薄 磊

海洋石油工程股份有限公司 設(shè)計(jì)公司

壓力容器焊接常見缺陷及防治措施探討

薄 磊

海洋石油工程股份有限公司 設(shè)計(jì)公司

隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，壓力容器已在石油化工工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中得到廣泛運(yùn)用。壓力容器的焊接質(zhì)量與壓力容器的強(qiáng)度、致密性、使用壽命密切相關(guān)。同時(shí)，在壓力容器焊接中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷對(duì)焊接容器的穩(wěn)定性以及工作均會(huì)造成巨大的影響。因此，研究和探討壓力容器焊接常見缺陷及防治措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章對(duì)壓力容器在焊接中常見的質(zhì)量缺陷進(jìn)行了介紹，對(duì)產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

壓力容器；焊接；缺陷

伴隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，壓力容器已經(jīng)發(fā)展成現(xiàn)代典型的全焊接結(jié)構(gòu)。壓力容器制造中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是壓力容器的焊接。一旦焊接中存在問(wèn)題，就可能出現(xiàn)事故，后果不堪設(shè)想。因此，壓力容器的焊接一定嚴(yán)格按照科學(xué)方法操作，控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以確保壓力容器的安全運(yùn)行。同時(shí)，壓力容器的安全不僅是保障人民財(cái)產(chǎn)安全，而且對(duì)加速我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)也有非常重要的意義。

1 壓力容器焊接安全的重要性

焊接在壓力容器的制造的工作量中占有相當(dāng)大的比例，是壓力容器制造中一個(gè)關(guān)鍵工藝。焊接質(zhì)量的好壞和焊接接頭可靠性都直接影響著焊接容器的質(zhì)量，影響容器的可靠性和安全性除了是材料檢驗(yàn)，最為主要的就是焊接。因此，焊接也是壓力容器制造中最為嚴(yán)格的工序，也是對(duì)壓力容器質(zhì)量和安全性保障的關(guān)鍵，所以對(duì)焊接工作必須嚴(yán)格認(rèn)真。

2 壓力容器常見焊接缺陷及產(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，其中外部缺陷通常可以通過(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)。常見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。

2.1 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。

2.2 氣孔

所謂氣孔，就是在焊接過(guò)程中由于熔池中的氣泡在凝固時(shí)沒(méi)有及時(shí)逸出而導(dǎo)致形成的空穴。坡口邊緣不干凈，有水份、油污和銹跡；焊條或者是焊劑沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烘焙以及焊芯銹蝕等都會(huì)引起產(chǎn)生氣孔問(wèn)題。除此之外，熔渣粘度過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致氣泡不能夠透過(guò)熔渣被阻擋在焊接金屬表面附近也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔。

2.3 裂紋

壓力容器容易出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)原因是焊接裂紋，這對(duì)壓力容器的破壞是非常厲害的。焊接裂紋的產(chǎn)生，是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中焊接應(yīng)力和其他因素共同作用導(dǎo)致壓力容器材質(zhì)脆弱，致使焊接部位的金屬原子遭到破壞，原本應(yīng)有的原子結(jié)合力失去作用，這樣壓力容器的焊接處就會(huì)出現(xiàn)裂紋，而且產(chǎn)生的裂紋還會(huì)越來(lái)越大。工業(yè)中比較常見的裂紋類型有冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂等裂紋。

2.4 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。

3 壓力容器焊接常見缺陷的控制措施

3.1 氣孔與夾渣的控制

一定要清除解決氣孔與夾渣的焊接缺陷。防止發(fā)生焊接氣孔的措施是：篩選適宜的焊接電流與焊接速率；仔細(xì)處理坡口邊緣的水份、油污與銹跡；嚴(yán)厲依照規(guī)則保存、處理與焙烘焊接素料；腐敗焊條不能用；如果焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時(shí)，保證掌控在運(yùn)用領(lǐng)域之內(nèi)。埋弧焊時(shí)，要采用適宜的焊接工藝參數(shù)，尤其是薄板自動(dòng)焊，焊接速度要減少些。制止焊接夾渣的措施包含：對(duì)坡口分寸實(shí)行適宜的篩選，仔細(xì)整理坡口的邊緣部位，并采取適宜的焊接電流與焊接的速率。

3.2 裂紋的控制

在上文所描述的眾多壓力容器焊接缺陷中，裂紋屬于危害性比較大的一種缺陷。焊接裂紋的成因復(fù)雜各異，且不可預(yù)見，因此在焊接過(guò)程中要對(duì)裂紋予以高度重視，嚴(yán)格避免裂紋缺陷的產(chǎn)生。常用的控制裂紋產(chǎn)生的對(duì)策有：對(duì)焊接工藝的參數(shù)、冷卻速度、焊縫形狀系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并多使用小電流進(jìn)行多層多道焊接，從而避免裂紋出現(xiàn)在焊縫中心。

3.3 未焊透、未熔合的控制

針對(duì)未焊透和未熔合的缺陷，最佳的處理方式是進(jìn)行一定的補(bǔ)焊。未焊透缺陷通常的發(fā)生位置在手工焊和自動(dòng)焊的交界處，允許有一定的缺陷誤差，只要缺陷在可允許的范圍之內(nèi)，就可以不進(jìn)行補(bǔ)焊。未熔合缺陷在焊縫和坡口交界處位置發(fā)生的幾率更高，需要保證焊接電流和焊接速度得到嚴(yán)格控制，注重對(duì)坡口表面油污的清理，并在焊接過(guò)程中對(duì)焊接坡口兩側(cè)的熔合情況予以密切關(guān)注，及時(shí)進(jìn)行糾正。

3.4 焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)于壓力容器的厚度和壓力容器使用途徑，要制定有針對(duì)性的焊接工藝規(guī)程和選擇合理的焊接材料，要對(duì)壓力容器接縫坡度和形狀進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)需要精確焊接參數(shù)，將焊接性能參數(shù)化。

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。

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