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压力容器焊接质量缺陷及控制措施

作者：孙晓靖

来源：《中国科技博览》2017年第28期

[摘 要]压力容器属于特种设备的一个类别，如果其安全性能达不到要求就会对国家和人民的生命财产带来潜在隐患。压力容器是用焊接的方法把各个部件组合在一起的，所以焊接质量对压力容器的质量和安全性能起到了决定性的作用。只有从根本上保障了焊接性能，才能使压力容器正常、安全的运行，降低危险事故的发生机率。因此，焊接质量控制在压力容器的制造过程中非常关键。

[关键词]压力容器；焊接质量；优化对策

中图分类号：TG230 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0090-01 1 压力容器焊接常见的缺陷及原因分析

广义的焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头处产生不符合设计或工艺文件要求的缺陷，亦称为焊接缺欠。焊接过程中有着许多不能够人为控制的因素，焊件出现缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分为焊缝内部缺陷和焊缝外部缺陷两大类，其中内部缺陷有未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等；外部缺陷有焊缝尺寸与形状不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、烧穿、表面气孔和表面裂纹等。 1.1 压力容器焊接常见的内部缺陷

夹渣是指焊后非金属夹杂物残留在焊道之间或焊缝与坡口侧壁之间而形成的焊渣，究其原因主要是焊接过程中的被焊边缘和各道焊缝清渣不干净；焊条角度和运条技法不当；焊接电流过小，焊接速度过快；坡口设计加工不合适等。气孔是指在焊接过程中，熔池金属高温时产生和吸收的气泡，在凝固时未能及时逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔的产生有很多原因，主要的原因表现为焊接材料不干净或受潮，未按规定温度烘干；焊接线能量过小且熔池冷却速度大导致气体难以逸出；焊接区未能得到有效保护等。未焊透和未熔合属于焊接产生的严重缺陷，未熔合是指在熔焊时，焊缝金属与母材金属之间熔化不良的现象。未焊透是指焊接时，母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部。焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征，是一种会造成极大安全隐患的严重缺陷，在焊接接头中是不允许存在的。焊接材料或工件化学成分不当、焊缝深宽比太大、焊缝金属冷却凝固过快、焊道太窄（特别是角焊缝和底层焊道）、焊接工艺不合理等都是造成焊接裂纹的主要原因。 1.2 压力容器焊接常见的外部缺陷

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咬边是由于焊接工艺参数选择不当，操作不当、焊接电流大、焊接速度太快或焊接材料与母材化学成分匹配不当造成的焊趾（或焊根）处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽。焊瘤是在焊接过程中，由于金属焊点局部高温熔化，液体金属凝固时，在自重作用下金属流淌形成的未能和母材或前道焊缝熔合在一起的小疙瘩。烧穿是指焊接过程中熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的现象。表面气孔是在焊接过程中，熔池中的气体未完全溢出熔池，而熔池已经凝固，在焊缝表面形成的孔洞。

2 加强压力容器焊接质量控制的相应措施 2.1 对焊接材料进行优化

在对压力容器进行焊接的过程中，焊接材料的好坏是影响焊接质量的主要原因。即使使用的焊接操作的方法符合规定标准、使用的焊接工艺非常优秀、焊接环境也很好，但是如果使用的焊接材料存在问题，也会对压力容器的焊接质量造成非常大的影响。在选择压力容器焊材时，要严格按照相关标准来进行材料的选取，不可以选择没有质量保证的材料和不符合国家规定标准的焊接材料。对力学性能要求比较高的焊缝，选取的焊接材料强度也要尽可能的高，同时在压力承受要求比较高的位置进行焊接时，也要选择强度比较高的焊接材料。在选取焊接材料的时，也要对刚度、焊接结构、工艺要求等方面的内容进行全面的考虑。比如在对接头进行热处理或者热卷处理时，对处理过后焊接接头的柔韧度和强度要求比较高；在进行冲压卷时，对焊接接接头的塑性变形能力要求比较高；在对不锈钢进行焊接时要确保焊缝和母材有着相同的抗腐蚀效果；对于体积大、母材的厚度厚的压力容器，在选择焊接材料时，要使用抗裂性比较高的材料进行焊接。 2.2 焊缝返修

焊缝经无损检测后如发现存在不允许的缺陷，须进行返修。返修前，首先应分析缺陷产生的原因，制定返修方案，并编制相应的返修工艺，返修部位必须按原要求经无损检测合格。焊缝同一部位不宜超过2次返修，如超过2次，返修前应当通过制造单位的技术负责人批准，且将返修的部位、次数、返修情况等信息记入压力容器质量证明文件。需要在焊后消除应力热处理的压力容器，须在热处理前返修，若在热处理后才进行焊接返修，返修后须依相关标准处理。经耐压试验后需返修的，若返修深度大于焊缝金属厚度的二分之一，应重新进行耐压试验。

2.3 加强对焊工的管理

合格的焊工要具有丰富的专业知识，并且应持有特种设备焊接操作人员证的焊工进行压力容器的焊接操作。企业要根据各个步骤的难易、各道工序的工作特点，并结合焊工的技能水平和持证范围，合理的安排焊工，保证焊接工作的顺利进行。焊接作业结束后，应当在压力容器受压元件焊缝附近的指定部位打上焊工代号钢印。同时制造单位应当建立焊工技术档案，并对在岗焊工进行定期的技能培训，使焊工形成“虚心接受任务，认真读通图纸，严格按工艺施

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工，时刻保持工作环境整洁，保证设备器具摆放整齐”这样一个工作流程，提高焊工的综合素质。

2.4 加强对焊接设备及焊材的管理

焊接设备包括焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具。焊接设备尤其是对精密性及环境要求严格的设备要严格予以妥善安置与管理，否则，处理不善，将导致焊接工作终止，贻误工期。例如，在使用液化石油气时，环境温度需控制在60摄氏度以下，气瓶要远离火源5米以上，以防止爆炸的发生。焊条使用前需依据要求进行烘干，否则焊缝内部就极易出现气孔这样的缺陷。

2.5 焊接过程的工艺设计

用焊接方法制造、安装、修理、改造压力容器的主要受压元件前，施焊单位应编写预焊接工艺规程，并进行焊接工艺评定，在符合国家标准的要求后，应提交完整的焊接工艺评定报告，并根据该报告和所制造产品的图样要求制订焊接工艺规程。除设计规定外，焊接时不得强力对接。焊接装配和定位焊的质量应符合工艺文件要求后才允许焊接。焊工的操作水平对焊缝质量起着决定性的作用，因此，应注重对焊工的操作水平的考核，还要让焊工熟悉焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法及其对焊接质量的影响。 2.6 焊后热处理

焊后热处理是指工件焊完之后对焊接区域或焊接工件进行的热处理，其作用主要是消除或部分消除焊接残余应力和改善焊接区的力学性能等，稳定零部件的结构形状和尺寸。热处理的保温时间应根据焊缝的厚度确定，防止保温时间过短而达不到消除焊接残余应力和改善焊接区力学性能的要求。 3 结束语

焊接质量的好坏，将直接影响压力容器的安全性。通过分析压力容器焊接过程中所存在的缺陷，我们可以知道，焊接产品的质量除了取决于结构设计、材料选择、施工工艺等因素外，为了保证产品质量，还应在制造过程中对焊接材料、焊接工艺和焊缝检验进行控制，减少和避免焊接缺陷的产生，以便及时消除出现的缺陷，这样才能确保压力容器的安全性能符合要求。 参考文献

[1] 毕应利.焊接质量控制之浅析[J].价值工程，2016（20）. [2] 马云龙.浅谈压力容器焊接技术[J].石化技术，2015（10）.