壓力容器焊接的質量控制研究

呂學志

（大慶石油化工機械廠有限公司，黑龍江 大慶 163711）

壓力容器是工業領域內常見的一類密閉容器，其中包含有較多的化學反應物質，主要包括氣體、液體2 種類型，并且壓力容器設備中的壓力數值顯著高于大氣壓力，壓力容器一般可以分為儲運容器、反應容器、分離容器以及換熱容器，這些容器相比常規的容器而言，其質量問題在很大程度上受到外部因素的影響，焊接質量直接影響壓力容器的工作效率，良好的焊接工藝在很大程度上可以提高容器本身的工作性能以及延長使用壽命。

1 控制壓力容器焊接質量的重要性

壓力容器本身屬于具有承壓效果的一類特種設備，在大部分工業領域內都有著廣泛的應用效果，并且該類容器在實際工作的過程中往往需要在較為復雜的工況下作業，并且承擔的高溫高壓條件也可能會導致設備本身的功能性受到影響，且一旦壓力容器發生危險，必然會造成人身財產的嚴重損失。在壓力容器制造的過程中，核心需要嚴格控制焊接環節，由于焊接環節本身可能會對壓力容器的工作性能以及質量產生負面影響，且壓力容器的質量也會由于制造人員焊接專業能力的限制而出現不同的專業性改變。在實際焊接的過程中，技術的成熟度、材料的使用效果、設備本身的性能都會對焊接的質量以及實際使用的安全性產生影響。因此，在壓力容器焊接中，需要嚴格按照相關規范標準落實焊接管理方法，制造人員需要結合實際情況做好充足的預算準備，對焊接質量進行充分的規劃和管理。

2 壓力容器焊接過程中存在的問題

2.1 壓力容器的內部或者外部表面存在外觀上的缺陷

壓力容器在實際施工的過程中，由于壓力容器內外表面上可能存在明顯的外觀缺陷，并且壓力容器一般是由多個零部件組成，且焊接質量以及組裝控制方法不可避免會出現變形或者錯邊的問題，不同工件設備在使用過程中由于厚度的差異也會導致不同的壓力容器變化。如果實際缺陷的幅度相對較小，那么其本身可能產生的影響一般可以忽略不計，但是相對應的幾何缺陷較為嚴重，則幾何應力的集中可能會導致容器無法正常運轉。與此同時，在實際焊接過程中，外部電流過大也會導致壓力容器局部溫度的升高，且焊接角度的偏差嚴重的情況下，會導致焊接件發生融化的情況，如果在焊接過程中技術人員沒有通過填充金屬對融化的焊接件進行補充，則會導致壓力容器焊接位置的邊緣產生嚴重的凹陷情況，導致壓力容器在工作情況下無法正常運轉。因此，在對壓力容器相關部件實施焊接的過程中，相關制造人員應該有效控制焊接角度以及焊接的速度，并且對焊接電流進行必要的調整，減少由于焊接件在焊接施工過程中出現的焊接熔化問題。

2.2 壓力容器焊縫內部存在缺陷

如果壓力容器內部在焊接過程中出現點狀或者條狀的夾渣物質，可能會導致壓力容器實際應用過程中在焊縫內產生較多的氣孔，此時，會導致壓力容器出現較大的裂紋，對后續壓力容器使用過程中的安全性造成負面影響。此外，夾渣在焊接操作過程中可能會出現在焊縫內殘留的熔渣物質，一般這類熔渣物質包括非金屬或者金屬兩種類型，如果制造人員沒有及時采用有效手段對坡口位置進行清潔處理，則可能會導致金屬銹斑或者水分的殘留情況，且制造人員還需要在焊接操作過程中對焊條進行烘焙處理，并按照對應的工藝規范進行施工，如果壓力容器控制效果不當，則可能會到最后焊芯出現較大的焊渣殘留問題。此外，如果焊接制造人員對焊劑以及焊條烘焙的過程中產生的偏差，也可能會導致焊芯出現銹蝕或者藥品產生脫落的情況，這些都是熔渣產生的主要原因。熔渣的存在必然會導致焊接環境中存在大量的氣泡，氣泡的存在必然會導致熔質凝固后產生大量的氣孔，氣孔也會導致焊縫的實際強度發生降低，并且焊縫本身的金屬致密性也會有所下降。考慮到焊接溫度以及焊接強度會受到外部因素的影響，焊接過程中未焊透或者未熔化等問題的存在，也會導致壓力容器焊接質量的顯著下降。一般而言，焊接電流小、速度快或者鈍邊太厚都會導致焊縫本身的連續性面臨較大的問題，且焊縫本身產生突變或者斷裂的情況也會導致壓力容器各個焊接零部件出現較為嚴重的裂紋，影響壓力容器實際實施過程中的標準工況。

2.3 壓力容器焊縫表面存在缺陷

焊縫裂紋的存在也是壓力容器在焊接過程中需要注意的重點問題，考慮到壓力容器焊縫表面的缺陷存在可能會導致壓力容器本身工作性能的顯著降低，甚至會導致安全事故的出現，一般出現這種情況，焊縫裂紋包括冷裂紋以及熱裂紋兩種情況，而導致焊縫裂紋的影響因素主要是熔點本身雜質的參與導致焊接溫度的改變，這部分雜質的存在在外部拘束力的影響下，會導致壓力容器本身的金屬出現凝固或者收縮的情況，且在應力的作用下會形成結晶中心，考慮到這種情況金屬本身的凝固效率較低，且強度不足，容器在凝固過程中會產生較大的縫隙，導致后續焊縫在固化階段出現較多的裂紋，這種熱裂紋的存在也會導致焊縫的中心位置上出現嚴重的裂紋問題。而這一裂紋的產生必然會對壓力容器本身的質量產生極為嚴重的負面影響。

3 控制壓力容器焊接質量的有效策略

3.1 嚴格把控焊接材料

在壓力容器焊接的操作過程中，相關制造人員應該充分重視焊接材料選用對焊接質量的重要性，由于焊接質量與焊接材料直接相關，對焊接材料產生的影響作為獨立影響因素存在，其對焊接質量產生的負面影響主要包括工藝上的改變以及技術上的改變，在焊接工作實際實施的過程中，焊接人員應該具有較高的焊接水平與焊接資質，并且可以對焊接材料進行有效的遴選和判斷，作為焊接材料的基本標準，應該獲得相應的合格證書，且按照我國對焊接材料判斷的基本標準以及要求，在焊接材料選擇的過程中，需要確定焊接材料制造的基本標準與要求。此外，在焊接材料選擇上，還需要考慮壓力容器后續投入使用后可能會面臨的外部影響因素，并在焊接過程中按照既定標準實施焊接操作。在壓力容器投入使用與之前，技術人員還需要對其中包含的各項信息進行充分的判斷，并且結合焊接材料的保管環節、選擇工序以及實施方法進行控制，在材料質量控制的過程中確定最佳的焊接要求，并且通過隨機抽樣的方式對焊接容器的使用性能以及質量進行評估，將檢查合格后的材料按照對應的管理辦法落實入庫管理手續，在入庫操作完成后，還需要按照材料本身的類型、批次等分類條件實施歸類存放，并確保在后期使用過程中能夠按照規定的溫度以及焊接要求實施必要的質量控制，對焊條、焊劑等進行烘干和保存，考慮到從烘箱直接取出焊條后，可能會由于藥皮本身的吸水性而產生表面濕潤的問題，這種情況會導致焊接質量面臨較大的外部挑戰，在焊接材料選用過程中，如果沒有一次性直接取出對應的焊接材料，則應該確保剩余部分的焊接材料入庫存儲。

3.2 焊接工藝控制

在實施壓力容器焊接操作前，焊接技術人員還應該充分了解非受壓元件以及受壓元件的施工要求，并在焊接過程中，對相關元件的操作流程進行必要的工藝評定，了解不同焊接元器件的焊接方式、焊接功能、焊接控制方法，了解焊接前是否應該進行必要的預熱處理，并且對實施的工藝方案進行合理的判斷，在對應步驟實施后，再落實焊接工藝涉及的相關步驟以及流程。在實施焊接的過程中，接頭本身的性能往往會由于焊接能量以及規范參數的限制而出現焊接控制失效的問題，接頭的焊接能量與規范參數也會在低溫鋼、不銹鋼、低合金焊接控制中進行調整，在焊接過程中，需要提前進行預熱操作，避免焊接后出現嚴重的裂紋情況。在焊后還冷或者溫度控制的過程中，也可以通過有效的技術控制減少裂紋的產生，焊接技術人員需要對焊接過程中的電流、電壓等相關參數進行必要的焊接控制，動態化確定焊接中涉及的相關電學參數，任何焊接過程中質量控制參數的改變都可能會導致焊縫出現質量不均的問題。例如，如果焊接電壓較低，但是焊接大電流較大，可能會導致焊縫本身的深度出現顯著增加，且焊接寬度的降低也會導致焊接部件產生脫落的情況，此時，需要焊接技術人員對電流大小進行精確控制和調整，減少外部隱患以及安全問題的產生。

3.3 焊接后質量控制

在焊接流程完成以及實施后，技術人員還需要對焊接的成果進行精確檢驗，對影響焊接質量的相關因素進行精確判斷，具體考慮自然因素、人為因素產生的外部影響，并且將這部分因素作為檢驗的范疇標準。為了充分提升壓力容器本身的工作性能，在焊接完成后，焊接人員需要對容器進行全面的檢查判斷，檢查過程中的精細程度可以作為壓力容器、工作能力的質量評估要求，為了充分判斷焊接質量，可以通過外觀檢驗、耐壓檢驗、無損探傷的操作，無損探傷主要是對無法直接看到的裂紋進行技術性探查，減少殘余應力的存在對壓力容器質量所產生的影響，在外觀檢驗的過程中，還需要對壓力容器的外觀進行精確的判斷和檢查，排除肉眼可以發現的表面缺陷，如果存在壓力容器未融合或者未焊透的情況，則需要及時對壓力容器的尺寸、標準、參數進行規范化檢驗，當尺寸驗證不符合標準要求的情況下，技術人員還需要及時對焊接部件進行檢修管理，并且對裂紋的尺寸進行精確化測量，如果裂紋在標準范圍內可以通過打磨的方式進行處理，如果裂紋本身的尺寸超出的基本的標準范圍，則需要通過補焊的操作進行控制。如果壓力容器在使用的過程中已經出現了裂紋，裂紋本身的尺寸超過了標準范圍，則需要通過補焊的方式進行處理。采用上述3 種質量檢測方式在很大程度上可以在焊接完成后對壓力容器的質量進行評估，盡可能減少可能存在的安全隱患問題。

3.4 做好焊接技術人員培訓工作

除了實施上述的質量控制，壓力容器焊接還需要加強對技術工種的培訓工作，壓力容器地焊接在很大程度上會受到外部因素的影響，只有充分加強焊接技術人員的培訓，才能夠最大化提升壓力容器的工作效果。可以邀請大型企業具有豐富專業壓力容器焊接經驗的技術人員參加培訓工作，并且在培訓實施之前，需要充分審查焊接工作人員的工作資質，確保工作人員可以具備優秀的實踐能力以及知識儲備，并且在培訓的過程中對相關的工作流程進行細化，然后對細節步驟進行優化處理，確保參與培訓的焊接技術人員可以在培訓中有所收獲，掌握焊接的基本操作流程與控制方法。

4 結語

綜上所述，在現代化壓力容器制造工藝流程中，焊接工作是確保壓力容器正常使用的必要保障，也是提升焊接工作水平的有效方法。因此，壓力容器的焊接質量控制應該結合焊接的工藝流程中可能面臨的實際問題進行分析，為了解決焊接質量問題，需要對焊接工藝以及焊接材料進行必要的管控，并且在焊接結束后，對壓力容器進行充分的質量檢測，盡可能減少安全隱患的存在。此外，需要充分加強對焊接技術人員的培訓管理工作，從根本上提高壓力容器的質量，減少外部隱患的存在，只有在充分提高焊接技術市場競爭力的基礎上，才能夠確保我國工業化發展進程穩步推進。