翟躍光 趙慶立

沈陽(yáng)東方鈦業(yè)股份有限公司

淺析壓力容器焊接常見(jiàn)缺陷及防治措施

翟躍光 趙慶立

沈陽(yáng)東方鈦業(yè)股份有限公司

壓力容器做為石油化工工業(yè)、能源工業(yè)和物料貯運(yùn)等的重要設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要利用價(jià)值。壓力容器的焊接質(zhì)量對(duì)壓力容器質(zhì)量具有重要影響，一旦焊接出現(xiàn)缺陷，就為今后的設(shè)備使用埋下安全隱患。基于此本文列舉了壓力容器常見(jiàn)焊接缺陷及產(chǎn)生原因，最后提出了壓力容器焊接缺陷的預(yù)防措施。

壓力容器；常見(jiàn)缺陷；防治措施；焊接缺陷；石油化工工業(yè)

壓力容器是指盛裝液體或者氣體并承載一定壓力的密閉設(shè)備。壓力容器包括貯運(yùn)容器、反應(yīng)容器、換熱容器和分離容器等。焊接工作廣泛應(yīng)用與壓力容器的制造工序中，研究表明90%的壓力容器事故由其焊接缺陷所導(dǎo)致。因此，控制焊接質(zhì)量是壓力容器致密性和強(qiáng)度的保證，有助于壓力容器正常、安全工作并提高使用壽命，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

一、壓力容器常見(jiàn)焊接缺陷及產(chǎn)生原因

根據(jù)缺陷分布的位置不同，壓力容器的焊接缺陷可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷，其中外部缺陷通?？梢酝ㄟ^(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)。常見(jiàn)的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊縫形狀和尺寸不合要求、表面飛濺、咬邊等。內(nèi)部缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等，其中裂紋是影響壓力容器最致命的缺陷，是必須檢測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

(一)咬邊

咬邊是指焊縫邊緣的凹陷。咬邊通常是由于焊接工藝參數(shù)選擇不正確或者操作不當(dāng)引起。產(chǎn)生咬邊的主要原因有：操作方法不當(dāng)，焊接規(guī)范選擇不對(duì)，比如電弧過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)條方式和角度不當(dāng)、電流過(guò)大、坡口兩側(cè)的停留時(shí)間不合適等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，焊絲偏移中心的距離太大會(huì)導(dǎo)致熔池停留時(shí)間增加而產(chǎn)生咬邊，同時(shí)焊速過(guò)快會(huì)導(dǎo)致收弧后不能填滿弧坑。

(二)氣孔

氣孔主要是指熔池當(dāng)中的氣泡在出現(xiàn)凝固之前沒(méi)有及時(shí)散發(fā)出去，而是在焊接的縫隙處殘留，最后形成的空穴。氣孔的產(chǎn)生會(huì)使焊縫金屬的致密性受到影響。氣孔產(chǎn)生的根本原因是外界氣體或者焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入熔池，在熔池凝固前沒(méi)及時(shí)逸出而造成的。導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的原因有：坡口邊緣不干凈，有銹跡等；焊條或者焊劑未按照操作規(guī)定烘焙；氣泡無(wú)法通過(guò)熔渣；焊接速度太快；焊接電壓過(guò)高；焊接的環(huán)境比較潮濕等。

(三)夾渣

夾渣的形成主要是因?yàn)樵诤缚p處殘留了一些熔渣。夾渣的存在具有較大危害，會(huì)極大地降低焊縫的強(qiáng)度和致密性。夾渣產(chǎn)生的主要原因有：焊縫的邊緣有氧割或碳弧氣泡殘留的熔渣；焊接時(shí)速度太快；焊接時(shí)坡口角度選擇不合理；焊接時(shí)電流不夠。此外，在選用堿性焊條時(shí)，也可能會(huì)因?yàn)闃O性不正常或者電弧過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)夾渣的缺陷。

(四)未焊透、未熔合

未熔透、未熔合都是比較嚴(yán)重的焊接缺陷，會(huì)使焊縫的強(qiáng)度降低，甚至?xí)?dǎo)致裂紋產(chǎn)生，從而發(fā)生事故。其中，在焊接時(shí)，當(dāng)接頭根部未完全熔透便會(huì)出現(xiàn)未焊透的現(xiàn)象，而當(dāng)焊縫與焊件之間或者焊件與焊縫金屬之間有一些部位沒(méi)有溶透時(shí)便會(huì)出現(xiàn)未熔合的現(xiàn)象。通常造成這些問(wèn)題出現(xiàn)的原因是電弧過(guò)長(zhǎng)、焊條的直徑太大、電流過(guò)小、坡口表面被氧化和有油污、焊件裝配間隙或者坡口角度過(guò)小、封底焊清潔不徹底等。

(五)焊瘤

在焊接過(guò)程中，金屬溢流到加熱不足的母材或前道焊縫上，金屬凝固時(shí)，在自身重力作用下金屬形成的微小疙瘩就是焊瘤。焊瘤不能和母材或者前道焊縫熔合。如果焊瘤位于內(nèi)部，會(huì)降低強(qiáng)度、減少有效截面積，影響美觀。焊瘤產(chǎn)生的主要原因是運(yùn)條不均而造成熔池溫度過(guò)高，液態(tài)金屬凝固后緩慢下墜而在焊縫表面形成焊瘤。立、仰焊時(shí)，焊接電流過(guò)大、電弧過(guò)長(zhǎng)也可能出現(xiàn)焊瘤。

(六)裂紋

裂紋是指在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用使得金屬材料的原子結(jié)構(gòu)被破壞而形成新的界面，從而產(chǎn)生縫隙。壓力容器的焊接裂紋是一種危害性極強(qiáng)的缺陷。壓力容器結(jié)構(gòu)的破壞大多從裂紋處開(kāi)始。裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。

二、壓力容器焊接缺陷的預(yù)防措施

壓力容器的焊接缺陷會(huì)導(dǎo)致壓力容器的強(qiáng)度、致密性等受到影響，使得使用壽命縮短，會(huì)對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成不良影響。

通過(guò)對(duì)焊接缺陷的原因進(jìn)行分析，可以有針對(duì)性地進(jìn)行解決和預(yù)防，有效提高壓力容器的質(zhì)量和安全水平。企業(yè)可以從以下方面來(lái)減少焊接缺陷的產(chǎn)生：

(一)提高焊工技能

一些焊接缺陷是由于焊接人員的勞動(dòng)技能不嫻熟或操作不規(guī)范造成的，因此需要提高焊工的勞動(dòng)素質(zhì)。(1)需要聘用獲得國(guó)家承認(rèn)的上崗證的焊工；(2)針對(duì)各自企業(yè)的實(shí)際情況來(lái)培訓(xùn)焊接人員，直至培訓(xùn)考核合格后才能上崗；(3)持續(xù)地對(duì)焊接人員的勞動(dòng)素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果較差或者不穩(wěn)定的加強(qiáng)培訓(xùn)。

(二)焊接工藝選定及焊接規(guī)范制定

焊接工藝是控制壓力容器焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在焊接前，企業(yè)應(yīng)當(dāng)綜合評(píng)估焊接工藝，根據(jù)自身實(shí)際情況，對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，不建議直接照搬其他企業(yè)的焊接工藝。

在選定好合適的焊接工藝后，必須依據(jù)相應(yīng)的焊接工藝制定詳細(xì)的焊接規(guī)范，以便于焊接人員操作。焊接規(guī)范應(yīng)當(dāng)根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)要求、焊接工藝來(lái)制定。焊接人員必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行焊接，對(duì)焊接的每一道工序負(fù)責(zé)。

(三)正確選取、保存焊接材料

焊接材料必須選擇有質(zhì)量保障的廠家。同時(shí)焊接材料的各個(gè)方面質(zhì)量必須符合國(guó)家的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。焊條的化學(xué)成分與焊體成分需符合要求。焊材庫(kù)人員需遵循《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》(JB3223-83)進(jìn)行管理，保證焊材滿足使用要求。

(四)焊接過(guò)程控制

焊接前應(yīng)當(dāng)確定焊縫的組隊(duì)間隙、鈍邊的大小、坡口的清潔等符合要求。在焊接中，注意：(1)盡量不選擇十字焊縫；(2)不允許強(qiáng)力組裝；(3)需焊接臨時(shí)吊耳和拉筋的墊板，需將墊板割除后的焊瘤打磨光滑。焊接后，進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，包括外觀檢測(cè)、無(wú)損探傷、耐壓測(cè)試及致密性試驗(yàn)。

壓力容器的質(zhì)量與焊接質(zhì)量密切相關(guān)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的實(shí)際情況，找出對(duì)焊接的不利因素，對(duì)勞動(dòng)者加強(qiáng)培訓(xùn)，對(duì)焊接材料、焊接工藝和規(guī)范、焊接過(guò)程控制等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，可有效保證壓力容器的焊接質(zhì)量。壓力容器焊接缺陷的防治既要注重從預(yù)防和控制兩個(gè)方面入手，也要從工藝的升級(jí)以及各項(xiàng)管理制度、工藝規(guī)范的執(zhí)行方面入手。只有把握好各個(gè)環(huán)節(jié)，才能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。

[1]劉洪杰，韓慶元.壓力容器焊縫缺陷的檢測(cè)和分析[J].一重技術(shù)，2011，(1).

[2]顧鵬展.壓力容器焊接缺陷的產(chǎn)生和防治措施[J].科技信息，2007，(36).