓力容器制造的危害極大。它是指在焊縫中、在坡口邊緣或焊道等非圓滑部位出現(xiàn)的形狀各異的熔渣。導(dǎo)致夾渣的原因往往是焊道形狀變化、電流不足、焊速過快或沒有將焊絲保持在焊接中心等。

2.5未焊透

未焊透既包括沒有將焊接機(jī)頭的根部完全熔解，也包括焊接金屬和母材之間焊接不完全，這些缺陷將直接導(dǎo)致焊接裂縫的產(chǎn)生，危害性極大。導(dǎo)致未焊透的原因主要是坡口角度小、間隙不夠大、焊速過快等。

3控制壓力容器制造中焊接質(zhì)量的建議

3.1做好焊接原料的管理

做好原料管理，選取優(yōu)質(zhì)焊接材料，充分考慮壓力容器制造行業(yè)的特點(diǎn)，根據(jù)鋼材的S、P等含量需要分區(qū)存放，按照塑性、韌性要求，選擇同型號匹配，采用低飛濺、低煙塵、低S和P元素，脫渣性良好的焊條，焊絲盡量選用金屬粉型和藥芯焊絲，規(guī)范焊材的使用，以確保焊接質(zhì)量和后續(xù)工作不出問題。

3.2做好焊接設(shè)備的管理

首先，對焊接設(shè)備要定期檢查維護(hù)。其次，要對焊接設(shè)備上的各種儀表進(jìn)行定期、及時的校驗(yàn)。生產(chǎn)實(shí)踐中，以配套單絲埋弧焊焊機(jī)、帶極堆焊機(jī)、自動等離子焊接機(jī)、管板自動氬弧焊機(jī)等自動化焊接設(shè)備為主，輔以低碳焊材和優(yōu)質(zhì)的防護(hù)措施。

3.3做好焊前技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作

首先，編制專業(yè)實(shí)用的焊接技術(shù)指導(dǎo)書，加強(qiáng)對技術(shù)人員、焊接作業(yè)人員的專業(yè)理論和技能培訓(xùn)。其次，在技術(shù)準(zhǔn)備方面，要大膽采用新技術(shù)新思路，強(qiáng)化焊接效果。例如，可以采用SFA的等離子+氬弧自動焊機(jī)對8mm（不開坡口）、12mm（留6mm鈍邊），通過小孔等離子打底實(shí)現(xiàn)單面焊成形+自動TIG焊填充蓋面，從而實(shí)現(xiàn)8mm、12mm壓力容器的筒體縱焊一次成形。最后，加強(qiáng)理論補(bǔ)充和實(shí)操訓(xùn)練，確保焊工持證項(xiàng)目的覆蓋范圍有效。

3.4 壓力容器焊接工藝應(yīng)注意的問題

壓力容器焊接工藝主要分為以下幾個步驟：（1）底層焊通常運(yùn)用氫弧焊的方式，進(jìn)行以上至下的點(diǎn)焊，操作完成之后要對底層焊進(jìn)行檢查，才能保障其焊縫均勻性，在一定程度上將裂紋出現(xiàn)幾率降至最低。（2）中層焊。在進(jìn)行中層焊操作之前，需要對已經(jīng)焊接完成焊接的焊縫進(jìn)行檢查和清理。若是有重新施焊的需求，則必須保證底層焊縫接頭要同焊縫接頭錯開，其距離最少要保證10mm之上。中層焊對焊條進(jìn)行選擇時，其直徑最好為3.2，中層焊縫寬度保持在焊條直徑8～12倍最優(yōu)，運(yùn)條方式最好采用直線型。（3）表層焊。進(jìn)行表層焊操作，對焊條進(jìn)行選擇時，需要以焊縫的已焊厚度為依據(jù)。保證每根焊條的收弧位置與起弧位置必須同中層焊縫的接頭保持平行，表層焊縫表面必須保持完整，才能是壓力容器圓滑性有一定的過度。（4）焊后熱處理是壓力容器焊接工藝必須操作的步驟，該步驟可有效對焊接的殘余應(yīng)力進(jìn)行消除，避免出現(xiàn)裂紋，從而對焊接接頭力學(xué)性能進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

3.5壓力容器檢驗(yàn)質(zhì)量控制系統(tǒng)的焊前、焊中以及焊后檢驗(yàn)

（1）焊前檢驗(yàn)事項(xiàng)主要從焊接材料、母料等是否合格；儀表、焊接設(shè)備以及工藝裝備是否完整；接頭、焊接坡口等裝配和清理是否符合焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；焊工的技術(shù)是否合格；焊接工藝條件滿足焊接需求。（2）對焊中事項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)主要包括，焊接操作是否安裝規(guī)定進(jìn)行，并且對于工藝以及材料穩(wěn)定性、接頭性能等方面進(jìn)行考核；查看焊接參數(shù)是否滿足工程要求；對于圖樣、工藝等技術(shù)類文件是否按規(guī)定執(zhí)行；對焊接質(zhì)量方面進(jìn)行檢驗(yàn)，例如，層間道間、焊縫清跟、接頭連接以及熔合區(qū)等；大地焊縫質(zhì)量是否滿足質(zhì)量要求。（3）焊后檢驗(yàn)事項(xiàng)主要是要求施焊后，相關(guān)焊工應(yīng)該完成自檢工作，只有自檢結(jié)果合格才能對其采取焊工鋼印標(biāo)識；當(dāng)焊工完成自檢后，需要相關(guān)檢驗(yàn)人員再次進(jìn)行檢驗(yàn)；對于外觀合格的焊縫，需要以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品圖紙為依據(jù)，對其進(jìn)行無損檢測。

4結(jié)論

簡而言之，目前焊接制造技術(shù)的水平很高且影響力很強(qiáng)，并且在大型壓力容器內(nèi)的運(yùn)用更加突出?，F(xiàn)階段我國應(yīng)該建立制造廠，這可以促進(jìn)壓力容器的進(jìn)一步發(fā)展。但是，焊接設(shè)計(jì)制造需要進(jìn)一步與內(nèi)部取得一定的聯(lián)系，有利于焊接裝備的正常進(jìn)行，讓國內(nèi)的焊接生產(chǎn)能夠與時俱進(jìn)。

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（作者單位：石河子開發(fā)區(qū)匯能工業(yè)設(shè)備安裝有限公司工程部）