化工設(shè)備制造過程中焊接質(zhì)量控制方法的探析

趙瑞，仙運(yùn)昌

(山西陽煤化工機(jī)械（集團(tuán))有限公司，山西 太原 030000）

結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，多方面因素均可能影響化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量，如焊接產(chǎn)生的氣體、焊縫周圍溫度變化等，前期準(zhǔn)備工作、現(xiàn)場技術(shù)管理也會(huì)直接影響焊接質(zhì)量。為有效開展化工設(shè)備制造過程中的焊接質(zhì)量控制，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 影響化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量的因素

1.1 焊接產(chǎn)生的氣體

在化工設(shè)備制造過程中，受焊接工藝、焊接方法、焊接材料的影響，焊接會(huì)產(chǎn)生不同氣體，主要有N2、O2、H2、H2O、CO、CO2，對焊接質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不利影響的氣體主要為N2、O2、H2，如工件、空氣、焊條內(nèi)存在H2，金屬表面溫度在焊接結(jié)束后下降會(huì)導(dǎo)致部分焊縫金屬中的氫原子自由擴(kuò)散，進(jìn)而聚集在焊縫或熔合線局部，冷裂紋會(huì)因此出現(xiàn)，焊接接頭的塑性和韌性也會(huì)隨之降低。氧氣在焊縫中主要為氧化亞鐵和硅酸鹽夾雜物等形式，其會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性降低，焊縫的冷脆和熱脆也更容易出現(xiàn)，同時(shí)會(huì)影響抗腐蝕性能。焊接金屬在高溫下會(huì)與氮原子發(fā)生反應(yīng)形成氮化物，金屬硬度會(huì)因此增加，塑性會(huì)隨之降低。

1.2 焊縫周圍溫度變化

圍繞化工設(shè)備制造過程的焊接進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，存在迅速升高并降低的焊縫周圍溫度的現(xiàn)象，焊縫周圍金屬會(huì)受此影響出現(xiàn)收縮，殘余應(yīng)力也會(huì)隨之產(chǎn)生，金屬在焊縫的地方會(huì)因這種殘余應(yīng)力出現(xiàn)橫向或縱向收縮，進(jìn)而導(dǎo)致兩塊金屬接頭處出現(xiàn)裂紋。為控制急速冷卻引發(fā)的焊縫變形問題，必須圍繞變形程度在焊接前開展針對性估算，變形方向也需要同時(shí)估算，焊接質(zhì)量可由此更好地得到保障。

2 化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量控制方法

2.1 準(zhǔn)備焊接工件與設(shè)備

為有效控制化工設(shè)備制造過程的焊接質(zhì)量，必須做好焊接工件與設(shè)備的準(zhǔn)備工作，焊接工件的準(zhǔn)備需首先完成組隊(duì)工作，按照技術(shù)難度進(jìn)行組隊(duì)，并隨之針對性安排工作計(jì)劃，焊接方案需結(jié)合設(shè)備實(shí)際針對性設(shè)計(jì)，工藝評(píng)定也需要嚴(yán)格開展。在完成方案核查后，需保證焊接工作嚴(yán)格遵循計(jì)劃開展，工作人員的從業(yè)資格與專業(yè)技術(shù)水平也要得到保障；焊接設(shè)備的準(zhǔn)備需以確定的工作計(jì)劃為依據(jù)，不同設(shè)備在參數(shù)等方面存在的差異需得到重視，以此優(yōu)選焊接設(shè)備，同時(shí)，基于焊接要求針對性選擇焊接材料和電源類型，焊接質(zhì)量即可得到有效保障。

2.2 強(qiáng)化材料的選擇和管理

焊絲以及焊條等材料在化工設(shè)備制造過程焊接過程中會(huì)大量應(yīng)用，這類材料的質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量，因此定期開展的材料質(zhì)量檢查必須得到重視，相關(guān)人員需關(guān)注材料是否受潮，這是由于很多焊接材料在受潮后會(huì)出現(xiàn)生銹等問題。在具體實(shí)踐中，為保證焊接材料質(zhì)量，必須針對性開展管理工作，材料的焊接性需要到重點(diǎn)關(guān)注，這關(guān)系著化工設(shè)備制造過程焊接能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定，不具備焊接性的材料不得用于焊接操作。如第一次使用某種焊接材料，必須開展針對性的焊接性實(shí)驗(yàn)，以此明確材料特性，如材料的含碳量較高，實(shí)驗(yàn)需重點(diǎn)關(guān)注焊接過程是否會(huì)出現(xiàn)氣孔現(xiàn)象，以此采取針對性應(yīng)對措施，焊接質(zhì)量即可進(jìn)一步提升。

2.3 檢查確認(rèn)焊接項(xiàng)目

為保證焊接能夠嚴(yán)格遵循設(shè)定的方案和計(jì)劃開展，化工設(shè)備制造過程的焊接即可更好地保證生產(chǎn)質(zhì)量，設(shè)備的嚴(yán)格檢查也可基于方案一一開展。化工設(shè)備的檢查和確認(rèn)需按照一定順序開展，以此對電弧、電源、焊縫狀態(tài)開展針對性檢查。焊接部位屬于檢查的重點(diǎn)，需對內(nèi)部裂紋情況進(jìn)行細(xì)致檢查，并關(guān)注是否存在未焊透問題。設(shè)備外部檢查需關(guān)注設(shè)備表面的咬邊、缺陷等情況，焊接尺寸檢查需關(guān)注焊接高度、長度，化工設(shè)備的整體質(zhì)量可由此得到更好的控制。

2.4 施工現(xiàn)場技術(shù)管理

為更好地保證焊接質(zhì)量，施工現(xiàn)場技術(shù)管理也要嚴(yán)格開展，化工設(shè)備制造前企業(yè)需要做好技術(shù)人員的能力檢查工作，保證焊接質(zhì)量控制能夠由能力足夠的技術(shù)人員負(fù)責(zé)，焊接的各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制、焊接工作的保質(zhì)保量按時(shí)完成也能夠順利實(shí)現(xiàn)。對于化工設(shè)備的重要部位焊接，專業(yè)監(jiān)管人員的針對性配置極為關(guān)鍵，以此監(jiān)督管理技術(shù)人員的各步驟工作，即可規(guī)避操作錯(cuò)誤問題，保證各環(huán)節(jié)工作正確性，化工設(shè)備性能、安全、質(zhì)量可能受到的影響能夠有效排除。需選擇具備專業(yè)技能認(rèn)證的焊接人員進(jìn)行具體的焊接施工，相關(guān)錯(cuò)誤的及時(shí)改正也需要得到重視，同時(shí)強(qiáng)化對周圍環(huán)境的監(jiān)控，即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素變化帶來的影響，輔以詳細(xì)的施工過程記錄，焊接質(zhì)量控制和責(zé)任追查即可獲得有力依據(jù)。

3 特殊材質(zhì)化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量控制方法

3.1 焊接特點(diǎn)分析

近年來，特殊材質(zhì)化工設(shè)備大量涌現(xiàn)，鈦制化工設(shè)備便屬于其中代表，對于運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜的鈦制化工設(shè)備來說，過早報(bào)廢問題很容易出現(xiàn)，這種問題與鈦制化工設(shè)備制造過程中焊接質(zhì)量控制不當(dāng)存在一定關(guān)聯(lián)，因此，本節(jié)將圍繞鈦制化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量控制方法開展深入探討。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，處于熔融狀態(tài)的鈦材會(huì)出現(xiàn)較大的物理、化學(xué)性能變化，在400℃及以上溫度時(shí)，大量的氫會(huì)被鈦材吸收，韌性的塑性、韌性會(huì)受到直接影響，進(jìn)而出現(xiàn)易裂、易碎等問題。在鈦制化工設(shè)備的焊接過程中，需關(guān)注氧化、脆裂等問題，并保證含氫量能夠在鈦材焊接過程中控制在0.15%內(nèi)，如氫量超標(biāo)的現(xiàn)象出現(xiàn)，脫氫處理必須及時(shí)開展。

3.2 焊接前準(zhǔn)備工作

鈦制化工設(shè)備制造過程焊接質(zhì)量控制同樣需要做好準(zhǔn)備工作，具體需要在焊接開始前保證存在99.9%以上的氬氣純度，考慮到一般選擇直流兩用氬弧焊作為鈦制化工設(shè)備的焊接設(shè)備，因此焊接前還需要關(guān)注以下要點(diǎn)：（1）坡口處理。在正式焊接開始前，必須細(xì)致開展坡口處理，以此將附近50mm部位的雜物、雜質(zhì)進(jìn)行清理，鈦材的污物需同時(shí)應(yīng)用砂紙或砂輪進(jìn)行清理，以此保證鈦材露出銀白色金屬光澤；（2）鈦材表面清理。需采用干凈的綢布蘸無水酒精清理鈦材表面，直至綢布不存在污物；（3）焊絲擦拭。在焊接開始前，焊絲的擦拭也需要得到重視，需使用干凈的綢布蘸無水酒精；（4）焊接的盡快開展。完成上述清理后，鈦制化工設(shè)備焊接需盡可能快地開展，否則空氣雜質(zhì)將引發(fā)污染問題，此時(shí)需再次進(jìn)行清理，這會(huì)導(dǎo)致焊接效率和質(zhì)量受到影響。

3.3 具體的焊接施工

完成準(zhǔn)備工作后，焊接施工應(yīng)立即開展，具體需關(guān)注以下幾方面：（1）保證焊接環(huán)境整潔。需在整潔的焊接環(huán)境下進(jìn)行鈦制化工設(shè)備焊接施工，環(huán)境的風(fēng)速、濕度均需要嚴(yán)格控制，室外焊接需關(guān)注雨雪、低溫天氣的影響；（2）嚴(yán)控各類要素。具體焊接施工需對各類要素進(jìn)行嚴(yán)格控制，包括焊絲填充高度、鎢極伸出長度，氫極、氧極、氮極的反應(yīng)也需要嚴(yán)格控制，以此規(guī)避焊接接頭塑性降低問題。需重點(diǎn)關(guān)注400℃以上熔池溫度對焊接熱影響區(qū)的影響，銅材保護(hù)盒應(yīng)用引發(fā)的氣體混亂現(xiàn)象也需要得到重視，以此科學(xué)控制氬氣的速度，即可提升保護(hù)效果，一般需基于11L/min控制氬氣通入速度；（3）充分冷卻。在完成焊接施工后，需以充分冷卻的保護(hù)盒和焊接接頭為依據(jù)，保證焊接接頭溫度在400℃以內(nèi)時(shí)開柜，焊接質(zhì)量可由此得到更好保障。

3.4 焊后檢測要點(diǎn)

在完成鈦制化工設(shè)備制造過程焊接施工后，針對性的質(zhì)量檢測極為關(guān)鍵，具體檢測可圍繞三方面開展：（1）外觀檢測。可采用放大鏡或肉眼對焊接完成后的鈦制化工設(shè)備進(jìn)行檢查，以此觀察焊縫表面和焊接接頭缺陷，如發(fā)現(xiàn)顏色呈灰色，則說明焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如發(fā)現(xiàn)顏色為紫色，則說明存在塑性較差問題，如發(fā)現(xiàn)顏色為藍(lán)色，則說明存在稍微較差的塑性，如發(fā)現(xiàn)顏色為銀白色，則說明焊接質(zhì)量較好，此時(shí)無須進(jìn)行處理，表面呈藍(lán)色、紫色的需要針對性開展打磨處理；（2）著色探傷檢測。具體檢測需基于《壓力容器無損檢測》Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)開展；（3）X射線探傷檢測。具體檢測基于《壓力容器無損檢測》Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)開展。

4 結(jié)語

綜上所述，化工設(shè)備制造過程中焊接質(zhì)量控制需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的強(qiáng)化材料的選擇和管理、檢查確認(rèn)焊接項(xiàng)目、施工現(xiàn)場技術(shù)管理等內(nèi)容，則提供了可行性較高的化工設(shè)備制造焊接質(zhì)量控制路徑。為更好地保證化工設(shè)備制造焊接質(zhì)量，先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)、焊接人員的質(zhì)量安全意識(shí)培養(yǎng)、監(jiān)督制度的建立健全同樣需要得到重視。