壓力容器焊接常見缺陷及防治措施探討

殷洪清

【摘 要】壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的一種重要設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于石油化工、科研、國防、醫(yī)療衛(wèi)生和文教體育等各部門。壓力容器具有數(shù)量多，類型復(fù)雜等特點(diǎn)。壓力容器不僅要承受罐內(nèi)介質(zhì)的貯存壓力，而且還要常常受到容器內(nèi)介質(zhì)的影響，稍有不慎，極易發(fā)生安全事故。為此，壓力容器的焊接質(zhì)量成為壓力容器制造過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是保證壓力容器安全運(yùn)行的重要條件。把壓力容器的焊接缺陷控制在一定標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對確保壓力容器的安全運(yùn)行和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、加快現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】壓力容器焊接缺陷；防治措施；

壓力容器所選用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料和焊接設(shè)備首先應(yīng)保證焊接接頭的高質(zhì)量，同時(shí)必須滿足高效、低耗、低污染的要求。壓力容器承受著容器內(nèi)高溫、高壓和腐蝕性的化學(xué)成分的多重影響，因此對焊接工藝質(zhì)量的要求十分高，壓力容器的焊接質(zhì)量直接影響其安全運(yùn)行。

一、壓力容器焊接常見缺陷

1.裂紋。近些年因?yàn)榱鸭y缺陷造成的壓力容器事故比較多，裂紋具有預(yù)見性較低、形成因素復(fù)雜、形態(tài)不一等特征，在壓力容器中焊接中不允許存在裂紋。在發(fā)現(xiàn)淺表裂紋的時(shí)候要擴(kuò)大檢查比例，并采用磨法消除，超過規(guī)定尺寸的裂紋，應(yīng)采取補(bǔ)焊法處理，這樣可以有效的降低裂紋的危害性。

2.焊接變形。避免焊接變形與焊工的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識息息相關(guān)。尤其是大型

壓力容器或瓣片式、組合式的壓力容器極易產(chǎn)生焊接變形。焊工在焊接的時(shí)候應(yīng)當(dāng)對焊接工藝和焊材有相應(yīng)的認(rèn)識，在實(shí)際操作中判斷會(huì)不會(huì)產(chǎn)生變形及變形的大小，在焊接前提前采取合理的防變形措施，以抵消產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)變形。

3.氣孔和夾渣。氣孔是深埋問題，通常是由于在焊接的時(shí)候有銹跡、水漬和油污等原因?qū)е碌摹ｎA(yù)防氣孔產(chǎn)生的方法是：依據(jù)氣孔的性質(zhì)和大小挑選合適的焊接電流和焊接速度，認(rèn)真清理焊縫周圍一定范圍內(nèi)的污垢。但是只有嚴(yán)重的氣孔才需要消除，微小氣孔的危害并不大，可以不用清理。夾渣，通常是由于焊縫邊緣有碳弧氣刨或氧割存留了熔渣，是由焊接速度過快，焊接電流太小等原因造成的。

二、壓力容器焊接缺陷的一般處理方法

1.錯(cuò)邊和角變形。錯(cuò)邊和角變形通常會(huì)引起幾何應(yīng)力集中，產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。錯(cuò)邊和角變形在大型壓力容器的組裝中常常很難避免，一旦壓力容器出現(xiàn)了錯(cuò)邊和角變形現(xiàn)象，要想完全消除也是十分困難的。正確的處理方法是要嚴(yán)格執(zhí)行壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)，把焊接缺陷限制在條件允許的范圍之內(nèi)。

2.氣孔和夾渣。氣孔和夾渣缺陷屬深埋缺陷，嚴(yán)重的必須要做消除處理。如果經(jīng)壓力容器的檢查表明氣孔和夾渣沒有擴(kuò)展跡象，在使用中變化不大、危害不大的氣孔和夾渣也可以不用消除。預(yù)防產(chǎn)生焊接氣孔的辦法是：選擇合適的焊接電流和焊接速度；認(rèn)真清理坡口邊緣的水份、油污和銹跡；嚴(yán)格按照規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料；不用變質(zhì)焊條；當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制使用范圍。埋弧焊時(shí)，應(yīng)選用合適的焊接工藝參數(shù)，特別是薄板自動(dòng)焊，焊接速度要盡可能減少些。防止產(chǎn)生焊接夾渣的正確方法是：選取合適的坡口尺寸、要認(rèn)真清理坡口的邊緣部位、同時(shí)要選用合適的焊接電流和焊接速度、運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng)。多層焊時(shí)，還要仔細(xì)觀察焊接坡口兩側(cè)的熔化情況，每一焊層都要認(rèn)真進(jìn)行焊渣清理。封底焊渣一定要徹底清除，埋弧焊時(shí)應(yīng)注意防止焊偏。

3.未焊透和未熔合。未焊透通常發(fā)生在手工焊和自動(dòng)焊的交界面處，主要是要確定其允許缺陷尺寸，如果缺陷尺寸允許可以不返修。未熔合通常出現(xiàn)在焊縫的金屬與坡口的交界面上，正確的處理方法是采取補(bǔ)焊處理。防止出現(xiàn)未焊透或未熔合的方法是正確選取坡口尺寸、合理選用焊接電流和焊接速度、坡口表面氧化皮和油污要清理干凈、封底焊清根要徹底、運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng)，同時(shí)還要密切注意焊接坡口兩側(cè)的熔合情況。

4.裂紋。裂紋是壓力容器危害性較大的缺陷之一。由于焊接裂紋成因復(fù)雜，形態(tài)各異，極易擴(kuò)展，有很多不可預(yù)見的因素，因此必須要高度重視焊接裂紋的處理。防止產(chǎn)生裂紋的主要措施是：嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)、減慢冷卻速度、適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)、盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；同時(shí)要認(rèn)真執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，選取合理的焊接工藝程序，以防止焊接裂紋的產(chǎn)生。

三、質(zhì)量措施

1.優(yōu)化焊接材料。焊接材料是直接影響壓力容器焊接質(zhì)量的主要因素，焊接材料的好壞從根本上決定了焊接過程中的焊接質(zhì)量，再好的焊接工藝和焊接操作方法以及環(huán)境，如果沒有符合標(biāo)準(zhǔn)的焊接材料作保障，都會(huì)影響壓力容器的焊接質(zhì)量。焊接材料在選擇過程中必須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行選材，選用符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，選擇有質(zhì)量保證書的材料。如果要求焊縫的力學(xué)性能不低于原材料的力學(xué)性能，應(yīng)當(dāng)選擇高強(qiáng)度的焊接材料，焊接過程中，對承力、承壓要求高的部位應(yīng)當(dāng)選擇高強(qiáng)度焊接材料。

2.優(yōu)化焊接工藝與工藝評定控制。作為指導(dǎo)焊接過程、規(guī)范焊接操作、將焊接流程標(biāo)準(zhǔn)化的重要工藝文件—焊接工藝，是控制焊接質(zhì)量的重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。焊接工藝又叫焊接工藝規(guī)程，包括焊接的使用材料、焊接操作方法、母材的型號、焊接接頭的形式、焊接操作的技術(shù)規(guī)程、以及焊接質(zhì)量驗(yàn)收方法等等參數(shù)，幾乎包含了焊接過程中的全部質(zhì)量參數(shù)。針對壓力容器焊接過程中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，要制定有針對性的焊接工藝規(guī)程，根據(jù)壓力容器的母材厚度和壓力容器的用途科學(xué)選擇合理的焊接材料，根據(jù)壓力容器的使用特性選擇焊接接縫的坡度、焊縫形狀；同時(shí)由于壓力容器對焊接質(zhì)量的較高要求，在焊接過程中，要對焊接質(zhì)量的控制方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提高要求。同時(shí)在編制焊接工藝規(guī)程時(shí)，要精確所有焊接參數(shù)，要將所有焊接性能參數(shù)優(yōu)化，以從理論上充分保證壓力容器焊接過程的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。焊接過程中對焊接工藝的評定能夠?qū)附庸に囘M(jìn)行控制。通過焊接工藝評定的過程保證了焊接過程符合焊接工藝規(guī)程中要求的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，保證焊接操作人員各道工序嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程的要求，避免將缺陷帶入下一道工序。

3.優(yōu)化焊接質(zhì)量檢驗(yàn)。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)是控制焊接質(zhì)量的最后一道防線。通過材料、工藝、操作規(guī)程、工藝評定重重工序，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣與否就需要焊接質(zhì)量檢驗(yàn)來掌握控制。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)包括焊前、焊中、焊后三道檢驗(yàn)。焊前檢驗(yàn)主要檢驗(yàn)焊件的裝配質(zhì)量和焊接口的材料特性、焊縫間隙等；焊中檢驗(yàn)要檢測中間工序的焊接質(zhì)量，焊縫是否工整焊接過程是否嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程和焊接操作規(guī)程，以及焊接要求是否符合圖紙尺寸和技術(shù)要求；焊后檢驗(yàn)是通過外觀檢查、無損探傷檢查、壓力試驗(yàn)、外觀檢查等方式現(xiàn)場檢查焊接后工件的焊接質(zhì)量。針對壓力容器的特殊用途，對焊接后的質(zhì)量檢查應(yīng)當(dāng)采用多層次、多角度、多方法的檢查方式對其進(jìn)行全面檢查，一旦發(fā)現(xiàn)焊接缺陷立即采取補(bǔ)救措施，返修或直接報(bào)廢。

造成壓力容器焊接缺陷的原因有很多，因此對壓力容器焊接缺陷的處理要從實(shí)際情況出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)真分析和總結(jié)壓力容器事故發(fā)生的原因和規(guī)律，以確保壓力容器安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]田彩梅. 壓力容器焊接質(zhì)量控制[J]. 化學(xué)工程與裝備，2019（08）

[2]楊澤盤.鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立與質(zhì)量控制[J].電焊機(jī)，2017，2（12）：123-125.

[3]顧鵬展.壓力容器焊接缺陷的產(chǎn)生和防治措施[J].科技信息，2017（36）.

（作者單位：煙臺文華成豐環(huán)保節(jié)能設(shè)備有限公司）