基于壓力容器的焊接技術分析與缺陷預防措施

摘 要：由于壓力容器的廣泛使用，引起了更多學者的關注與重視。對于壓力容器在焊接過程中產生的缺陷進行分析，并對不同的缺陷進行預防，采取科學合理的方法，以此來保障壓力容器的焊接質量和安全使用性能。

關鍵詞：壓力容器；焊接技術；分析；預防措施

0引言

隨著我國特種設備的不斷發展，壓力容器的應用場所也越來越普遍。面對日益增長的需求，壓力容器的質量與安全顯得尤為重要。在壓力容器的制作過程中，焊接是一道極其重要的工藝，其焊接質量直接決定了壓力容器的使用性能和安全生產，對壓力容器的焊接中出現的缺陷有必要進行分析，并采取一定的預防措施。因此，為了保證容器焊接的質量，以免造成不必要的損失和傷亡，有必要提升壓力容器的安全性。

1壓力容器的焊接技術分析

壓力容器的焊接接頭按區域可以分為焊縫、熔合區和母材熱影響區等三塊，每個區域的組織成分與力學性能都存在一定的區別。通常來講，焊縫的組織成分一般是以奧氏體柱狀晶體的形式居多；熔合區是焊接接頭中焊縫與母材交接的過渡的區域，以黑色條狀居多，也會存在較多的雜質，其組織成分以奧氏體柱狀晶體與枝晶體的形式存在，該結構形式在焊接過程中由于組織成分的不均勻性會使得焊件的力學性能出現缺陷；母材熱影響區屬于過熱區，其組織成分是以奧氏體孿晶體的形式存在，其焊接的接頭缺陷一般也位于熔合區周圍。在焊接時，由熔合區逐漸向母材熱影響區拓展，其中，就會出現橫向和縱向的焊接缺陷，出現該因素也是多種多樣的成因，具體分析如下：

1.1橫向焊接缺陷因素

在母材與焊縫的交界處，往往容易出現橫向焊接缺陷，也就是在焊接時，熔合區由于在局部區域存在升溫和冷卻的情況，使得材料中部分的低熔點合金和夾雜物發生局部熔化，導致缺陷的產生。因此，橫向焊接缺陷主要產生于熔合區周邊以及向母材熱影響區中的過熱區擴展，如圖1所示。

1. 2縱向焊接缺陷因素

縱向焊接缺陷主要來源于應力集中產生，在壓力容器的焊接完成之后，其焊接的內部容易出現焊接的殘余應力和變形。如果再將其成型，就會出現焊接殘余應力與冷壓成型應力，一旦超過材料的許用應力，就會影響其焊接的效果。

（1）焊接殘余應力

在焊接過程中，總是局部焊接，整個焊接沒有同時升溫和冷卻，使得焊縫金屬及其附近區域的母材受熱不均勻，從而部分區域受到膨脹，另一區域受到壓縮，直接導致殘余應力的出現，最后使得焊件變形。

（2）冷壓成型應力

對于壓力容器的制造過程中，在一定壓力的作用力下，采用冷壓成型工藝使壓力容器制作完成。在壓力容器的制造時，外加的應力會使焊縫區域出現應力，即冷壓成型應力。

2.壓力容器焊接質量存在的不足

（1） 焊接材料

壓力容器焊接材料直接決定著焊接的質量，焊接過程中，會用到焊條、焊絲和保護氣體等材料，因此，對于焊接材料的管理至關重要。在實際的管理過程中，往往存在一定的疏忽。由于技術人員與管理人員對原材料的質量的管理疏忽，直接導致焊接材料不能滿足相應的標準，導致壓力容器焊接出現缺陷。

（2） 操作人員的專業水平欠佳

對于焊接要求比較高的場所，其焊接工藝直接決定著焊接質量。此時很大程度上依靠操作人員的專業水平，根據焊接的要求對焊接的參數進行調整與試驗。

對于上述的分析，往往會導致焊接過程中出現以下幾點缺陷：

（1）焊接的咬邊。

焊接的咬邊屬于壓力容器的外部缺陷，即在焊接的連接區域出現大小不一的凹陷。該缺陷主要是由于在焊接時沒有選擇科學、合理的焊接方法。或者在焊接過程中沒有將焊絲與中心位置保持一致，使得焊縫區長時間處于高溫，進而造成咬邊的缺陷。

（2）焊接的夾渣。

在進行焊接時，對于焊接的夾渣是無法避免的，人為又無法控制。一旦熔渣長期處于焊縫之中，就會形成夾渣的缺陷，進而影響壓力容器的密封性和強度，該夾渣主要是由于焊接過程時坡口角度選的過大或者過小而造成的。

（3）焊接的氣孔。

焊接的氣孔直接影響到壓力容器的密封性和強度。氣孔的產生是在熔池形成之后，存在氣泡沒有在凝固之前得到排除，繼而產生的氣孔。該氣孔的缺陷主要是由于坡口的區域沒有將油污與灰塵清理干凈。

（4）焊接的焊透與融合不完全。

焊接的焊透與融合不完全非常容易產生裂縫，形成嚴重的安全事故。在焊接時，常常在焊接的開始端與結束端產生，一旦該區域的金屬直接沒有得到融合，該區域就會出現融合不完全的缺陷。該缺陷主要受到電弧長度與標準相差過大和焊條直徑過大等因素的影響。

3.壓力容器的焊接缺陷的預防措施

從上述焊接技術的分析與缺陷的特點中可以推斷出，壓力容器出現任何的焊接質量問題都會直接影響著整個壓力容器的性能與強度，對安全生產埋下嚴重的隱患。因此，需要對其采取一定的預防措施，從而保障壓力容器的安全性與密封性，其預防措施如下：

（1）提升焊接人員的專業素養。

由于焊接人員的專業技能欠佳，操作不當，導致的焊接缺陷時常發生。為了提高壓力容器的焊接質量，有必要對焊接技術人員進行專業技能考核，并持證上崗。有必要可以進行一定內容的培訓，培訓的內容需要依據公司的實際情況與工作環境進行重點說明。待考察合格之后，才能上崗。

（2）選擇科學合理的焊接方法，對焊接方式采取規范化管理并嚴格執行。

選擇科學有效的焊接方式能夠直接決定壓力容器的焊接質量。在開始焊接之前，操作人員需要根據現場的工作環境與焊接方法進行擇優，采用合適的焊接方式，對焊接的相關數據進行統計和分析，選取最有效的方法。在選擇該焊接方法后，要對焊接的工藝流程進行規范化實施，嚴格按照評定合格的焊接工藝執行，保障焊接的質量。

（3）焊接過程中的質量管理與監督。在進行焊接之前，有必要對焊接的準備工作進行審核，只有達標才能進行焊接，安全必須放在首位。

4.結論

綜上所述，為了保證壓力容器的安全性與質量，必須要對焊接技術進行分析，對于存在的焊接缺陷采取預防措施。焊接的從業人員需要不斷加強自我的專業提升，企業單位需要制定焊接工作相關的管理制度，使焊接工作能夠更加規范，從而提高壓力容器的焊接質量與安全特性。

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作者簡介：

楊林華（1963.2-）、男、漢族、四川廣元、就職于南充市特種設備監督檢驗所、工程師、大學本科、長期從事壓力容器、壓力管道檢驗。