壓力容器焊接工藝評定常見問題分析及解決措施

楊帆(江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院泰州分院泰興所，江蘇 泰州 225400)

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展，我國科學技術水平有了顯著提升，各個領域的發展均離不開科技的支持，在焊接工藝中也是如此，尤其是在面對壓力容器這類設備時，焊接質量的好壞直接決定了產品的運行狀態，所以必須要重視起焊接這一環節，以此保證設備的安全運行，這需要施工單位做出一定努力完善焊接，首先，在焊接工作開展之前，相關單位必須要做好前期準備工作，根據實際情況焊接工藝評定，按照相關標準編制而成的預焊接工藝規程，在此項工作完成之后，就可以進行試件、取樣以及檢驗等一系列工作，由此來試驗焊接情況是否符合相關標準，并對最終結果做出評價，形成焊接工藝評定報告，以此對焊接工藝完成進一步評定，盡可能保證焊接工藝的準確性。但是在擬定的焊接工藝中，焊接的試件與實際應用的有所不同，因此對于焊接位置等一系列情景也不需要模擬實際場景，在焊接工藝中，真正會影響到焊接質量的因素也有很多，為了確保焊接的最終質量不受到影響，必須要編制出相應的焊接工藝規程，并且嚴格按照焊接流程完成工作，以此來促進焊接工藝的進一步發展。

1 壓力容器的焊接工藝評定問題

焊接工藝評定的原則實際需要從焊接方法、母材類別、填充金屬、熱處理等影響評定的規則的因素進行分析入手。焊接工藝評定根據影響評定工藝的重要因素進行評定。作者認為，在進行焊接工藝評定過程當中，需要根據產品的實際需要，選擇合適的材料厚度，通過合適的預熱溫度、最高層間溫度和最大線能量從而判斷焊接工藝。

1.1 焊件工藝評定的目的

焊接工藝的鑒定是判斷焊接工藝正確性和焊接單元能力判斷測試。需要保證在壓力容器產品的焊接質量，為焊接工藝評定奠定基礎，提供有力依據，壓力容器焊接接頭需要保證合格。

1.2 焊接工藝評定的要求

在進行壓力容器產品焊接之前，需要保證承壓接縫和補焊的焊接工藝符合工藝標準，或者有合格的焊接工藝規范支持。NB/T47014是壓力容器焊接工藝評定的基本要求，需要對焊接工藝評定進行全過程監理監督。在完成焊接工藝評定之后，需要對焊接工藝評定編輯報告，并提交給審查部門對焊接工藝規程和其他文件進行判定，讓技術主管進行審批，監督檢查人員確認之后開始生效。焊接工藝鑒定技術文件需要保存到焊接工藝監督失效為止，并且將焊接工藝鑒定樣品保存五年以上。

1.3 焊接工藝分析

問題：其存在的主要問題一般存在于設備管板與殼體的連接位置上面，通常情況下，設備法蘭與殼體進行銜接需要運用到C類組合焊縫，而接管與殼體的銜接位置需要運用到D類組合焊縫，正常情況下，在墻面比較厚重的部位，需要保證焊縫的厚度與之成正比。對于壓力表面進行焊接的過程中，不需要對焊縫金屬的厚度進行考慮，所以焊接評價工作缺乏準確性，還會導致焊接成本的增加。

解決方案：對于此類焊接工藝進行評價的過程中，當焊接位置的厚度與焊接金屬整體厚度持平的時候，需要嚴格遵守覆蓋準責，全面科學的對焊接工作進行整體評價；與此同時，想要從源頭上制訂有效的焊接工藝評價準則，還需要與厚度在16mm以上產品結構進行融合，從而制定出綜合評價標準，從而選擇合適的焊接材料。不同的焊接部件其接頭位置的結構也存在差異，所以在應用焊接方法的過程中，可以根據實際情況，選擇合理的焊接技術，進而完成科學評價。

2 壓力容器焊接工藝評定優化措施

2.1 對不等厚焊件進行焊接時，不能同時兼顧焊件厚度和焊縫金屬厚度

需要密切關注焊接工藝評定的科學性和合理性。當對接焊縫厚度>16mm時，需要嚴格遵守節約評定樣品材料和焊接板用量的原則，根據壓力容器的結構和所選擇的焊接工藝進行綜合評定。焊接工藝組合評定和格式，需要注意確保影響焊接工藝的重要因素和補加因素條件不變，在此種條件下，進行焊接時可以采用一種或多種焊接方法。確定組合評定試件時，只需要對其中一種焊接工藝對試件母材厚度進行評定，從而確定適應焊件母材厚度的有效范圍。在確定焊件焊縫金屬厚度覆蓋范圍組合評定時需要考慮以下幾點：

(1)在對焊件進行沖擊試驗時，需要考慮到焊件在完成焊接工藝焊接之后，焊件的焊道厚度≥6mm，從而確保符合補加因素的規定，并且符合沖擊試驗的規定的規格：長5mm、寬10mm、高55mm的樣品符合沖擊試驗的規格。

(2)嚴格檢驗選定制造制品的產品厚度和確定常用的焊接手法，當在考慮采用一種焊接方法時，需要滿足相對應的焊縫金屬厚度。

(3)焊接工藝判定需要根據《承壓設備焊接工藝評定》的規定，如果焊縫的厚度在20mm以內，焊接的金屬厚度有效范圍不能超過兩倍T或者200mm，應為2t。在確定焊接金屬厚度范圍時，需要確定焊道的厚度。

2.2 避免因熱處理時間不足造成焊評不能覆蓋的問題

“試件的焊后熱處理應與焊件在制造過程中的焊后熱處理基本相同，低于下轉變溫度進行焊后熱處理時，試件的保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%”。試件低于下轉溫度和焊后熱處理，說的就是溫度低于A1的熱處理，就是常說的焊后消除焊接應力熱處理(SR)。試件的熱處理時間需要嚴格按照規范當中焊接材料厚度進行確定。如果焊件厚度較厚或者焊件焊縫多次返修并且進行低于下轉變溫度的焊后熱處理時，需要將焊件熱處理時間比試件熱處理時間長，會出現“試件的保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%”的狀況，此時的焊件不適用于焊接處理，需要對試件進行熱處理時保溫時間較長。例如，壓力容器小接管壁厚小于12mm時，需要消除壓力容器焊后應力熱處理，接管上的焊縫需要與較厚的筒體焊縫一樣經過保溫時間較長的下轉變溫度熱處理，這時的焊評中試件的熱處理時間達不到容器接管的熱處理時間的80%，因此容器接管焊縫的焊接工藝不能再使用此試件的焊評，需要另做一個保溫時間更長的試件焊評。為防止出現此現象，需要在擬定焊接工藝規程時，如果壁厚小于或等于6mm的工藝評定試件，需要延長低于下轉變溫度焊后熱處理保溫時間，避免因為熱處理保溫時間不足。一般試件保溫需要在2～3小時即可，如果試件壁厚大于6mm，需要將保溫時間控制在3～5小時。

2.3 存檔的焊接工藝評定文件應記錄清楚

“焊接工藝規程”文件需要包括所有影響焊接狀態的因素和影響判定的特別因素，即使用的焊接方法、重要因素、輔助因素等。再次需要注意的是，表格內不包括多種焊接方法的所有焊接工藝評定因素。焊接工藝評定報告是根據評定工藝試驗以及焊接工藝評定檢驗結構制定的評定報告。需要對焊接工藝評定時的焊接數據進行實際記錄。報告需要認證機構進行批準，監督監理人員簽字之后進行存檔。根據產品設計圖紙和合格的焊接工藝評定報告對焊接工藝規程進行編制。WPS當中的次要因素已經更改，不需要重新評定。

3 壓力容器焊接質量控制措施

3.1 焊接設備使用維護管理

在壓力容器的生產制造過程中，為了進一步提升壓力容器的焊接質量，需要對焊接設備定期進行管理與維護，主要包括焊機、焊條烘干箱、加熱器、保溫桶等設備，要嚴格按照標準對其進行控制與檢驗，以此保證設備在焊接工作中得以順利運行，另外，每次檢修結果都要將其進行整理，做好相關記錄工作，在方便后期查找的同時，保證焊接質量，提升其工作效率。

3.2 焊接材料管理

在焊條周轉和存儲階段，保管不善和存放時間較長，都會影響焊條質量，很有可能會出現焊條受潮、銹蝕或者藥皮脫落的狀況，不僅影響到焊條的使用狀況，出現飛濺增大、氣孔產生、焊接過程藥皮脫落等狀況，還會影響到焊接質量。焊條出現管理不善會出現焊條錯用狀況，焊接材料的管理主要是為了確保壓力容器焊接的合格性，需要保證在整個焊接階段焊條的領用有條不紊。焊接材料的保管流程包括焊接材料選購、驗收、保管、烘干、發放和回收。焊接材料合格需要靠焊材的訂貨、檢驗和復驗來保證，在焊接材料進入廠區后，需要檢驗人員根據材料質量證明書、采購合同、訂貨技術材料等標準進行驗收。

3.3 壓力容器焊接新技術

對于TIG焊、雙脈沖MIG焊兩種新技術的應用來說，是對傳統焊接技術進行的有效升級和創新，雙TIG焊技術的主要應用原理是利用電源正負極的位置，合理安裝TIG焊槍，利用電流的流動作用，形成并建立有效的應用電弧，完成相應的焊接操作。雙TIG焊接技術的運用優勢在于電弧集中能力更強，熔深相對較大，厚板焊接更加簡便靈活，在焊接完成之后，不容易發生形變和裂縫等問題。由于此焊接技術的質量有保證，焊接效率高、污染小，所以，受到廣泛青睞。雙脈沖MIG焊，用0.5-50Hz的低頻脈沖對單位脈沖的峰值和時間進行調制，使單位脈沖的強度在強和弱之間低頻周期性切換，得到周期性變化的強弱脈沖群。其使用優勢為保證焊接表面整體美觀性，有效減少氣孔的出現，對焊縫晶粒進行細化，可以有效降低裂紋發生率。

4 結語

總而言之，在現代社會中，為了確保壓力容器等設備的質量問題，必須要重視起焊接工作在其中起到的作用，并且根據實際情況來完成焊接工藝評定，就當前情況而言，在焊評環節還存在一些問題，而所存在的不足之處會直接影響到評定的效果，所以說施工單位必須要重視起這一內容，并且結合所存在的問題制定出相應的解決措施，這不僅需要保證焊接工藝評定工作的合理性，還要對工作人員進行定期培訓，從而提升焊接工藝人員的專業素質以及評定能力，由此提升壓力容器的生產質量，進一步提升產品的質量，使其能夠滿足當前時代要求。