壓力容器焊接質量控制

摘 要：在壓力容器制造過程中，容器的制造質量在很大程度上取決于容器的焊接質量，焊接質量的優劣直接關系到產品的運行安全和人民生命財產的安全。因此，在壓力容器的制造過程中對焊接方面的要求很高，焊接的質量控制是工程建設質量控制的關鍵。

關鍵詞：壓力容器；焊接質量；分析

“質量-市場-效益-生存-發展”已成為現代經濟生活的生命線，隨著科學技術和世界范圍的經濟、貿易和交往迅速發展，質量也成為一個永恒的、跨越國界的主題。壓力容器能否安全運行，首先取決于它的制造質量，而焊接質量又是壓力容器制造質量的關鍵。

一、壓力容器焊接常見的缺陷及原因分析

廣義的焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭處產生不符合設計或工藝文件要求的缺陷，亦稱為焊接缺欠。焊接過程中有著許多不能夠人為控制的因素，焊件出現缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分為焊縫內部缺陷和焊縫外部缺陷兩大類，其中內部缺陷有未熔透、未熔合、夾渣、內部氣孔、內部裂紋等；外部缺陷有焊縫尺寸與形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、燒穿、表面氣孔、表面裂紋等。

（一）壓力容器焊接常見的內部缺陷。夾渣是指焊后非金屬夾雜物殘留在焊道之間或焊縫與坡口側壁之間的焊渣，究其原因主要是焊接過程中的被焊邊緣和各層焊縫清渣不干凈；焊條角度和運條技法不當；焊接電流過小，焊接速度過快；坡口設計加工不合適等。氣孔是指在焊接過程中，熔池金屬高溫時產生和吸收的氣泡，在凝固時未能及時逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。氣孔的產生有很多原因，主要的原因表現為焊接材料不干凈或受潮，未按規定溫度烘干；焊接線能量過小且熔池冷卻速度大導致氣體難以逸出；焊接區未能得到有效保護等。未焊透和未熔合是焊接時會產生的嚴重缺陷，未熔合是指在熔焊時，焊縫金屬與母材金屬之間熔化不良的現象。未焊透是指焊接時，母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部。未焊透和未熔合一般出現在焊縫坡口中間。

（二）壓力容器焊接常見的外部缺陷。焊接裂紋是一種會造成極大安全隱患的嚴重缺陷，裂紋是指焊縫及附近區域內部或表面有裂紋。它具有尖銳的缺口和較大的長寬比，通常在焊接接頭中是不允許存在的。焊接材料或工件化學成分不當、焊縫深寬比太大、焊縫金屬冷卻凝固過快、焊道太窄（特別是角焊縫和底層焊道）、焊接工藝不合理等都是造成焊接裂紋的主要原因。咬邊則是由于焊接工藝參數選擇不當，操作不當、焊接電流大、焊接速度太快或焊接材料與母材化學成分匹配不當造成的焊趾（或焊根）處出現的低于母材表面的凹陷或溝槽。

二、加強壓力容器焊接質量控制的相應措施

壓力容器是典型的焊接結構，其制造質量不可僅僅看做是焊接技術部門或檢驗部門的職責，因為壓力容器的生產過程很復雜，涉及的因素很多，諸如設計、材料、工藝規范、焊接設備、檢驗手段及人的因素（操作技能、個性、情緒）等均能直接影響焊接質量。

（一）焊接結構設計。在結構設計時，設計者應綜合考慮壓力容器的結構形狀、使用要求、變形大小、焊件厚度、坡口加工的難易程度、焊接材料的消耗量等因素，以確定接頭形式和總體結構形式。

（二）焊接結構件材料的選擇。制造壓力容器的材料種類很多，總體上可以分為金屬材料和非金屬材料。目前除了極少數的低壓容器采用非金屬材料外，絕大多數都采用金屬材料，而且多用鋼材，主要是碳鋼和合金鋼。在滿足工作性能要求的前提下，焊接結構應優先選擇焊接性好的材料。壓力容器用鋼的良好焊接性能是保證壓力容器產品安全可靠的首要條件。如碳質量分數小于0.25%的低碳鋼和碳當量小于0.4%的低合金鋼，塑性和沖擊韌性優良，都具有良好的可焊性，設計中應盡量選用。對于焊接性較差的鋼，只要采取合適的焊接工藝措施，也能獲得質量較好的焊接接頭。

對于同種金屬的焊接，在選擇焊接材料時，應盡量使它的成分接近基體金屬的成分。而對于異種金屬的焊接，必須考慮它們的焊接性及其差異。一般要求接頭強度不低于被焊鋼材中的強度較低者。

（三）焊接過程的工藝設計。用焊接方法制造、安裝、修理、改造壓力容器的主要受壓元件前，施焊單位應編寫焊接工藝指導書，并進行焊接工藝評定，在符合國家標準的要求后，應提交完整的焊接工藝評定報告，并根據該報告和圖樣的要求制訂焊接工藝流程。除設計規定外，焊接配件時不得強力對正。焊接裝配和定位焊的質量應符合工藝文件要求后才允許焊接。焊接工的操作水平對焊縫質量起著決定性的作用，因此，還應注重焊接工的操作水平，最好是持有國家考試證書經基本知識考試和焊接操作技能考試合格的高級焊工，熟悉焊接工藝參數、焊接順序、操作方法及其對焊接質量的影響，掌握焊接質量管理體系、規章制度、工藝文件、工藝紀律、焊接工藝評定、焊工管理規則等基本知識。

（四）焊后熱處理。焊后熱處理是指工件焊完之后對焊接區域或焊接工件進行的熱處理，其作用主要是消除或部分消除焊接殘余應力和改善焊接區的性能等有害影響，穩定零部件的結構形狀和尺寸。壓力容器用鋼熱處理的常見類型有退火、固溶、正火、回火、淬火、低溫消除應力、析出熱處理等。

（五）焊接的質量檢驗。焊接過程中焊接出現缺陷是不可能完全避免，要控制焊接的質量，焊接檢驗過程是必不可少的。其中包括原材料檢驗、各工序的質量檢驗和設備的整體質量檢驗。

工序的質量檢驗是制造中的關鍵環節，它主要包括尺寸和幾何形狀及材質性質兩方面的檢驗，其中材質方面的質量檢驗主要指焊接接頭的質量檢驗。焊接接頭的檢驗內容包括從圖樣設計到產品制出整個生產過程中所使用的材料、工具、設備、工藝過程和成品質量的檢驗，主要分為三個階段：焊前檢驗、焊接過程中的檢驗和焊后成品的檢驗。檢驗方法根據對產品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無損檢測兩類。

1.焊前檢驗。焊前檢驗包括檢驗技術文件（圖樣、工藝規程）是否齊備、焊接材料（焊條、焊絲）和母材金屬的質量檢驗、毛坯裝配和焊接件邊緣質量的檢驗、焊接設備是否完善，以及焊工操作水平的鑒定等。2.焊接過程中的檢驗。包括焊接工藝規范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結構裝置質量的檢查等。3.焊后成品檢驗。焊后成品檢驗是焊接質量檢驗的關鍵，是焊件質量最后的評定。常見的焊后成品檢驗方法很多，常用的有以下兩種：一是外觀檢驗，主要是肉眼觀察。主要是發現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標準樣板、量規和放大鏡等工具進行檢驗。二是物理方法檢驗。物理方法檢驗的主要手段是無損檢測，設備的整體質量檢驗除外形尺寸測量外，一般只做耐壓試驗和泄漏試驗。

三、結語

焊接產品質量的好壞，將直接影響產品結構的安全性。通過分析壓力容器焊接過程中所存在的缺陷，我們可以知道，焊接產品的質量除了取決于結構設計、材料選擇、施工工藝等因素外，為了保證產品質量，還應在制造過程中對焊接材料、焊接工藝和焊縫檢驗進行控制，減少和避免焊接缺陷的產生，以便及時消除缺陷，這樣才能確保壓力容器的生產安全。

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