孟 輝，張春芳

（遼寧豪耐思石化裝備有限公司，遼寧沈陽 110141）

0 引言

壓力容器是一種密閉設(shè)備，主要用來盛裝氣體或液體，并且具有承載一定壓力的能力?，F(xiàn)實(shí)中，壓力容器在石油化工、冶金、機(jī)械等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。為了保障壓力容器的使用安全性，對容器制造質(zhì)量提出了較高的要求，必須確保其強(qiáng)度和氣密性符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。要落實(shí)這一點(diǎn)，就必須對壓力容器的焊接質(zhì)量加強(qiáng)控制，焊接質(zhì)量不僅是壓力容器制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而且對容器是否可以安全穩(wěn)定工作至關(guān)重要。

在實(shí)際工作中，因?yàn)槭艿礁鞣N主、客觀因素的影響，壓力容器焊接中經(jīng)常會出現(xiàn)一些缺陷，如咬邊、氣孔、夾渣等。這些缺陷輕則導(dǎo)致容器發(fā)生泄漏和破裂，重則可能導(dǎo)致爆炸等事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，分析壓力容器常見焊接缺陷的產(chǎn)生機(jī)理，采取切實(shí)有效的防治措施意義重大。

1 控制壓力容器焊接缺陷的意義

壓力容器屬于承壓設(shè)備。在壓力容器的制造過程中，焊接工作量占30%以上的比重，焊接質(zhì)量對壓力容器的使用安全性有著巨大的影響。實(shí)踐調(diào)查證明，在所有壓力容器事故中，90%以上都與焊接缺陷有關(guān)。因此，對壓力容器的焊接質(zhì)量加強(qiáng)控制，確保容器具有足夠的強(qiáng)度和氣密性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 壓力容器常見焊接缺陷的產(chǎn)生

（1）咬邊(圖1)。壓力容器焊接過程中，焊接縫隙邊緣出現(xiàn)凹陷，即咬邊。出現(xiàn)咬邊的原因主要有焊接規(guī)范選擇不正確、焊接操作方法運(yùn)用不得當(dāng)?shù)取Ｍㄟ^實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)焊絲與中心偏離過大時，會造成熔池停留時間延長，可能會發(fā)生咬邊，同時焊接速度過快，也會導(dǎo)致收弧后不能及時填滿弧坑。

（2）氣孔。壓力容器焊接過程中，如果熔池中的氣泡沒有散發(fā)掉，在焊縫中存留下來，最終就會形成氣孔。氣孔是焊接縫隙內(nèi)殘留的空穴，會對焊縫金屬的嚴(yán)密性造成影響。氣孔產(chǎn)生的根本原因是外界氣體或焊接中產(chǎn)生的氣體進(jìn)到熔池內(nèi)部，這些氣體一旦沒有在熔池凝固前散發(fā)出來，就會形成空穴。氣孔的成因主要有3個方面：①氣泡無法通過熔渣，而焊接速度又過快，焊接環(huán)境不夠干燥；②坡口邊緣存在銹跡，沒有清理干凈；③焊條和焊劑應(yīng)該根據(jù)規(guī)定進(jìn)行烘焙，否則就可能產(chǎn)生氣孔。

圖1 咬邊

（3）夾渣。在焊接操作中，一旦焊縫中殘留有熔渣，就會產(chǎn)生夾渣缺陷。夾渣一旦產(chǎn)生，就會給容器的安全使用造成重要影響，因?yàn)樗鼤诤艽蟪潭壬辖档秃缚p金屬的強(qiáng)度和嚴(yán)密性，危害很大。產(chǎn)生夾渣的原因主要包括：焊接速度過快、焊縫邊緣存在因氧割或碳弧氣泡殘留的熔渣、焊接坡口角度選擇不當(dāng)、焊接電流不充足等。此外，如果使用堿性焊條，也可能因極性異常等原因產(chǎn)生夾渣。

（4）未焊透、未熔合。是壓力容器的嚴(yán)重焊接缺陷，會極大削弱焊縫強(qiáng)度，甚至可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。進(jìn)行焊接操作時，如果接頭的根部沒有完全熔透，就會造成未焊透，如果焊縫與焊件之間個別部位沒有完全熔透，就會造成未熔合。一般而言，造成這類焊接缺陷的主要原因可以歸納為：焊條直徑過大、坡口表面出現(xiàn)氧化或存在油污、電弧過長、焊接裝配間隙過小等。

（5）焊瘤。進(jìn)行焊接操作時，如果金屬發(fā)生溢流，一旦凝固，就會在自身重力的影響下形成微型疙瘩，即所謂的焊瘤。因?yàn)楹噶鰺o法與母材或焊縫融合，它如果存在內(nèi)部，就會導(dǎo)致強(qiáng)度減小，并降低有效截面的面積，影響整體美觀。焊瘤產(chǎn)生的主要原因是運(yùn)條速度不夠均勻，造成熔池溫度過高，液體金屬在凝固后會因?yàn)橹亓ο聣?，在焊縫上產(chǎn)生焊瘤。

（6）裂紋。焊接壓力容器時，在焊接應(yīng)力和其他致脆因素的共同作用下，金屬材料的結(jié)構(gòu)被損壞并形成新界面，進(jìn)而出現(xiàn)縫隙。焊接裂縫會對壓力容器的安全使用產(chǎn)生巨大危害。經(jīng)過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，很多容器的結(jié)構(gòu)破壞都是從裂紋處開始，裂紋分熱裂紋和冷裂紋兩類。熱裂紋主要指焊縫金屬從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的裂紋，一般出現(xiàn)在焊接后，能夠被清楚地觀察到，而且會沿焊縫分布；冷裂紋是在焊接金屬冷卻過程中或冷卻后產(chǎn)生，主要分布在應(yīng)力集中區(qū)域，主要是接頭處受到較大拘束應(yīng)力或在熱影響區(qū)域內(nèi)形成淬硬組織造成的。

3 壓力容器常見焊接缺陷的防治措施

（1）咬邊的防治措施。①合理控制焊接電流；②合理使用運(yùn)條方式，控制運(yùn)條速度；③焊接操作時，采用合適的焊條傾斜角度；④合理控制焊接電弧長度；⑤使用埋弧焊焊接壓力容器時，應(yīng)合理選擇焊接工藝及參數(shù)。

（2）氣孔的防治措施。①嚴(yán)禁使用低氫型焊條和藥皮脫落或變質(zhì)的焊材；②合理控制焊接速度和電弧長度；③在焊接前徹底清理坡口，確保不存在鐵銹、油污或水分等雜質(zhì)；④使用埋弧焊焊接壓力容器時，要對焊接工藝和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尤其是焊接薄板時，應(yīng)重點(diǎn)控制焊接速度；⑤焊接前對焊條和焊劑進(jìn)行烘干處理，并采取相關(guān)措施確保其不會再次吸水。

（3）夾渣的防治措施。①焊接操作前，徹底清理坡口，確保不會存在熔渣；②采用合理的運(yùn)條擺動方式；③合理確定坡口尺寸和角度；④合理控制焊接電流和焊接速度，使其維持在正常的范圍之內(nèi)；⑤如果采用多層焊接方式，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測坡口兩邊的熔化狀況，每焊一層都徹底清理焊渣；⑥埋弧焊操作，要避免出現(xiàn)焊點(diǎn)偏移問題。

（4）未焊透與未熔合的防治措施。①合理控制焊接電流和速度；②對焊接坡口進(jìn)行徹底的清理，確保不存在氧化層或油污等雜質(zhì)；③合理確定焊接構(gòu)件的坡口尺寸和角度；④在進(jìn)行封底根部的焊接操作時，要采用正確的運(yùn)條擺動方式。

（5）裂紋的防治措施。①合理控制焊接工藝參數(shù)；②適當(dāng)降低冷卻速度；③采取合理措施提升焊縫外形系數(shù)；④對于一些特殊情況，可以考慮將母材預(yù)先加熱到規(guī)定溫度，以強(qiáng)化焊接線的能量，降低結(jié)晶裂紋的出現(xiàn)幾率；⑤根據(jù)實(shí)際情況，分析導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生焊接裂紋的原因，采取針對措施加以控制。

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