厚壁壓力容器的焊接質(zhì)量控制

繆新偉(無錫金龍石化冶金設(shè)備制造有限公司，江蘇 無錫 214161)

0 引言

所謂的厚壁壓力容器，實際上就是一種對壓力進(jìn)行承載的密閉設(shè)備，主要盛裝石油、天然氣等原材料。但是，如果沒有做好厚壁壓力容器的焊接工作，確保有效的質(zhì)量控制，將極有可能出現(xiàn)原料泄漏等問題，導(dǎo)致爆炸、有毒物質(zhì)彌漫、火災(zāi)等災(zāi)害的發(fā)生，帶來不可預(yù)計的嚴(yán)重后果。因此，相關(guān)從業(yè)人員必須要對厚壁壓力容器的焊接問題投入高度重視，通過合理、有效應(yīng)用質(zhì)量控制對策，從而全面降低安全事故的發(fā)生率，實現(xiàn)厚壁壓力容器使用周期的延長。

1 厚壁壓力容器焊接質(zhì)量控制系統(tǒng)

1.1 焊接材料質(zhì)量控制

在壓力容器中，所運(yùn)用的受壓焊接材料，必須同我國相關(guān)部門所頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)相符，具備出廠合格證、廠家資質(zhì)等信息材料。在確認(rèn)材料并且保障其與相關(guān)技術(shù)要求相符以后，需要將焊接材料管理制度作為依據(jù)，從而展開檢驗、入庫、存放、管理與領(lǐng)取等工作。

1.2 焊接工藝評定

將相應(yīng)的《評定標(biāo)準(zhǔn)》《監(jiān)察規(guī)程》等作為依據(jù)，對選擇的焊接工藝可行性、合理性做出鑒定，同時，對焊接工藝評定指導(dǎo)資料中所設(shè)計的各種工藝措施以及參數(shù)可靠性做出驗證，并且，對焊接工藝評定管理制度嚴(yán)格落實[1]。在焊接壓力容器中，必須要應(yīng)用符合評定標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝。

1.3 焊工資格審查

想要對厚壁壓力容器的焊接質(zhì)量做出保障，最為核心的因素便在于焊工人員的技術(shù)能力。將我國相關(guān)部門所頒布的《考試與管理規(guī)則》作為依據(jù)，必須要對焊工人員展開操作技巧、理論知識等內(nèi)容的考核，并且需要通過市級焊工考核監(jiān)管部門的認(rèn)可，在合格以后，才能夠承擔(dān)焊接厚壁壓力容器的工作。

1.4 產(chǎn)品焊接試板試驗

為了對焊接接頭的機(jī)械性能做出檢驗，必須要將《力學(xué)性能檢驗》《監(jiān)察規(guī)程》的相關(guān)要求作為依據(jù)，采取同施焊產(chǎn)品一致的焊接工藝及材料，試驗產(chǎn)品的焊接試板，產(chǎn)品同焊后一起展開焊后熱處理[2]。在保證焊縫機(jī)械性能試驗符合規(guī)定以后，方可展開下一工序。

1.5 焊縫返修

針對于焊縫超標(biāo)缺陷的返修而言，必須要將相應(yīng)《規(guī)程》的要求作為依據(jù)展開，換而言之，就是在返修以前，必須要對缺陷發(fā)生的原因做出分析，從而將返修的工藝制定。在返修期間，相關(guān)的工作人員必須要對象現(xiàn)場的返修詳細(xì)記錄，在完成返修以后，需要將原先的焊縫檢驗標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)展開試驗。

1.6 焊后熱處理

為了能夠?qū)附咏宇^的機(jī)械性能做出改善，實現(xiàn)焊接殘余應(yīng)力的消除，必須要將相應(yīng)的設(shè)計圖紙和《監(jiān)察規(guī)程》要求作為依據(jù)，針對超過34 mm的厚壁壓力容器展開焊后熱處理。

1.7 焊接無損檢驗

將設(shè)計圖紙和《監(jiān)察規(guī)程》要求作為依據(jù)，需要無損探傷檢驗與外觀檢驗焊縫。在完成熱處理以后，必須要抽檢關(guān)鍵的焊縫，在必要的情況下，需要硬度測試焊縫交叉處[3]。針對于不符合檢驗標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，必須要將質(zhì)量保障手冊所要求的程序作為依據(jù)展開返修。

在制造厚壁壓力容器期間，為了能夠?qū)附淤|(zhì)量做出保障，需要將質(zhì)量控制環(huán)節(jié)作為依據(jù)，遵循加工工序的主要程度與互相聯(lián)系，制定不同系統(tǒng)一些質(zhì)量控制點，并且將較為關(guān)鍵的控制點視為停點，合格后方可展開后續(xù)工序。同時，需要對控制點制定出責(zé)任人員以及控制內(nèi)容，對各道工序的質(zhì)量做出保障。

2 厚壁壓力容器的焊接質(zhì)量控制對策

2.1 焊接材料及焊接方法選擇

將厚壁壓力容器的結(jié)構(gòu)特征作為依據(jù)，應(yīng)對可能出現(xiàn)的裂紋問題，可以選取抗裂性強(qiáng)、低溫韌性的焊絲與焊條作為焊接的材料[4]。由于焊接屬于較大的工作量，因此，簡體焊縫均需要采取高效率的埋弧自動焊工藝進(jìn)行焊接，達(dá)成內(nèi)環(huán)縫自動焊的目標(biāo)，將焊接自動化提升，減輕勞動強(qiáng)度，并且對施工環(huán)境做出簡化。接管與筒體等焊縫，需要應(yīng)用手工電弧焊、手工鎢極氬弧焊工藝，具備靈活、操作便利等優(yōu)勢。

2.2 焊接工藝施工文件編制

在指導(dǎo)現(xiàn)場施工中，最為關(guān)鍵的技術(shù)文件便是焊接工藝文件，能夠?qū)附淤|(zhì)量與施工進(jìn)度造成直接影響，在分析與研究現(xiàn)場人員與設(shè)施實際情況與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計情況以后，將相應(yīng)的規(guī)定、法規(guī)、質(zhì)量保障手冊標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)濟(jì)、可靠、安全的原則，對熱處理工藝、產(chǎn)品焊接試板工藝、焊接返修工藝、焊接工藝首頁、焊接工藝指導(dǎo)書等施工文件進(jìn)行編制。針對于較為關(guān)鍵的熱處理工藝、焊接工藝首頁、焊接工藝指導(dǎo)書等文件，必須要經(jīng)過第三方檢驗機(jī)構(gòu)與我國相關(guān)部門的確認(rèn)與審查。

2.3 焊接施工質(zhì)量控制

如果焊接施工是在冬季開展，氣候條件較為惡劣，那么則需要安排焊接作業(yè)在車間中開展。在實行焊接工作以前，必須要想焊接施工人員、焊接檢驗人員詳細(xì)講解相關(guān)的工藝資料，對特殊技術(shù)要點做出強(qiáng)調(diào)，同時要求焊工人員能偶對焊接工藝資料嚴(yán)格執(zhí)行。為了能夠?qū)φ_操作與實施焊接工作，必須要由焊接檢驗人員對現(xiàn)場做出監(jiān)督檢查，并檢查每個焊工人員實施工藝的實際情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，并且及時予以糾正。除此以外，對較為關(guān)鍵位置的焊縫，必須要聘請專業(yè)水平高、經(jīng)驗豐富的焊工施焊，尤其是厚壁壓力容器接管與筒體的焊接，由于筒體壁過厚，最小的接管直徑為50.8 mm，填充坡口焊的金屬量比較大，同時約束應(yīng)力也很大，極有可能造成裂紋的出現(xiàn)[5]。為了能夠?qū)附永淞鸭y問題做出預(yù)防，將預(yù)熱溫度適度提高，用電加熱的方式來展開預(yù)熱，重點監(jiān)測溫度，并且詳細(xì)的記錄施焊檢查數(shù)據(jù)。在焊接的過程中，需要采取多層多道、小線能量焊工藝。為了將控制層間溫度、焊接拘束應(yīng)力減小，外坡口、筒體內(nèi)交替焊接，能夠?qū)鶆蚍植己附討?yīng)力做出保障。

在完成焊接以后，焊工人員需要對焊縫質(zhì)量自行檢驗，并且在規(guī)定的部位處標(biāo)記焊工鋼印代號，項目組需要將檢驗合格率作為依據(jù)，展開相應(yīng)的獎懲，促使焊工人員能夠提升專業(yè)水平，并且制定好焊工技術(shù)檔案，將焊接一次合格率提升。施焊工藝、焊接順序的合理性，不僅能夠?qū)⒑附討?yīng)力與焊接變形減小，同時，還能夠避免冷裂紋的出現(xiàn)。在焊接期間，需要對焊件層層之間的焊接變形大小隨時進(jìn)行測量，對焊接參數(shù)、順序及時調(diào)整，并且通過控制焊接熱輸入、窄焊道、連續(xù)焊、對稱焊等方法施焊。

2.4 焊縫返修質(zhì)量控制

在檢驗焊接期間，極有可能發(fā)現(xiàn)夾雜、氣孔、未熔合等缺陷，對發(fā)生的因素進(jìn)行分析后，將返修工藝制定。在返修以前，需要采取焊后緩冷、控制焊接參數(shù)、預(yù)熱等對策，焊接檢驗工作人員需要現(xiàn)場監(jiān)管，并且將返修記錄做好，對返修質(zhì)量做出良好控制。

2.5 焊后熱處理

針對于焊后熱處理工作人員，屬于制作厚壁壓力容器期間極為關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)，焊后熱處理的目標(biāo)主要包含以下幾個方面：第一，對結(jié)構(gòu)形狀與尺寸做出穩(wěn)定，將焊接殘余應(yīng)力松弛。第二，對熱影響區(qū)進(jìn)行軟化，將焊縫金屬的斷裂韌性、塑性提升。第三，將抗應(yīng)力腐蝕性能提升。第四，將焊縫金屬中所含有有害氣體釋放，避免裂縫出現(xiàn)。

為了將焊后熱處理的效率提升，縮短施工周期，將容器的熱處理要求作為依據(jù)，劃分為兩爐采取組裝式電阻爐展開整體熱處理，通過計算機(jī)來控制熱度，保障運(yùn)行的平穩(wěn)性，減小溫差。為了將熱處理溫度精準(zhǔn)反映，需要在簡體上電焊熱電耦，并且將其放置于可能變化溫度的部位，實際應(yīng)用時不僅需要對筒體真實的溫度進(jìn)行測定，同時，還需要將筒體不同位置的溫差減少。在開展熱處理焊件以前，需要將熱處理完善的工藝流程確立，通過第三方檢驗機(jī)構(gòu)，確認(rèn)熱處理工藝方案、工作人員資質(zhì)、熱處理設(shè)施等。在熱處理期間，操作人員、檢驗人員以及責(zé)任工程師必須要對整體的工藝流程進(jìn)行監(jiān)管與控制，同時重點監(jiān)控每個熱點耦溫控點的降溫速度、保溫時間、保溫溫度、加熱升溫速度等較為主要的參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)問題，必須要及時處理[6]。因為合理的采取嚴(yán)格的質(zhì)量管理與熱處理工藝，能夠保障熱處理之后的產(chǎn)品各項參數(shù)與相應(yīng)的技術(shù)要求相符，記錄的熱處理報告能夠獲取第三方檢驗機(jī)構(gòu)的明確。

2.6 焊接無損檢驗

在完成焊接工作以后，必須要檢驗焊縫的外觀有無損傷。保障檢驗的結(jié)果合格率能夠達(dá)到99.7%，且針對于不符合檢驗結(jié)果的焊縫，并且要將相應(yīng)的質(zhì)量保障手冊標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)做出返修。同時對于外觀尺寸檢驗、表面質(zhì)量檢驗熱處理之后的產(chǎn)品，應(yīng)對焊縫做出100%的外觀與無損探傷。針對于簡體交叉處的焊縫，焊接熱影響區(qū)與金屬，可以通過便攜式硬度計的運(yùn)用來展開測試。各種檢驗結(jié)果均與技術(shù)要求相符，方可投入使用。

3 結(jié)語

綜合上述的分析而言，在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營過程中，必須要對厚壁壓力容器的焊接工作投入高度的重視，減少由于操作不當(dāng)、原料泄漏等問題而造成火災(zāi)、爆炸、有毒物質(zhì)彌漫的發(fā)生，實現(xiàn)安全事故發(fā)生概率的整體降低，為我國石油化工企業(yè)的長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。通過采取科學(xué)、合理、有效的質(zhì)量控制對策，實現(xiàn)厚壁壓力容器的安全使用，也保障原料的安全運(yùn)輸，確保石油化工企業(yè)能夠增強(qiáng)競爭力，實現(xiàn)安全、有效的運(yùn)行。