壓力容器焊接中常見缺陷產(chǎn)生成因及控制對策

【摘 要】近年來，我國現(xiàn)代化進(jìn)程不斷進(jìn)步，在石油化工和物料貯存行業(yè)也有了顯著的發(fā)展。壓力容器作為現(xiàn)代液體物流中最常用的設(shè)備之一，其焊接技術(shù)也有了重大的改進(jìn)。但是，壓力容器易失效、易損壞，在壓力容器的焊接過程中常常產(chǎn)生一些質(zhì)量缺陷。本文從壓力容器焊接中常見缺陷成因分析入手，提出了控制此類缺陷發(fā)生的相關(guān)對策。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；焊接；常見缺陷；控制對策

壓力容器的氣密性和強(qiáng)度、容器自身的質(zhì)量、容器的安全使用均要靠高技術(shù)的焊接過程來保證，因此壓力容器的焊接如果出現(xiàn)了缺陷，極有可能會導(dǎo)致壓力容器發(fā)生斷裂，嚴(yán)重的甚至可能會導(dǎo)致壓力容器發(fā)生爆炸。因此，對壓力容器的焊接質(zhì)量必須要嚴(yán)格把關(guān)，尤其是對小規(guī)模的壓力容器制造企業(yè)，要嚴(yán)格將焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi)以保證壓力容器的安全。

1.壓力容器焊接中常見缺陷成因分析

壓力容器焊接過程中最容易發(fā)生的質(zhì)量缺陷可由其發(fā)生部位來區(qū)分，分別是容器外部質(zhì)量缺陷和容器內(nèi)部質(zhì)量缺陷。其中，外部質(zhì)量缺陷包括錯(cuò)邊、咬邊等，內(nèi)部質(zhì)量缺陷包括氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等。

1.1外部質(zhì)量缺陷之錯(cuò)邊

錯(cuò)邊缺陷的成因是在焊接時(shí)，需焊接的兩個(gè)部分沒有完全結(jié)合在一起，而是出現(xiàn)了一定的交錯(cuò)。通常錯(cuò)邊缺陷在組裝階段發(fā)生，主要原因有產(chǎn)品設(shè)計(jì)出了問題、焊接工技術(shù)不到位等。錯(cuò)邊在很大程度上會影響到壓力容器應(yīng)力作用保持自身形狀而不發(fā)生變化的能力，會對壓力容器的安全造成一定的隱患。

1.2外部質(zhì)量缺陷之咬邊

咬邊缺陷的成因是母材沿焊趾的方向上出現(xiàn)凹陷。通常咬邊是因?yàn)楹附訁?shù)出現(xiàn)問題而發(fā)生，也可能因?yàn)楹附庸ぜ夹g(shù)不到位致使電流太高、電弧太長、焊機(jī)軌道凹凸等。

1.3內(nèi)部質(zhì)量缺陷之氣孔

氣孔缺陷的成因是焊接過程中的熔池殘留一定的氣泡，在凝固過程中氣泡仍然存在于其中，從而導(dǎo)致氣泡的位置成為空穴。導(dǎo)致氣孔缺陷的可能因素有：焊接時(shí)電弧太長、焊條不夠干燥、保護(hù)工作不到位、坡口清理工作不到位等。氣孔缺陷對壓力容器氣密性的影響非常之大。

1.4內(nèi)部質(zhì)量缺陷之夾渣

夾渣缺陷是指在焊縫中出現(xiàn)熔渣，這些熔渣通常形狀各異，并最常在坡口邊緣和焊道等非圓滑部位產(chǎn)生。導(dǎo)致夾渣缺陷的因素有：焊道形狀變化太過突然、電流不夠大，焊接速度太快、運(yùn)條方式不夠合理，沒有嚴(yán)格控制焊絲保持在焊接中心。夾渣對壓力容器的最大危害在于影響其焊縫強(qiáng)度及氣密性。

1.5內(nèi)部質(zhì)量缺陷之未焊透、未熔合

未焊透的缺陷指的是沒有將焊接接頭的根部完全熔透，未熔合的缺陷指的是焊接金屬和母材之間焊接不完全，從而導(dǎo)致了焊接縫隙的產(chǎn)生。導(dǎo)致此兩種質(zhì)量缺陷的原因有：坡口角度不夠大、間隙太小、焊接速度太快。

1.6內(nèi)部質(zhì)量缺陷之裂紋

焊接裂紋缺陷指的是材料原子的結(jié)合過程受到破壞，在新的界面產(chǎn)生本不需要的縫隙。裂紋的主要特征有：缺口尖銳、長寬比很大，容易導(dǎo)致高的應(yīng)力集中并產(chǎn)生延伸的可能性。裂紋的成因主要有：焊接熔池中有低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如果焊條或母件內(nèi)的雜質(zhì)太多，收弧又過于突然，就會導(dǎo)致凹坑上有裂紋產(chǎn)生。

2.壓力容器焊接中缺陷的控制對策

2.1錯(cuò)邊和角變形的控制對策

實(shí)際上，在大型壓力容器中，錯(cuò)邊和角變形的發(fā)生常常是難以避免的，而且一旦有此兩種現(xiàn)象產(chǎn)生，也是很難對其進(jìn)行完全消除的。錯(cuò)邊和角變形極易引起幾何應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致附加彎曲應(yīng)力的產(chǎn)生。要對錯(cuò)邊和角變形進(jìn)行有效的控制和妥善的處理，就要嚴(yán)格按照壓力容器制造標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行焊接，盡可能將焊接缺陷降到最低。

2.2氣孔和夾渣的控制對策

控制氣孔產(chǎn)生的對策有：對焊接電流和焊接速度嚴(yán)格控制；變質(zhì)焊條一律不予使用；對坡口邊緣的水分和油污要進(jìn)行認(rèn)真且定期的清理；在埋弧焊的過程中，對焊接工藝參數(shù)的選擇要格外注意，特別對薄板進(jìn)行自動(dòng)焊接時(shí)，要盡量放慢焊接速度。

控制夾渣產(chǎn)生的對策有：對坡口尺寸的選擇要保證合理；對坡口邊緣的水分和油污要進(jìn)行認(rèn)真且定期的清理；對焊接電流和焊接速度嚴(yán)格控制；當(dāng)進(jìn)行多層焊接時(shí)，對焊接坡口兩側(cè)的熔化情況要進(jìn)行及時(shí)的觀察，對每一層焊層的焊渣清理都一定要保證徹底，尤其對封底的焊渣必須做到徹底清除。

2.3未焊透、未熔合的控制對策

針對未焊透和未熔合的缺陷，最佳的處理方式即進(jìn)行一定的補(bǔ)焊。未焊透缺陷通常的發(fā)生位置在手工焊和自動(dòng)焊的交界處，允許有一定的缺陷誤差，只要缺陷在可允許的范圍之內(nèi)，就可以不進(jìn)行補(bǔ)焊。未熔合缺陷在焊縫和坡口交界處位置發(fā)生的幾率更高，需要保證焊接電流和焊接速度得到嚴(yán)格、合理的控制，注重對坡口表面油污的清理，并在焊接過程中對焊接坡口兩側(cè)的熔合情況予以密切關(guān)注，及時(shí)進(jìn)行糾正。

2.4裂紋的控制對策

在上文所描述的眾多壓力容器焊接缺陷中，裂紋屬于危害性比較大的一種缺陷。焊接裂紋的成因復(fù)雜各異，且不可預(yù)見，因此在焊接過程中要對裂紋予以高度重視，嚴(yán)格避免裂紋缺陷的產(chǎn)生。常用的控制裂紋產(chǎn)生的對策有：對焊接工藝的參數(shù)、冷卻速度、焊縫形狀系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并多使用小電流進(jìn)行多層多道焊接，從而避免裂紋出現(xiàn)在焊縫中心。除此之外，焊接工需要對焊接的工藝流程深入了解并嚴(yán)格參照執(zhí)行，在焊接工藝程序方面選取最合理的方式，盡量減少焊接裂紋缺陷發(fā)生的可能性。

3.總結(jié)

現(xiàn)階段，焊接技術(shù)有著迅猛發(fā)展的勢頭，全焊結(jié)構(gòu)也越來越多的在現(xiàn)代壓力容器的制造工藝中被選擇和采用。在壓力容器的制造過程中，焊接是極為重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量對容器能否安全運(yùn)行有著直接的影響。因此，對壓力容器焊接中常見缺陷產(chǎn)生成因進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)的控制對策，減少焊接缺陷，確保壓力容器的安全運(yùn)行，對維護(hù)國民安全很有意義。 [科]

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