淺析壓力容器焊接常見缺陷及防治措施

翟躍光 趙慶立

沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司

淺析壓力容器焊接常見缺陷及防治措施

翟躍光 趙慶立

沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司

壓力容器做為石油化工工業(yè)、能源工業(yè)和物料貯運等的重要設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要利用價值。壓力容器的焊接質(zhì)量對壓力容器質(zhì)量具有重要影響，一旦焊接出現(xiàn)缺陷，就為今后的設(shè)備使用埋下安全隱患。基于此本文列舉了壓力容器常見焊接缺陷及產(chǎn)生原因，最后提出了壓力容器焊接缺陷的預防措施。

壓力容器；常見缺陷；防治措施；焊接缺陷；石油化工工業(yè)

壓力容器是指盛裝液體或者氣體并承載一定壓力的密閉設(shè)備。壓力容器包括貯運容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器等。焊接工作廣泛應(yīng)用與壓力容器的制造工序中，研究表明90%的壓力容器事故由其焊接缺陷所導致。因此，控制焊接質(zhì)量是壓力容器致密性和強度的保證，有助于壓力容器正常、安全工作并提高使用壽命，保障人們的生命財產(chǎn)安全。

一、壓力容器常見焊接缺陷及產(chǎn)生原因

根據(jù)缺陷分布的位置不同，壓力容器的焊接缺陷可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷，其中外部缺陷通常可以通過肉眼發(fā)現(xiàn)。常見的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊縫形狀和尺寸不合要求、表面飛濺、咬邊等。內(nèi)部缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等，其中裂紋是影響壓力容器最致命的缺陷，是必須檢測的重點項目。

(一)咬邊

咬邊是指焊縫邊緣的凹陷。咬邊通常是由于焊接工藝參數(shù)選擇不正確或者操作不當引起。產(chǎn)生咬邊的主要原因有：操作方法不當，焊接規(guī)范選擇不對，比如電弧過長、運條方式和角度不當、電流過大、坡口兩側(cè)的停留時間不合適等。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，焊絲偏移中心的距離太大會導致熔池停留時間增加而產(chǎn)生咬邊，同時焊速過快會導致收弧后不能填滿弧坑。

(二)氣孔

氣孔主要是指熔池當中的氣泡在出現(xiàn)凝固之前沒有及時散發(fā)出去，而是在焊接的縫隙處殘留，最后形成的空穴。氣孔的產(chǎn)生會使焊縫金屬的致密性受到影響。氣孔產(chǎn)生的根本原因是外界氣體或者焊接過程中產(chǎn)生的氣體進入熔池，在熔池凝固前沒及時逸出而造成的。導致氣孔產(chǎn)生的原因有：坡口邊緣不干凈，有銹跡等；焊條或者焊劑未按照操作規(guī)定烘焙；氣泡無法通過熔渣；焊接速度太快；焊接電壓過高；焊接的環(huán)境比較潮濕等。

(三)夾渣

夾渣的形成主要是因為在焊縫處殘留了一些熔渣。夾渣的存在具有較大危害，會極大地降低焊縫的強度和致密性。夾渣產(chǎn)生的主要原因有：焊縫的邊緣有氧割或碳弧氣泡殘留的熔渣；焊接時速度太快；焊接時坡口角度選擇不合理；焊接時電流不夠。此外，在選用堿性焊條時，也可能會因為極性不正常或者電弧過長而出現(xiàn)夾渣的缺陷。

(四)未焊透、未熔合

未熔透、未熔合都是比較嚴重的焊接缺陷，會使焊縫的強度降低，甚至會導致裂紋產(chǎn)生，從而發(fā)生事故。其中，在焊接時，當接頭根部未完全熔透便會出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，而當焊縫與焊件之間或者焊件與焊縫金屬之間有一些部位沒有溶透時便會出現(xiàn)未熔合的現(xiàn)象。通常造成這些問題出現(xiàn)的原因是電弧過長、焊條的直徑太大、電流過小、坡口表面被氧化和有油污、焊件裝配間隙或者坡口角度過小、封底焊清潔不徹底等。

(五)焊瘤

在焊接過程中，金屬溢流到加熱不足的母材或前道焊縫上，金屬凝固時，在自身重力作用下金屬形成的微小疙瘩就是焊瘤。焊瘤不能和母材或者前道焊縫熔合。如果焊瘤位于內(nèi)部，會降低強度、減少有效截面積，影響美觀。焊瘤產(chǎn)生的主要原因是運條不均而造成熔池溫度過高，液態(tài)金屬凝固后緩慢下墜而在焊縫表面形成焊瘤。立、仰焊時，焊接電流過大、電弧過長也可能出現(xiàn)焊瘤。

(六)裂紋

裂紋是指在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用使得金屬材料的原子結(jié)構(gòu)被破壞而形成新的界面，從而產(chǎn)生縫隙。壓力容器的焊接裂紋是一種危害性極強的缺陷。壓力容器結(jié)構(gòu)的破壞大多從裂紋處開始。裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。

二、壓力容器焊接缺陷的預防措施

壓力容器的焊接缺陷會導致壓力容器的強度、致密性等受到影響，使得使用壽命縮短，會對人身安全和財產(chǎn)安全造成不良影響。

通過對焊接缺陷的原因進行分析，可以有針對性地進行解決和預防，有效提高壓力容器的質(zhì)量和安全水平。企業(yè)可以從以下方面來減少焊接缺陷的產(chǎn)生：

(一)提高焊工技能

一些焊接缺陷是由于焊接人員的勞動技能不嫻熟或操作不規(guī)范造成的，因此需要提高焊工的勞動素質(zhì)。(1)需要聘用獲得國家承認的上崗證的焊工；(2)針對各自企業(yè)的實際情況來培訓焊接人員，直至培訓考核合格后才能上崗；(3)持續(xù)地對焊接人員的勞動素質(zhì)進行評價，對評價結(jié)果較差或者不穩(wěn)定的加強培訓。

(二)焊接工藝選定及焊接規(guī)范制定

焊接工藝是控制壓力容器焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在焊接前，企業(yè)應(yīng)當綜合評估焊接工藝，根據(jù)自身實際情況，對各項工藝參數(shù)進行驗證，不建議直接照搬其他企業(yè)的焊接工藝。

在選定好合適的焊接工藝后，必須依據(jù)相應(yīng)的焊接工藝制定詳細的焊接規(guī)范，以便于焊接人員操作。焊接規(guī)范應(yīng)當根據(jù)壓力容器的設(shè)計要求、焊接工藝來制定。焊接人員必須嚴格按照操作規(guī)范進行焊接，對焊接的每一道工序負責。

(三)正確選取、保存焊接材料

焊接材料必須選擇有質(zhì)量保障的廠家。同時焊接材料的各個方面質(zhì)量必須符合國家的相應(yīng)標準。焊條的化學成分與焊體成分需符合要求。焊材庫人員需遵循《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》(JB3223-83)進行管理，保證焊材滿足使用要求。

(四)焊接過程控制

焊接前應(yīng)當確定焊縫的組隊間隙、鈍邊的大小、坡口的清潔等符合要求。在焊接中，注意：(1)盡量不選擇十字焊縫；(2)不允許強力組裝；(3)需焊接臨時吊耳和拉筋的墊板，需將墊板割除后的焊瘤打磨光滑。焊接后，進行無損檢測，包括外觀檢測、無損探傷、耐壓測試及致密性試驗。

壓力容器的質(zhì)量與焊接質(zhì)量密切相關(guān)。企業(yè)應(yīng)當根據(jù)自身的實際情況，找出對焊接的不利因素，對勞動者加強培訓，對焊接材料、焊接工藝和規(guī)范、焊接過程控制等方面進行質(zhì)量控制，可有效保證壓力容器的焊接質(zhì)量。壓力容器焊接缺陷的防治既要注重從預防和控制兩個方面入手，也要從工藝的升級以及各項管理制度、工藝規(guī)范的執(zhí)行方面入手。只有把握好各個環(huán)節(jié)，才能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。

[1]劉洪杰，韓慶元.壓力容器焊縫缺陷的檢測和分析[J].一重技術(shù)，2011，(1).

[2]顧鵬展.壓力容器焊接缺陷的產(chǎn)生和防治措施[J].科技信息，2007，(36).