鍋爐制造生產中焊接質量控制和管理

韓林生

鍋爐制造生產中焊接質量控制和管理

韓林生

當前我國鍋爐壓力容器生產技術已經達到一定水平，但還具有較大的提升空間，為了促進我國鍋爐壓力容器制造技術得到進一步提升，應該不斷加大對于鍋爐容器焊接技術的研發力度，培養科研人員的專業能力。同時引進國外一些尖端技術，實現技術的進一步創新。在建設創新型國家的背景下，不斷發展自己的焊接技術，提升核心競爭力，創造出領先的焊接技術水平。

一、鍋爐制造生產中焊接的缺陷

1.咬邊焊接缺陷

造成鍋爐焊接中出現咬邊焊接缺陷的主要原因多是由于焊接時母材的消耗，從而在焊接處出現溝槽或是凹縫，導致焊接后出現咬邊現象。當鍋爐焊接出現咬邊缺陷時不但會對鍋爐的焊接接頭外觀造成較大的影響，同時這一缺陷還容易導致尖角應力的集中，從而使得接頭焊接強度下降，導致結構破壞，尤其是鍋爐焊接中對于焊接咬邊缺陷有著明確的規定嚴禁咬邊缺陷的產生。造成鍋爐焊接時咬邊缺陷產生的主要原因有：（1）焊接過程中對于焊接電流的參數設置過大，從而導致焊接時熔池內溫度過高使得鐵水流動，當焊接停止時由于熔池內的鐵水較少將會使得熔池的邊緣部分無法得到充分的鐵水補充，導致咬邊現象的產生。（2）焊接時手持焊把的擺幅過小，導致在坡口位置焊把的停留時間較短，也容易導致咬邊缺陷的產生。

2.焊接氣孔缺陷原因分析及應對措施

造成鍋爐焊接時出現焊接氣孔缺陷的主要原因，是在焊接時所產生的氣體在金屬液冷卻硬化的過程中被不斷地析出，從而使得焊接完成后焊縫處形成一系列的氣孔。焊接氣孔缺陷是鍋爐焊接過程中一種較為常見的缺陷，其存在于焊縫中會使得焊縫的強度大為降低，尤其是焊縫的抗拉強度、屈服強度還有韌性等的力學性能的下降會使得鍋爐存在著較大的安全隱患。通過對焊接過程進行分析可以發現造成氣孔缺陷的主要原因有以下幾點：（1）在焊接坡口區域未清掃干凈，坡口區域存在著鐵銹、油污等的污物使得焊接時所產生的氣體量大為增加，尤其是焊縫坡口區域存在水分時焊接所產生的高溫使水氣化所產生的氣體極易造成氣孔缺陷的產生。（2）在焊接時如焊接工藝選用不當也會造成氣孔缺陷的產生。在鍋爐焊接時如對于焊接電流與焊接速度選用不當會導致焊縫熔池冷卻時存在于焊縫熔池內的氣體無法完全排出，從而使得這些氣體極易導致氣孔缺陷的產生。（3）在鍋爐焊接時周圍環境以及焊接時焊條的角度等都會造成焊縫氣體的產生，從而使得焊縫極易產生氣孔缺陷，影響鍋爐的焊接質量。

二、合理控制鍋爐壓力容器焊接的質量

1.選擇合適的材料

鍋爐壓力容器一般使用的是耐熱鋼焊接材料，對此在施工中需要注意：第一，在選擇耐熱鋼焊接材料之時，其焊縫金屬的強度指標要求同母材相同，也就是通常我們說的等強焊接，不僅僅要求確保焊縫金屬同母材在常溫狀態下強度相同，同時還需要確保在高溫狀態下焊縫的強度高于母材的標準值。第二，焊接材料中碳含量會對焊縫金屬造成直接的影響，因此，在選擇焊材時選擇低于母材碳含量，可以在很大程度上避免焊縫金屬出現裂紋。應該注意的是碳含量是否合適。在焊后熱處理過程中會常出現鐵素體，那么就會造成焊接接頭韌性的性能。通常焊縫金屬的碳含量應該保持在0.08%～0.12%，在這個區間不僅僅可以保持焊縫金屬有著較強的韌性，也可以確保同母材強度相同。第三，焊縫熔入金屬所含的鉻以及鉬等元素高于母材中的含量，這也是確保焊縫金屬和母材強度相同的關鍵所在。第四，保證對焊縫金屬之中氧、硅、錫、銻等等元素的控制，這是確保焊縫金屬和母材回火脆性最為關鍵性的一點。

2.鍋爐壓力容器焊接技術分析

（1）底層焊接

該方法主要是使用氫弧焊的方法，方向從上到下，使用點焊的形式，為了保證底層焊縫的均勻度，降低裂縫出現的可能性，檢查底層焊具有一定的必要性。

（2）中層焊

在開始焊接之前應該及時清理以及檢查已焊的焊縫，而要求進行重新焊接的話，應該保證焊縫接頭以及焊縫接頭之間的距離保持高于100mm。中層焊一般選擇直徑是3.2mm的焊條，中層焊接的厚度應該比焊條直徑在8～12倍以上，可以選擇直線型運條形式。

（3）表層焊接

一般表層焊接使用焊條的直徑應該參考焊縫的已焊厚度。每一根焊條的起弧位置與收弧位置應該同中層焊縫之間接頭錯開，同時也要保證表層焊接的完整性和壓力容器焊道焊縫的圓滑。

（4）熱處理

在焊接完成后進行熱處理是其最為重要的環節，其主要作用是可以有效清除焊接之后殘余應力，穩定容器焊縫的形狀和尺寸，避免出現冷裂紋，同時優化焊接接頭的綜合力學性能。通常焊后進行熱處理主要可以分為局部后熱處理和整體后熱處理，根據實際情況選擇合適的熱處理形式。

（5）進行無損檢測

在鍋爐壓力容器焊接工作結束后，為了保證母材焊縫焊接質量（根據材料的特性及材料的力學性能，選擇合適的檢測時機，特別是一些具有延遲裂紋傾向的370R等材質，一般是要求在24小時或36小時之后進行無損檢測），應該第一時間進行無損檢測，檢測的主要內容有：焊接表面以及內部無損檢測，在檢測過程中根據圖紙要求、技術協議及無損檢測規范規定，選擇合適的射線、超聲波、磁粉、渦流及滲透等檢測方法，應該參考與之相關的質量等級和規范技術要求。

三、提升技術管理人員的技術水平

鍋爐壓力容器質量影響因素中最為重要的是焊接技術人員的素質。所以，要同實際情況結合，不斷提高焊接技術人員的技術水平。應該嚴格審查技術人員的相關資質，在實際中注重培養焊接技術人員的技術能力和質量意識。焊接技術是一項比較專業性的技術，同時關系到多個學科，焊接技術人員應該具備多方面的知識，才能實現焊接技術的不斷強化。因此不僅要加強技能培訓，還應采取相應措施，在實際中不斷提升技術人員綜合能力和素質，才能不斷提升焊接專業技術水平。

四、結語

鍋爐焊接工藝受到所用材料、焊接方法、技術人員水平等因素的影響，不同的焊接工藝會產生不同的焊接質量，因此需要檢驗人員按照施工流程執行，嚴格把關，對焊接工程中存在的問題進行全面分析，不斷進行技術創新，這是對鍋爐焊接工藝發展的基本要求。鍋爐焊接技術與很多產業密切相關，要不斷地將更好的技術應用到實際操作中，才能促進企業的創新發展。

（作者單位：陜西建工金牛集團股份有限公司）