壓力容器焊接質(zhì)量控制的研究與實(shí)踐

王建勛，蔡建剛，王春華

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，甘肅 蘭州 730060)

壓力容器焊接質(zhì)量控制的研究與實(shí)踐

王建勛，蔡建剛，王春華

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，甘肅 蘭州 730060)

從保證壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——焊接著手，經(jīng)過長期研究與實(shí)踐，提出了影響壓力容器焊接質(zhì)量五個方面的主要因素，即：操作人員因素、機(jī)器設(shè)備因素、原材料因素、工藝方法因素、環(huán)境因素，簡稱“人、機(jī)、料、法、環(huán)”。通過對上述五因素的分析，提出了壓力容器焊接質(zhì)量分析因果圖，按照該因果圖，在壓力容器制造的實(shí)踐中取得了良好的效果，其理念和指導(dǎo)思想在壓力容器制造行業(yè)中具有一定的推廣應(yīng)用價值，對提高我國壓力容器制造質(zhì)量，特別是對焊接質(zhì)量控制具有一定的指導(dǎo)作用。

壓力容器；焊接；質(zhì)量控制

0 前言

從國內(nèi)外大量壓力容器安全事故的統(tǒng)計(jì)中可知，絕大多數(shù)安全事故是因焊接質(zhì)量不合格所致。造成焊接質(zhì)量不符合要求的主要原因就是工序質(zhì)量。壓力容器作為一種工業(yè)產(chǎn)品，其質(zhì)量是以工序質(zhì)量為基礎(chǔ)的，必須具有優(yōu)良的工序加工質(zhì)量才能生產(chǎn)出優(yōu)良的產(chǎn)品。工序是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基本環(huán)節(jié)，壓力容器生產(chǎn)工序主要包括去污除銹、材料矯形、展開劃線、切割下料、邊緣加工、成形組裝、焊接、熱處理、質(zhì)量檢驗(yàn)、安全評定等多道工序。各個工序都有其質(zhì)量要求并存在影響質(zhì)量的因素。由于工序質(zhì)量將最終決定產(chǎn)品的質(zhì)量，因此必須分析影響工序質(zhì)量的各種因素，采取切實(shí)有效的控制措施，從而達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的[1-5]。

影響工序質(zhì)量的因素，概括起來有五個方面，即：人員、機(jī)器設(shè)備、原材料、工藝方法、環(huán)境，簡稱“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五因素。各個因素對不同質(zhì)量影響的程度有很大的差別。在壓力容器制造過程中，焊接是一道重要的工序，影響焊接質(zhì)量的因素也不外乎上述五個方面[1]。

1 操作人員的因素

不同的焊接方法對操作人員的依賴程度不同。手工操作占支配地位的焊條電弧焊和氣體保護(hù)焊等，其操作者的個人技能和謹(jǐn)慎態(tài)度對焊接質(zhì)量至關(guān)重要。即使自動化程度高的埋弧自動化，其工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)和施焊也離不開人的操作；各種半自動焊中電弧沿焊接方向的移動也是靠人掌握。因此，操作者質(zhì)量意識差、操作時粗心大意、不遵守焊接工藝規(guī)程、操作技能低或操作技術(shù)不熟練等都會影響焊接質(zhì)量。對操作人員的控制措施如下：

(1)加強(qiáng)“質(zhì)量第一、用戶第一、下道工序是用戶”的質(zhì)量意識教育，提高操作者的責(zé)任心和一絲不茍的工作作風(fēng)，建立質(zhì)量責(zé)任制。

(2)定期進(jìn)行崗位培訓(xùn)，從理論上認(rèn)識執(zhí)行工藝規(guī)程的重要性，從實(shí)踐上提高操作者的技能。

(3)加強(qiáng)焊接工序的自檢及專職檢查。

(4)進(jìn)行焊工上崗資格控制。凡參加壓力容器施焊工作的焊工都應(yīng)按照《鍋爐、壓力容器、壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》進(jìn)行培訓(xùn)、考試，并取得相應(yīng)資格；生產(chǎn)單位應(yīng)按焊接工藝的要求，指定有相應(yīng)資格的焊工承擔(dān)焊接工作，焊接檢查人員監(jiān)督焊工資格，并做好焊接檢查記錄；制定焊工標(biāo)記管理制度，對焊工鋼印、標(biāo)記內(nèi)容、標(biāo)記部位等作出明確的規(guī)定。

2 機(jī)器設(shè)備的因素

各種焊接設(shè)備的性能、穩(wěn)定性、可靠性等直接影響焊接質(zhì)量。設(shè)備結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，機(jī)械化、自動化程度越高，焊接質(zhì)量對其依賴性就越強(qiáng)，要求這類設(shè)備必須具有良好的性能和穩(wěn)定性。對于重要的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，其質(zhì)量保證體系中應(yīng)建立包括焊接設(shè)備在內(nèi)的各種在用設(shè)備定期檢驗(yàn)制度。從保證焊接工序質(zhì)量出發(fā)，對機(jī)器設(shè)備應(yīng)作好以下幾點(diǎn)：

(1)定期維護(hù)、保養(yǎng)和檢修。

(2)定期校驗(yàn)焊接設(shè)備上的各種儀表(包括電流表、電壓表、氣體流量計(jì)等)。

(3)建立設(shè)備狀況的技術(shù)檔案。

(4)建立設(shè)備管理制度及設(shè)備使用人員責(zé)任制。

3 原材料的因素

焊接生產(chǎn)所使用的原材料包括母材和焊接材料(焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等)，這些材料的自身質(zhì)量是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提。從全面質(zhì)量管理的觀點(diǎn)出發(fā)，為了保證焊接質(zhì)量，在生產(chǎn)過程的起始階段，即投料之前就要把好材料關(guān)。對原材料的控制主要有以下措施：

(1)加強(qiáng)原材料的進(jìn)廠檢驗(yàn)和驗(yàn)收。

(2)建立嚴(yán)格的材料管理制度。

(3)實(shí)施材料的標(biāo)記移植制度，保證材料具有可追溯性。

(4)選擇信譽(yù)比較高、產(chǎn)品質(zhì)量較好的供應(yīng)廠或協(xié)作廠進(jìn)行訂貨和加工。

4 工藝方法因素

焊接質(zhì)量對工藝方法的依賴性較強(qiáng)，在影響工藝質(zhì)量的諸因素中占有比較重要的地位。工藝方法對焊接質(zhì)量的影響主要來自兩個方面：一是工藝制定的合理性；二是執(zhí)行工藝的嚴(yán)格性。首先要對某一產(chǎn)品或某一材料進(jìn)行焊接工藝評定，然后根據(jù)評定合格的“工藝評定報(bào)告”和圖樣技術(shù)要求制定焊接工藝規(guī)程，編制焊接工藝說明書或焊接工藝卡，這些以書面形式表達(dá)的各種工藝參數(shù)是指導(dǎo)施焊時的依據(jù)，它是根據(jù)模擬相似的生產(chǎn)條件所做的試驗(yàn)以及長期積累的經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品的具體技術(shù)要求編制出來的，是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)，具有嚴(yán)肅性和慎重性，通常由經(jīng)驗(yàn)比較豐富的焊接技術(shù)人員編制，以保證其正確性和合理性。在此基礎(chǔ)上需要保證的另一方面是貫徹執(zhí)行工藝方法的嚴(yán)格性，在沒有充分依據(jù)的情況下不能隨意變更工藝參數(shù)，如果確需改變，也得履行一定的程序和手續(xù)。不合理的焊接工藝雖然不能焊出合格的焊縫，但有了經(jīng)評定驗(yàn)證的正確合理的工藝規(guī)程，若不嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，同樣也不能焊接出合格的焊縫。兩者相輔相成，相互依賴，不能忽視或偏廢任何一個方面。

對工藝方法的控制措施有：

(1)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評定。

(2)選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接工程技術(shù)人員編制焊接工藝文件。

(3)對施焊現(xiàn)場加強(qiáng)管理和檢查。

(4)按要求制作焊接產(chǎn)品試板和焊接工藝紀(jì)律檢查試板，以檢驗(yàn)工藝方法的正確性與合理性。

5 環(huán)境因素

在特定環(huán)境下，焊接質(zhì)量對環(huán)境的依賴程度也是比較大的。焊接操作常常在室外露天進(jìn)行，必然受到外界自然條件(如溫度、濕度、風(fēng)力及雨雪天氣)的影響，在其他因素一定的條件下也有可能單純因環(huán)境因素造成焊接質(zhì)量問題。環(huán)境因素的控制措施比較簡單，當(dāng)環(huán)境條件不符合規(guī)定要求時，可對工件進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱。

上述影響焊接質(zhì)量的五個方面因素是從大的方面來劃分的。實(shí)際上，每一個大的因素又包括若干個小因素，每一個小因素還可以分解成幾個更小的因素，將各個因素羅列出來并繪制成因果圖(魚刺圖)，如圖1所示。它是一種進(jìn)行質(zhì)量分析的工具，根據(jù)長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將影響質(zhì)量的各種因素都?xì)w納于圖中，一旦出現(xiàn)質(zhì)量事故，在查找原因時就可以從圖中逐一分析，逐一排除，最終查出造成焊接質(zhì)量不合格的一個或多個原因。

圖1 壓力容器焊接質(zhì)量分析因果

6 結(jié)論

從保證壓力容器焊接質(zhì)量入手，提出了影響壓力容器焊接質(zhì)量的五大因素，即材料因素、機(jī)器設(shè)備因素、人員因素、工藝方法因素、環(huán)境因素，并對以上五個因素提出了控制焊接質(zhì)量的措施。同時必須注意壓力容器生產(chǎn)過程中的材料質(zhì)量控制，要有切實(shí)可行的工藝質(zhì)量保證系統(tǒng)、焊接質(zhì)量保證系統(tǒng)、理化檢驗(yàn)質(zhì)量保證系統(tǒng)、無損檢測質(zhì)量保證系統(tǒng)等，以保證壓力容器的制造質(zhì)量，確保壓力容器“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運(yùn)行。中石油第二建設(shè)公司多年來在壓力容器制造中完全按照本研究的設(shè)計(jì)思想監(jiān)控壓力容器制造質(zhì)量，其制造過程特別是焊接返修率大大降低，經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，其一次合格率達(dá)到95%以上。因此，本研究的理念和指導(dǎo)思想在壓力容器制造行業(yè)中具有一定的推廣應(yīng)用價值，對提高我國壓力容器制造質(zhì)量有一定的參考作用[1]。

[1]王建勛.焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2010：219-227.

[2]劉彩梅.壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].化學(xué)工程與裝備，2010，48(8)：28-29.

[3]洪志明.淺談壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].中國科技財(cái)富，2010，132(16)：71-72.

[4]劉文卜.壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].鍋爐壓力容器安全技術(shù)，2004，80(2)：55-56.

[5]陳澤盤，蒲亨前.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)，2007，37(2)：62-64.

Research and practice of quality control for pressure vessel welding

WANG Jian-xun，CAI Jian-gang，WANG Chun-hua
(Department of Mechanical Engineering，Lanzhou Petrochemical Vocational College of Technology，Lanzhou 730060，China)

Enter on the welding that is the key process to ensure the quality of the pressure vessel manufacture，after a long research and practice，the paper indicates five main factors effected pressure vessel welding quality，namely the operator factors，equipment factors，raw materials factors，process factors，environmental factors.Through analysis of above mentioned five factors，analysis causal diagram of pressure vessel welded quality is gained.According to the this diagram in the pressure vessel manufacturing practice，achieves good results.Therefore，this conception and guiding principle has some promotional value in the pressure vessel manufacturing industry.As well as it can improve the manufacturing quality of pressure vessel，especially has a guiding role in welding quality control.

pressure vessel；welding；quality control

TG457.5

B

1001-2303(2012)07-0083-03

2011-07-10；

2012-07-10

王建勛(1958—)，男，甘肅寧縣人，教授，主要從事焊接技術(shù)及自動化專業(yè)的教學(xué)與研究工作。