淺談壓力容器焊接裂紋

王利柱

摘 要：隨著經濟的快速發展，液體燃料的使用量逐年加大，液體燃料的使用范圍的較大同時也導致運輸液體燃料的設備設施壓力容器的使用量逐年較大。通過壓力容器液體物料可以在世界范圍內隨意運輸。可以較好的實現資源的優化配置。文章通過分析壓力容器在在焊接過程中存在問題，進而研究其出現的原因，為今后使用壓力容器提供借鑒。

關鍵詞：壓力容器;焊接裂紋;原因

前言：工業的發展對于液體燃料物料的使用需求不斷較大，由于液體燃料的自身存在狀態不同于固物料導致我們在進行運輸的過程中需要將其裝入壓力容器。由于液體物料在再裝入壓力容器時由于容器的內部會產生一定的壓力這就導致容器在焊接的過程中需要進行仔細的檢查，將壓力容器在焊接中存在的裂紋清除掉，保證壓力容器能夠承受設計壓力。因此在壓力容器的使用中控制焊接裂紋對于安全穩定的運輸液體物料十分關鍵。

1、控制壓力容器焊縫裂紋的必要性

在我國的工業生產中，其中包括化學工業，軍事工業，能源工業以及科研工業發展中都要使用壓力容器進行液態燃料和氣料的運輸。同時壓力容器也擔當著物料轉換，包括反應容器，換熱容器，分離容器等等。壓力容器由于自身能夠承受一定壓力因此能夠為工業生產提設備支持。在國民經濟的發展中壓力容器由于擔當重要的作用因此保證壓力容器的質量十分關鍵。壓力容器的制造通常需要進行焊接，焊接中可能出現的焊接裂紋對于壓力容器的安全使用的威脅是十分嚴重。由于壓力容器內部盛裝的材料多數都是化學的或是可燃的一旦暴露在空氣中對于人身財產安全都是極大的威脅。同時對于環境的污染也是較大。因此國家設定專門的機構對我國的壓力容器的使用、焊接、存儲進行管理保證壓力容器的安全使用。壓力容器內部存有一定的壓力，加之其焊接過程中可能存在一定的質量問題導致在實際的生產使用出現較多的事故帶來較大的經濟損失。研究發現事故出現的原因多數是由于壓力容器生產使用存在的焊接裂紋導致。因此嚴格控制壓力容器的焊接裂紋保證壓力容器的在使用中能夠承受特定的壓力顯得十分關鍵。

2、分析焊接裂紋的產生原因和防止措施

對于壓力容器在焊接的過程中容易產生一定的裂紋，按照裂紋的產生部位的不同，裂紋主要分成四種，一種是熔合區裂紋、一種是根部裂紋、一種是弧坑裂紋還有一種是熱影響裂紋。裂紋的產生受到時間和溫度的變化影響也較為明顯產生的裂紋包括了熱裂紋、冷裂紋、以及再熱裂紋。在壓力容器進行焊接的過程中，焊接處的溫度會很高因此在高溫的作用下容易產生熱裂紋。熱裂紋的產生部位一般是固定的即焊縫中，但有的時候也會出現在熱影響區。熱裂紋發生的具體部位一般是在焊縫的中心位置，其發生的方向并平行于焊縫的方向。熱裂紋中還有垂直于焊縫方向的橫向裂紋，它的發生方向一般是沿著柱狀晶發生，同時他還同母材的晶粒間界進行相連。最終垂直于焊縫的長度方向。焊縫中的根部裂紋一般發生在焊縫的根部區域，弧坑裂紋則放生在弧坑的中心等晶區域。弧坑裂紋一般包括了三種類型，縱、橫、星狀。對于壓力容器在焊接的過程中熱影響區也產生了一定的裂紋產生裂紋的方向既有橫向的也有縱向分布的但是其分布的方向都是沿著晶界發生的。熱裂紋的微觀表現特征一般是沿著晶界進行開裂因此熱裂紋也被稱為晶間裂紋。如果裂紋貫穿于壓力容器那么在壓力容器的表面就會因為空氣的氧化作用形成藍灰色的氧化痕跡。壓力容器在焊接的過程中產生的熱裂紋的原因主要是受到熔池金屬中的硫磷雜質的結晶的影響。一般結晶會形成低熔點的共晶，隨著結晶的增加他們逐漸會被排擠在晶界范圍中，然后形成了液態的薄膜，但是當焊接結束后液態薄膜會變成固態的失去了一定的彈性的薄膜體。這種失去彈性的薄膜體在溫度繼續下將后發生冷縮現象時就會收到焊縫金屬拉應力的影響一旦應力過大固態的薄膜就會破裂產生裂紋。為了更好的提高壓力容器的質量，避免有裂紋產生的安全隱患我們在了解壓力容器焊接過程中產生裂紋的原因后就可以比較明了的采取措施防止壓力容器在焊接的過程中產生裂紋。一般情況防止產生熱裂紋的措施包括以下幾點：①限制鋼材及焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量。特別是減少硫、磷等雜質的含量及降低碳的含量。②調節焊縫的化學成分，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點共晶的影響。③提高焊條的堿度，以降低焊縫中的雜質的含量。④控制焊接規范，適當提高焊縫系數，用多層多道焊法，避免中心偏析，可防止中心線裂紋。⑤采取降低焊接應力的措施，收弧時填滿弧坑。

2.1焊接裂紋

焊接裂紋是種非常嚴重的缺陷，按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類，這里主要介紹下熱裂紋和冷裂紋的主要原因：

焊縫金屬從液態到固態的結合過程中產生的裂紋稱為熱裂紋，其特征是焊后立即可見，且多發生在焊縫中心，沿焊縫長度方向分布熱裂紋的裂口多數貫穿焊縫，呈現氧化色彩，裂紋末端略呈圓形。

產生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點雜質（如FeS等）由于這些雜質熔點低，結合凝固最晚，凝固后的塑性和強度又極低。因此，在外界結構拘束應力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中這些低熔點雜質在凝固過程中被拉開，或在凝固后就會被拉開，造成晶間開裂焊件及焊條內含硫、銅等雜質多時，也易產生熱裂紋。

在冷卻過程或冷卻以后，在母材或母材與焊縫交界的熔合線上產生的裂紋稱為冷裂紋這類裂紋有可能在焊后立即出現，也有可能在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現冷裂紋產生的主要原因為：

（1）在焊接熱循環的作用下，熱影響區生成了淬硬組織;

（2）焊縫中存在有過量的擴散氫，且具有濃集的條件;

（3）接頭承受有較人的拘束應力。

裂紋影響焊接件的安個使用，是種非常危險的一藝缺陷，結構的破壞多從裂紋處開始，在焊接過程中要采取切必要的措施防止出現裂紋，在焊接后要采用各種方法檢查有無裂紋，當發現裂紋，應徹底清除然后給予修補

結語：總之，壓力容器國民經濟發展中不可缺少的技術設備資源，在化工，軍工、石油、能源工業中擔當重要的角色因此我們有必要嚴格控制壓力容器的生產制造，嚴格控制壓力容器的制造工藝過程，嚴把質量關。保護好國家及人民的人身財產安全。

參考文獻：

[1]劉洪杰，韓慶元.壓力容器焊縫缺陷的檢測和分析[J].檢測與測量，2011（1）：55-57.