壓力容器制作中的焊接質量控制研究

竇立飛

摘 要：焊接作為壓力容器制造過程中一個環節，在壓力容器整體質量控制中起著重要作用。抓好焊接施工的每一個環節，對焊接全過程進行設施控制，從而提高壓力容器的綜合制作質量。

關鍵詞：壓力容器；焊接；質量控制

1 前言

壓力容器制作過程中，焊接對產品質量起到關鍵作用，由于受到焊工的操作技能和心理素質、施焊設備性能穩定性、母材和焊接材料、焊接及熱處理工藝以及施焊環境等諸多因素的影響，焊接接頭可能產生裂紋、夾渣、氣孔、未焊頭等焊接缺陷，進而造成焊接質量降低。因此，必須對影響焊接質量的因素實施全過程控制。

2 焊接質量控制要求

制造單位建立完善的質量保證體系，有效的運行《質保手冊》、《程序文件》、《管理制度》及具有見證性的質量運行資料，確保焊接過程處于穩定的受控狀態。相關專業質量控制責任師對合同、施工圖紙進行評審，依據合同、施工圖紙、相關行業標準及法律法規編制具有針對性的《焊接工藝》，作為焊接質量控制依據。

制造單位應具備滿足施工監測、計量、試驗手段。

3 施焊人員的控制

從事壓力容器焊接作業的人員（以下簡稱焊工），應按照有關安全技術規范的規定考核合格，取得相應項目的《特種設備作業人員證》，方能在有效期間內擔任合格項目范圍內的焊接工作。焊工應按照焊接工藝規程或者焊接作業指導書施焊，并且做好施焊記錄，制造單位的檢驗人員應當對實際的焊接工藝參數進行檢查。應當在壓力容器受壓元件焊縫附件的指定部位打上焊工代號鋼印，或者在焊接記錄（含焊縫布置圖）中記錄焊工代號，焊接記錄列入產品質量證明文件。

制造單位應當建立焊工技術檔案。

4 焊接設備的控制

焊接設備必須符合相應標準規定，并完整配套。新增設備及工藝裝備應經驗收、調試合格后，方可使用。建立完整的焊接設備檔案，及時填寫設備保養記錄。焊接設備及工藝裝備必須與其承擔的任務相適應。焊接設備必須配備完善的數據測量與讀取裝置，測量與讀取裝置必須在檢驗有效期內。焊接設備及工藝裝備應按相應的《管理制度》進行管理，對不合格的設備進行隔離，嚴禁使用。

5 母材和焊接材料的控制

5.1 母材的控制

選擇符合圖紙要求的母材，壓力容器用材料的質量、規格與標志，應當符合相應現行國家標準或行業標準要求。壓力容器專用鋼板（帶）的制造單位應取得相應的特種設備制造許可證。境外牌號材料的使用應符合《特種設備安全技術規范》2.9條規定。用于制造壓力容器受壓元件的材料在分割前應當進行標志移植。材料的代用應當事先取得原設計單位的書面批準，并且在竣工圖上做詳細記錄。

5.2 焊接材料的控制

選擇與母材相匹配的焊接材料，焊接材料應當符合相應現行國家標準或行業標準要求。用于制造壓力容器受壓元件的焊接材料，應當保證焊縫金屬的力學性能高于或者等于母材的限制，當需要時，其他性能也不得低于母材的相應要求。焊接檢驗人員對壓力容器制造所用焊接材料按要求進行入廠檢驗，檢驗合格的焊接材料必須存放在專用的庫房內。庫房設立除濕機，保持干燥，相對濕度不得大于60%，溫度不得低于5℃。存放焊條、焊劑的貨架必須離開墻壁和地面300mm以上，不同牌號、規格和批號的焊接材料應分開放置，并應有明顯的標記。對于不合格的焊接材料應按規定標識及時隔離，嚴禁使用。制造單位應建立并且嚴格執行焊接材料驗收、復驗、保管、烘干、發放和回收制度。焊材應按設計圖焊縫編號發放與領用，焊材的使用情況必須有見證資料。

6 焊接工藝評定

壓力容器產品施焊前，受壓元件焊縫、與受壓元件相焊的焊縫、熔入永久焊縫內的定位焊縫、受壓元件母材表面堆焊與補焊，以及上述焊縫的返修焊縫都應當進行焊接工藝評定或者具有經過評定合格的焊接工藝規程支持。壓力容器的焊接工藝評定應符合NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》的要求。監檢人員應當對焊接工藝的評定過程進行監督。焊接工藝評定完成后，焊接工藝評定報告和焊接工藝規程應當由制造單位焊接責任工程師審核，技術負責人批準，經過監檢人員簽字確認后存入技術檔案。焊接工藝評定技術檔案應當保存至該工藝評定失效為止，焊接工藝評定試樣應至少保存5年。不得引用外單位的工藝評定，亦不得將工藝評定委托外單位進行。其中試樣加工、理化試驗允許委托有資格的單位進行。

7 焊接過程控制

制定詳細的《焊接程序控制》及《焊接管理制度》，對焊接的每個程序進行嚴格控制。焊接前應按圖樣及工藝文件要求編制焊接工藝規程，焊工應按圖樣、工藝文件、技術標準施焊。

7.1 焊接環境

焊接環境出現下列任一情況時，須采取有效防護措施，否則禁止施焊。風速：氣體保護焊時大于2m/s，其他焊接方法大于10m/s；相對濕度大于90%；雨雪環境；焊件溫度低于-20℃。焊件溫度為0～-20℃時，應在始焊處100mm范圍內預熱到15℃。焊件坡口及其附近區域焊接前按規定進行表面清理至呈現金屬光澤，在規定時間內焊接，防止再次污損。

容器筒體焊接時應設立引弧板，禁止在非焊接部位引弧，縱焊縫應在引弧板上收弧，弧坑應填滿。引弧板、引出板、產品試板不應錘擊拆除。焊件裝配點焊由擔任焊接的焊工進行，點焊質量要求焊工領用烘干的焊條，必須承裝在保溫桶內，在規定時間內未使用完畢的焊條及時送交焊材庫，按規定進行處理。同一工位只允許擺放一種牌號焊接材料。如焊接件需要一種以上牌號的焊接材料時，應采取嚴格措施，防止混料和錯用。焊口應進行連續施焊，若被迫中斷，應采取放裂紋措施。再次施焊時，應仔細檢查并經檢查人員確認無缺陷后，方可繼續施焊。施焊過程中應控制層間溫度不超過規定的范圍。當焊件有預熱要求時，應控制層間溫度不得低于預熱溫度。

7.2 后熱

對冷裂紋敏感性較大的低合金鋼和拘束度較大的焊件應采取后熱措施。后熱應在焊后立即進行。后熱溫度一般為200～300℃，保溫時間與焊縫厚度有關，一般不低于0.5h。若焊后立即進行熱處理則可不做后熱。后熱工藝參數按工藝管理規定進行控制，其記錄由檢查員簽字確認。壓力容器及其受壓元件應按照設計圖樣和相關標準規程要求進行焊后熱處理。熱處理在耐壓試驗前進行。熱處理裝置配有自動記錄曲線的測溫儀表，并且繪制熱處理的時間與溫度關系曲線。工藝參數按工藝管理規定進行控制，其記錄由檢查員簽字確認。所有的施工過程應及時、有效的記錄并填寫見證資料。

8 焊接檢驗及返修

焊接完畢后必須由質檢部門組織取得相應資格證書的檢測人員進行檢測，檢查結果應符合相應技術規范要去。焊接接頭的的無損檢測方法、數量、執行的標準及級別應由設計文件確定。無算檢測應遵照國家或行業相應的規程規定。當發現焊接接頭存在不允許的缺陷時，應進行返修焊接。分析缺陷產生的原因，提出相應的返修方案。返修應按照相關焊接工藝規程編制焊接工藝評定，或者具有經過評定合格的焊接工藝規程支持，施焊時應當有詳盡的返修記錄。焊縫同一部位的返修次數不宜超過2次，如超過2次，返修前應當經過制造單位技術負責人批準，并且將返修的次數、部位、返修情況記入壓力容器質量證明文件。要求焊后消除應力熱處理的壓力容器，一般應當在熱處理前焊接返修，如在熱處理后進行焊接返修，應當根據補焊深度確定是否需要進行消除應力處理。返修后的焊縫其外形應與原焊縫一致，并按規定對返修區進行外觀和無損檢測，且符合質量要求。

參考文獻：

[1] TSG Z0004-2009.固定式壓力容器安全技術監察規程[S].

[2] GB 150-1998.鋼制壓力容器[S].