壓力容器焊縫缺陷的檢測和分析

田金元

摘要：隨著全球現代化的不斷深化，壓力容器在現代化工業當中的使用越發廣泛。由于壓力容器的體積和使用條件的影響，焊接技術是不可缺少的加工工藝之一，同時也是保持其強度和保證使用壽命的重要手段，同時壓力容器的焊接質量的好壞直接影響著壓力容器的安全性。在焊接過程當中不可避免的會出現局部缺陷，其中焊接焊縫處如果出現缺陷則對壓力容器的影響最大。

關鍵詞：壓力容器；焊縫缺陷；預防措施

壓力容器是指盛裝氣體或者液體并能在一定壓力下安全工作的密閉設備，在石油化工、醫療衛生、國防安全、科技研究等領域均有廣闊使用，是各工業行業均涉及的通用性特種設備。壓力容器制造過程中所產生的焊接缺陷主要有：表面缺陷，如咬邊、焊瘤、弧坑等；面積型缺陷，如裂紋、未熔合、未焊透等；體積性缺陷，常見的有氣孔、夾渣類等。在壓力容器的檢測過程當中，對焊縫的檢驗是極為重要的環節，為此本文將壓力容器檢測過程中焊縫的缺陷進行概括和分析，并總結檢驗方法。

1.壓力容器中常見焊縫缺陷

焊縫的缺陷有多種，其中最為常見且影響最為嚴重的有：

1.1氣孔。氣孔是在壓力容器的焊接過程中產生的，由于金屬熔池中的氣體在凝固之前沒有完全逸出所以殘余氣體在金屬凝固之后在焊縫處形成了氣孔。

1.2夾渣。夾渣是由于雜質或固體殘留物等存在于金屬熔液當中，凝固時殘留在焊縫處而產生的，這是一種能夠降低焊接接頭致密性且能夠降低金屬強度的缺陷。

1.3焊接裂紋。裂紋是對壓力容器影響最大的缺陷之一，正常使用的壓力容器當中是不允許存在裂紋缺陷的。焊接裂紋中最為常見的是熱裂紋和冷裂紋，其中熱裂紋產生于焊縫處或熱影響區金屬溫度降到固相線附近的高溫區，冷裂紋產生于冷卻過程中或冷卻后焊接接頭的熔合線處。

2.壓力容器焊縫及其附近微裂紋檢測

在相關法規文件中，明確規定焊縫的檢驗需要使用無損檢測項目，其中強制要求對焊縫進行超聲檢測。無損檢驗的主要方法有超聲檢驗、磁粉檢驗、滲透檢驗、渦流檢驗和射線檢驗等。

正如前一部分概括而言，為保證壓力容器的安全性和正常使用性，對于其焊接焊縫進行無損檢測。一般根據檢測的目的選擇無損檢測的使用時機。例如，封頭拼接的焊縫檢測應在封頭壓制成型后進行，將無損檢測作為最終的安全檢測步驟。再如，對于高強鋼制造的壓力容器，要檢查焊縫中是否具有延遲裂紋，則無損檢測實施的時機就應安排在焊接完成24h以后進行[1]。由此可見，為了得到準確和有意義的檢測數據，必須采用綜合測試的方法，才能使壓力容器內部的缺陷在并未擴大時盡早被發現，以達到徹底清除處理的目的。

對于壓力容器焊縫進行超聲波檢測時，應該注意使探頭保持一個合適的傾斜角度，探頭如果過高會影響探傷的靈敏度，而過低則不易發現裂紋和未熔合缺陷。并且為了檢測焊縫的死角，探頭可以做鋸齒形運動。為避免干擾，可以將耦合劑涂在超聲波反射面的焊縫波紋處，目的是提高檢測的準確性。焊接接頭熱影響區與焊縫區的缺陷類型并不相同，則需要有針對性的檢測。

對于射線檢測發現不了的表面極淺裂紋并不需進行補焊處理，只需使用角磨機打磨消除。而對于較為深重的裂紋則需要補焊，補焊的手法是在兩端進行鉆孔磨削后進行焊接，焊接完成后需要進行熱處理消除殘余應力。

造成壓力容器焊接缺陷的原因有很多，這就要求我們在驗收過程中，依據壓力容器焊接工藝相關標準進行質量評級，選用一種或多種方法盡可能地發現缺陷并及時處理，保證壓力容器安全運行。另外，壓力容器并不僅在出廠時需要進行焊縫檢測，在使用一段時間之后由于受到載荷和溫度變化的影響，原先不超標的缺陷可能產生擴展。因此為了安全起見，必須在工作過程當中也制定相應的檢測方案，并且定期進行檢測，以防止出現一些不必要的經濟損失和安全事故。

3.分析過程和解決方案

初選的典型缺陷波的部位，采用氣切割的方法進行取樣，試樣表面的淬硬層采用特定機械加工方法去除，機械加工后需要將處理面磨平、拋光。由超聲檢測定出缺陷位置之后，通過金相顯微鏡對經過磨拋處理的缺陷進行觀察發現可能存在的雜質、尖端，并呈現裂紋形貌。之后通過掃描電子顯微鏡對缺陷進行進一步的放大觀察，確定缺陷部位的元素含量，并根據材料的實際情況進行分析。

對于平面型缺陷而言，超聲檢測在不同方向上檢測到的缺陷回波高度有顯著差異。當缺陷分布出現異常時必須采用其他方法再次進行缺陷確認以避免漏檢。而通過電子掃描顯微鏡可知，超聲檢驗能夠發現及細小的裂紋。同時對于厚焊縫的超聲檢驗，需要使用直探頭進行檢測[2]。

一般而言氣孔的存在是由于母材或填充金屬表面含有雜質和銹蝕污染，預防氣焊接氣孔的主要方法有：選擇合理的焊接電流和適宜的焊接速度；坡口邊緣仔細清理；焊接材料的使用和保管需要嚴格遵守操作規程。而夾渣產生的主要原因是焊縫邊緣在焊接過程當中產生的熔渣，預防措施主要有：選取正確的坡口形式并在焊接前保證坡口清潔；選擇適宜的焊接電流和速度；多層焊時需要查看坡口兩側的熔化情況，清理掉每層的焊渣。對于裂紋的處理主要是打磨和補焊。

4.總結

壓力容器焊縫的缺陷的形成主要是在焊接過程當中出現，因此需要在生產過程黨政工嚴格按照相關規范和標準進行生產，而對于壓力容器焊縫中所存在的缺陷的處理應該從實際情況出發，理論聯系實際。并且由于壓力容器的使用條件和環境的原因，壓力容器應當在使用一定時間后進行安全檢查，及時發現缺陷并修補。

參考文獻：

[1]鄭志忠.有關壓力容器的焊縫檢測問題分析[J].大科技，2011，8（1）：6.

[2]劉洪杰.壓力容器焊縫缺陷的檢測和分析[J].檢查與測量，2011，1：57.