壓力容器焊接常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生和防治措施

薄志軍

摘 要：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的主要設(shè)備，其廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)。壓力容器具有數(shù)量多和類型復(fù)雜等特點(diǎn)，其不僅需要承受罐內(nèi)介質(zhì)的貯存壓力，還要承受容器內(nèi)介質(zhì)的影響，一旦發(fā)生問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)引發(fā)安全事故。因此，必須加強(qiáng)對(duì)壓力容器焊接質(zhì)量的嚴(yán)格控制，以此保證壓力容器的整體質(zhì)量，確保其能夠安全運(yùn)行。據(jù)此本文對(duì)壓力容器焊接常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生和防治措施進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接缺陷；防治措施

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0091-02

1 壓力容器焊接常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生

1.1 咬邊（如圖1）

咬邊即焊接縫隙邊緣的凹陷。咬邊一般是因?yàn)楹附庸に嚨膮?shù)選擇不恰當(dāng)或者操作不當(dāng)導(dǎo)致的。導(dǎo)致咬邊產(chǎn)生的主要原因有很多，其中主要有操作方式方法不得當(dāng)，焊接規(guī)范選擇不正確，電弧過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)條的方式和角度不恰當(dāng)、電流過(guò)大、破口兩側(cè)的停留時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焊絲偏移中心距離過(guò)大，導(dǎo)致熔池停留時(shí)間有所增加，從而發(fā)生咬邊，并且焊接太快，使得收弧后無(wú)法及時(shí)填滿弧坑。

1.2 氣孔（如圖2）

氣孔就是指熔池中的氣泡在凝固前，沒(méi)有及時(shí)散發(fā)，而是在焊接的縫隙內(nèi)殘留下來(lái)，最后形成了空穴。氣孔的產(chǎn)生會(huì)直接導(dǎo)致焊縫金屬的嚴(yán)密性備受影響，產(chǎn)生氣孔的根本原因是外界的氣體，或焊接時(shí)產(chǎn)生的砌體進(jìn)入了熔池內(nèi)部，在熔池尚未凝固之前，沒(méi)有及時(shí)排出，最終造成氣孔。導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的主要原因有三項(xiàng)，即其一，坡口邊緣不干凈，存在銹跡等。其二，焊條或焊劑沒(méi)有嚴(yán)格按照既定規(guī)范進(jìn)行烘焙。其三，氣泡不能通過(guò)熔渣，焊接的速度過(guò)快，焊接的電壓太高，焊接的環(huán)境不夠干燥等。

1.3 夾渣（如圖3）

導(dǎo)致夾渣形成的主要原因是在焊縫處殘留了熔渣。夾渣的存在將會(huì)對(duì)壓力容器的安全運(yùn)行造成直接性的影響，其具有較大的危害，會(huì)在很大程度上降低焊縫的強(qiáng)度和嚴(yán)密性。而夾渣產(chǎn)生的原因主要包括，焊縫邊緣存在氧割或碳弧氣泡殘留下來(lái)的熔渣，或者焊接時(shí)速度過(guò)快，焊接時(shí)坡口角度選擇不恰當(dāng)，焊接電流不充足。另外，在選擇使用堿性焊條時(shí)，很有可能會(huì)由于極性異常，或電弧太長(zhǎng)，出現(xiàn)夾渣的缺陷。

1.4 未焊透（圖4-1）、未熔合（圖4-2）

未焊透和未熔合都是非常嚴(yán)重的焊接缺陷，會(huì)大大降低焊縫強(qiáng)度，甚至引發(fā)裂縫，進(jìn)而引發(fā)安全事故。在壓力容器焊接時(shí)，接頭的根部沒(méi)有完全熔透，就會(huì)出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，但是如果焊縫和焊件之間，或焊件和焊縫金屬之間，存在部分部位尚未完全熔透的情況，就會(huì)引發(fā)未熔合現(xiàn)象。而一般情況下，導(dǎo)致這些現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是電弧過(guò)長(zhǎng)，焊條直徑過(guò)大，電流太小，坡口表面氧化或者存在油污，焊件裝配間隙太小，坡口角度過(guò)小，封底焊接清潔不夠干凈等等。

1.5 焊瘤（圖5）

在壓力容器焊接時(shí)，金屬溢流到加熱不足的母材或焊縫上面，金屬一旦凝固，在自身重力作用下，金屬形成的微型疙瘩就是所謂的焊瘤。焊瘤根本不能與母材或焊縫相融合，如果焊瘤存在在內(nèi)部，就會(huì)直接導(dǎo)致強(qiáng)度降低，并減少有效截面的面積，從而直接影響其美觀。焊瘤產(chǎn)生的主要原因就是運(yùn)條不夠均勻，導(dǎo)致熔池的溫度太高，液態(tài)金屬凝固之后，會(huì)緩慢下墜，從而在焊縫的表面形成焊瘤。立焊或者仰焊，焊接的電流太大，電弧太長(zhǎng)，都會(huì)引發(fā)焊瘤產(chǎn)生。

1.6 裂紋（圖6）

裂紋是焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，導(dǎo)致金屬材料的原子結(jié)構(gòu)被損壞，形成新界面，從而出現(xiàn)縫隙。壓力容器的焊接裂紋具有非常強(qiáng)大的危害性。壓力容器結(jié)構(gòu)破壞很多就是從裂紋開(kāi)始的，其主要分為熱裂紋和冷裂紋。其中熱裂紋是焊縫金屬?gòu)囊簯B(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋，主要是在焊接后，能夠立刻看見(jiàn)，大多發(fā)生在焊縫中心位置的周圍，沿著焊縫分布。熱裂紋裂口大多貫穿在表面，呈現(xiàn)氧化色彩，裂紋末端呈圓形。其主要是由于焊接熔池內(nèi)部存在低熔點(diǎn)的雜質(zhì)，才出現(xiàn)熱裂紋的。而冷裂紋是在焊接金屬冷卻過(guò)程中，或冷卻后，焊縫交接與母材的熔合線外產(chǎn)生的裂紋，也可能是在母材的熔合線處產(chǎn)生的裂紋。其主要分布在應(yīng)力集中的位置，導(dǎo)致冷裂紋出現(xiàn)的原因主要包括三個(gè)方面，其一，接頭處受到較大的拘束應(yīng)力的作用；其二，受到焊接熱循環(huán)作用，在熱影響的區(qū)域內(nèi)形成淬硬組織；其三，一些過(guò)量的擴(kuò)散氫積聚在焊縫處，并發(fā)生不斷濃集的現(xiàn)象。

2 壓力容器焊接常見(jiàn)缺陷的防治措施

2.1 錯(cuò)邊與角變形的防治措施

錯(cuò)邊和角變形一般會(huì)發(fā)生幾何應(yīng)力集中，發(fā)生貼附彎曲應(yīng)力。大型壓力容器拼裝時(shí)，難以預(yù)防的就是錯(cuò)邊與角變形，一旦壓力容器出現(xiàn)錯(cuò)邊與角變形表現(xiàn)，想要解除就會(huì)非常難。而最有利的解決措施就是必須嚴(yán)格按照壓力容器的生產(chǎn)準(zhǔn)則，將焊接缺陷控制在要求允許范圍內(nèi)，并在焊接時(shí)，采取有效的防變形方法。

2.2 氣孔與夾渣的防治措施

必須全面清除氣孔與夾渣焊接缺陷，合理篩選合適的焊接電流與焊接速度，并詳細(xì)處理坡口邊緣的水漬、污漬、銹跡等，嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)則，保存、處理、烘培焊接素材，杜絕使用腐敗焊條。在脫落焊芯銹蝕時(shí)，必須保證掌控在運(yùn)用領(lǐng)域內(nèi)。在埋焊弧時(shí)，必須選擇使用合適的焊接工藝參數(shù)，特別是薄板主動(dòng)焊接，焊接的速度需要適當(dāng)減緩。而制止焊接夾渣的措施主要是，恰當(dāng)篩選坡口的分寸，詳細(xì)整理坡口邊緣，并選擇合適的焊接電流和焊接速度。

2.3 未焊透與未熔合的防治措施

在手工焊與自動(dòng)焊的接壤處，常常會(huì)呈現(xiàn)未焊透，必須明確其允許的缺陷分寸，如果缺陷分寸準(zhǔn)許，可以不用返修。在焊縫的金屬與坡口的交界上，常常會(huì)呈現(xiàn)未熔合，選擇科學(xué)合理的措施進(jìn)行補(bǔ)焊解決，篩選合適的坡口和焊接電流，固定焊接速率，及時(shí)清理坡口表面的氧化與油污，封底焊清根要完全，運(yùn)條搖動(dòng)必須合適，還要實(shí)時(shí)觀察焊接坡口兩側(cè)的熔合情況。

2.4 裂紋的防治措施

壓力容器的損害性較大的主要缺陷之一就是裂紋，由于焊接裂紋的形成太繁雜，形態(tài)各異，極易擴(kuò)大，因此，必須加強(qiáng)對(duì)焊接裂紋的高度重視。防止裂紋發(fā)生的主要措施有，嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)減慢冷卻速率，合理提升焊縫外形系數(shù)，盡量使用小電流多層多道焊，以此避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋。在必要時(shí)，可以適當(dāng)提高母材的預(yù)先加熱到規(guī)定溫度，適當(dāng)強(qiáng)化焊接線的能量，可以在一定程度上降低結(jié)晶裂紋的發(fā)生幾率。根據(jù)焊件的質(zhì)量和焊接工藝，合理調(diào)節(jié)焊接的順序，實(shí)行焊接工藝，也可以有效減少裂紋。與此同時(shí)，還應(yīng)該切實(shí)根據(jù)實(shí)際情況，詳細(xì)分析壓力容器發(fā)生裂紋的主要原因，從而進(jìn)一步保證壓力容器的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壓力容器是一種在一定溫度和壓力下工作，并且介質(zhì)十分復(fù)雜的重要設(shè)備，其對(duì)操作工藝要求極高，其中工作介質(zhì)的種類也非常多，并且具備易燃、易爆和易腐蝕等特性，具有非常顯著的危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生爆炸，就會(huì)直接對(duì)操作人員的生命安全和人身財(cái)產(chǎn)造成難以想象的后果，所以，必須全面采取有效措施，確保壓力容器焊接的整體質(zhì)量，保證壓力容器能夠安全有序運(yùn)行。

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