壓力容器焊接常見缺陷的產生和防治措施分析

姚正華

摘要：壓力容器是一種封閉性的容器設備，主要用于建筑生產、機械制造、冶金等行業(yè)。為了確保壓力容器的穩(wěn)定運行，保障生產安全，對其制造的質量如氣密性、強度等方面提出了較高的要求。導致壓力容器質量出現問題的主要原因是壓力容器制造時出現焊接缺陷，目前所產生的大量的壓力容器事故超過90%都是由于焊接缺陷導致的。因此，通過分析壓力容器制造常見的焊接缺陷，提出有效的防治建議，對促進壓力容器高效、穩(wěn)定工作，減少安全事故風險具有重要的現實意義。

關鍵詞：壓力容器;制造生產;焊接

焊接是壓力容器制造的重要環(huán)節(jié)，在焊接過程中一旦受到一些主觀或客觀因素影響出現質量缺陷，可能引發(fā)重大的安全事故，威脅企業(yè)的可持續(xù)健康穩(wěn)定經營。目前普遍存在的焊接缺陷包括咬邊、氣孔、夾渣、未融合或未焊透、焊瘤、裂紋等。這些焊接缺陷使壓力容器產生破裂或者泄露，導致容器內的氣體或者液體流失，如果未能及時得到處理，甚至可能進一步引發(fā)更大的安全風險，造成經濟損失或威脅人員安全。因此，生產制造過程中重點關注壓力容器焊接質量、有效的防范焊接缺陷是當前壓力容器制造急待解決的問題。

一、壓力容器焊接的常見缺陷及其成因

1.咬邊

咬邊指的是焊接過程存在的凹陷，如下圖為咬邊示意圖。

咬邊的產生原因主要是焊接過程中操作不當，如焊絲偏離中心位置，進而增加了熔池的存續(xù)時間，或者焊接的速度超出規(guī)定范圍，使收弧后凹坑不能在有限的時間內被填滿等情況都會導致出現咬邊現象。

2.氣孔

氣孔主要指的是在進行操作時產生的氣泡不能及時在熔池凝固前全部揮發(fā)，從而在焊接縫隙中存留孔洞，這種空洞會對壓力容器的嚴密性產生不良影響。氣孔產生的原因包括：在不夠干燥的焊接環(huán)境下，由于焊接速度超過限定范圍，氣泡在產生后未能及時通過熔渣;焊接坡口沒有進行銹跡清理;焊劑與焊條未做干燥處理等[1]。

3.夾渣

夾渣指的是在焊接過程中未能及時清理焊縫中的殘渣，導致殘渣混入容器焊縫金屬中，進而使容器的嚴密性和強度降低。產生夾渣的主要原因為：焊接速度較快、焊接坡口角度不正確，導致存在于焊接縫隙邊緣的熔渣滲透到焊縫中;焊接過程中由于使用堿性焊條產生極性異常，進而產生夾渣。

4.未融合、未焊透

該項缺陷屬于重大事故缺陷，會對焊縫強度產生較大影響，甚至進一步使容器出現裂縫，引發(fā)安全事故。通常在進行焊接操作時，末尾處未能實現完全的熔化透徹就會出現未焊透現象。而在焊縫與個別焊件之間沒有完全熔化透徹，就會產生未熔合現象。如下圖為該缺陷示意圖。

產生該缺陷的主要原因包括：坡口表面的氧化或油污污漬未及時得到清理、焊條的直徑太大、焊接裝配的空間太小等。

5.焊瘤

焊瘤指的是在操作過程中焊接的金屬物質所產生的流體凝固到母材或者焊接的縫隙上所形成的小疙瘩。由于其不能與焊縫或者母材實現較好的融合，因此焊瘤的產生不僅影響容器美觀，還會削弱容器的強度，減少有效截面，存在一定的風險隱患。導致焊瘤出現的主要因素包括焊接方向不正確、運條不均勻、電流超出限定值等。

6.裂紋

裂紋是對壓力容器危害性最強的一種焊接缺陷[2]。壓力容器常見的結構性損壞都是由于產生裂縫導致的。目前的裂紋缺陷包括熱裂紋和冷裂紋兩種。前者是在焊接金屬凝結過程中產生的，裂痕較為明顯，且多發(fā)生在焊縫周圍，導致熱裂紋出現的關鍵因素是由于熔池內部摻雜了熔點較低的物質。后者是金屬冷卻后產生的裂痕，通常位于熔合交界處。產生的原因包括接頭處應力較大，焊接熱循環(huán)產生淬硬組織;擴散氫發(fā)生濃集現象等。

二、壓力容器焊接缺陷的防范與處理措施

針對壓力容器的焊接缺陷，提出以下防治措施：1）咬邊防治：合理控制運條速度以及操作方式;選擇恰當的焊接傾斜角度;合理控制焊接電流以及電弧長度;嚴格按照標準的焊接工藝和焊接參數進行操作。2）氣孔防治：焊接時禁止使用變質焊材或者氫超標的焊條;確保焊接速度、電流大小、電弧長度保持在可控水平;焊接前及時清理水漬、油污、銹跡等;優(yōu)化工藝參數;提前做好焊劑和焊條的干燥處理工作。3）夾渣防治：焊接前將坡口熔渣處理干凈;合理控制運條;控制焊接速度;時刻關注焊接金屬的熔化情況，仔細清理殘渣;進行埋弧焊，避免焊點偏移。4）未融合、未焊透防治：控制電流及焊接速度;清理坡口氧化層以及油污;仔細確定坡口角度以及大小;焊接封底尾端時注重運條擺動。5）焊瘤防治：合理選擇傾斜角度，防止金屬溢流;有效控制運條速度以及熔池溫度。6）裂紋防治：焊接前詳細了解和確定焊接參數以及工藝標準;合理控制冷卻速度;可對母材進行預熱，提高焊接線溫度，防止出現結晶裂紋;提高焊縫外形參數;尋求專家?guī)椭?，對其他裂縫情況采取更加有效的防治措施。

三、結束語

綜上所述，通過對常見幾種焊接缺陷的介紹以及其成因的深入分析，為壓力容器焊接制造過程的改進和優(yōu)化指明了方向。通過加強對焊接缺陷的管理能夠進一步保障壓力容器制造生產質量，確保其使用的安全性和穩(wěn)定性，有效防范安全事故風險。

參考文獻：

[1]賴國雄.關于壓力容器焊接常見缺陷的產生和防治措施分析[J].化工管理， 2018.

[2]薄志軍.壓力容器焊接常見缺陷的產生和防治措施[J].中國科技縱橫， 2017（11）.

（作者單位：江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院張家港分院）