（南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，四川 南充 637131）

鍋爐是利用燃料釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)（溫度、壓力）和品質(zhì)的水或蒸汽的設(shè)備[1]。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽能通過汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能從而驅(qū)動動力機(jī)械運(yùn)動或驅(qū)動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，在船舶、礦產(chǎn)開采、火電站等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。鍋爐是承壓類的特種設(shè)備，一旦發(fā)生爆炸，會對企業(yè)和社會造成巨大損失[2]。焊接是鍋爐制造中的重要工作，約占整個(gè)工作量的30%，很多鍋爐爆炸事故是由焊接質(zhì)量問題造成的，因此對鍋爐進(jìn)行焊接質(zhì)量控制，是保證其安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作[3]。

1 鍋爐焊接存在的問題

1.1 夾渣

夾渣是焊縫中存在的彌散狀或散狀的非金屬夾渣物。夾渣缺陷的成因主要有鍋爐未清理干凈，存在的雜質(zhì)落入焊縫中，或者是焊接電流小，焊接速度快，造成金屬熔池溫度低，冷卻速度快，導(dǎo)致焊渣未及時(shí)浮出熔池就開始凝固。此外，坡口設(shè)計(jì)加工、焊條選擇、焊工焊接操作等均會造成夾渣。

1.2 氣孔

氣孔是焊接時(shí)熔池中的空氣、保護(hù)氣體、焊接中生成的氣體未在金屬凝固前及時(shí)排出，在焊縫金屬凝固后殘留在其表面或內(nèi)部而形成的空穴。氣孔會使鍋爐致密性降低，造成應(yīng)力集中，影響鍋爐的強(qiáng)度、沖擊韌性、彎曲性能、承載能力等力學(xué)性能。焊接電流強(qiáng)、焊接速度快、坡口區(qū)域未清理干凈、焊條潮濕、母材厚度大等均易造成氣孔。

1.3 裂紋

焊接裂紋是焊縫金屬在焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，使焊接接頭中金屬原子間的結(jié)合遭到破壞而形成新的界面而造成的縫隙。鍋爐在裂紋處為應(yīng)力集中點(diǎn)，裂紋擴(kuò)展會造成鍋爐開裂甚至爆炸，裂紋是焊接缺陷中危害最大的一種。造成焊接裂紋的原因主要有母材中含有較多雜質(zhì)、焊接環(huán)境低溫潮濕、焊接方法和工藝不合理等。

1.4 未熔合和未焊透

未熔合是指焊縫金屬與母材之間未完全熔化和結(jié)合的現(xiàn)象。未焊透是焊接時(shí)接頭根部未完全熔透，焊縫金屬未完全進(jìn)入焊接接頭根部的現(xiàn)象。未熔合和未焊透會對鍋爐造成嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，其原因主要有坡口尺寸不合理、焊接間距太大、層間及焊根沒有清理干凈、焊接電流過小、焊接速度過快等。

2 鍋爐焊接的質(zhì)量控制

2.1 焊接工藝評定

為保證焊接工作的有序開展，提高焊接質(zhì)量，在對鍋爐進(jìn)行焊接前，首先要進(jìn)行工藝評定。焊接工藝評定指根據(jù)鍋爐產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對試件進(jìn)行試驗(yàn)和檢驗(yàn)，考察其焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法、焊接人員等內(nèi)容，驗(yàn)證焊接工藝的正確性。由焊接工程師編制焊接工藝指導(dǎo)書并主持評定工作，焊接責(zé)任工程師對其制定的焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行審核，由本單位技能熟練的焊工使用本單位焊接設(shè)備焊接試件，焊接實(shí)驗(yàn)室對焊縫試板進(jìn)行外觀檢查、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、無損探傷等檢測試驗(yàn)，并由焊接工程師對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評定。鍋爐殼體的環(huán)縱焊縫、接管、法蘭及受壓元件上的吊裝焊、點(diǎn)固焊、組裝焊點(diǎn)等均要進(jìn)行焊接工藝評定。

2.2 焊接材料控制

焊接材料是指焊接消耗的焊條、焊絲、焊劑、金屬粉末等材料的通稱。鍋爐壓力容器焊接材料的控制主要包括材料的選用、采購、驗(yàn)收、保管等方面。在進(jìn)行焊接材料的選用的時(shí)候，要結(jié)合具體的焊接工藝和焊接要求，充分考慮材料的力學(xué)性能和化學(xué)性能。

如為降低焊縫金屬的回火脆性，選用硅、錫、銻等元素含量較低的焊條。購買的焊接材料要選擇合格的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品要有焊接質(zhì)量保證書。焊接材料進(jìn)場時(shí)候，要檢查其表面情況及物理化學(xué)性能，確定材料的質(zhì)量與性能否達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，如焊條藥皮要與焊芯連接緊密，不出現(xiàn)偏芯的情況。焊接材料要按照種類、牌號、批次、規(guī)格、入庫時(shí)間分類堆放，要進(jìn)行明確的場地劃分，同時(shí)要保證場地的溫度和濕度符合要求，防止材料受潮或腐蝕，使用之前要對其進(jìn)行復(fù)檢及烘干處理。

2.3 焊接過程優(yōu)化

焊接過程的優(yōu)化包括對焊接設(shè)備的管控、焊接方法的選擇、焊接檢驗(yàn)的管理等。焊接設(shè)備包括電焊機(jī)、焊接工藝裝備和焊接輔助器具等。焊接設(shè)備穩(wěn)定的工作性能對焊接質(zhì)量有重要影響，焊接前要對設(shè)備型號、焊炬、電纜、氣管進(jìn)行全面檢查，焊中要檢查設(shè)備運(yùn)行是否正常，安排專業(yè)人員對焊接設(shè)備進(jìn)行管理，定期保養(yǎng)和維修，保證設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

鍋爐的焊接技術(shù)主要有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護(hù)焊，焊接過程中要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的焊接參數(shù)，焊后要進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，檢測焊件外形尺寸是否符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是否有夾渣、氣孔、裂紋等質(zhì)量缺陷。用水為介質(zhì)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)鍋爐是否有漏水或異常情況，利用射線探傷、超聲波探傷、滲透探傷、磁粉探傷等無損檢測方法檢測焊縫質(zhì)量。

2.4 焊接人員管理

焊接人員是焊接工作的直接實(shí)施者，主要指焊接操作人員，其技術(shù)水平是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。應(yīng)按照《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》對操作人員進(jìn)行專業(yè)知識和操作技能的培訓(xùn)，以取得鍋爐特種設(shè)備操作人員資格證(焊接)焊工合格證書。加強(qiáng)對焊接操作人員的繼續(xù)教育，讓其充分認(rèn)識到焊接質(zhì)量對鍋爐安全性能的影響，明確焊接工作的重要意義，加強(qiáng)對人員責(zé)任意識和敬業(yè)精神的培養(yǎng)。建立焊工檔案，制定考核機(jī)制，從理論水平、操作技能、綜合素質(zhì)等方面對人員進(jìn)行綜合評定，設(shè)立獎(jiǎng)懲制度，淘汰不合格人員，提高技術(shù)人員工作積極性。

3 結(jié)語

鍋爐的安全運(yùn)行和使用壽命受焊接質(zhì)量的影響，焊接過程中易出現(xiàn)夾渣、氣孔、裂紋、未熔合和未焊透等問題。要評定焊接工藝，確定最佳焊接方案；控制焊接材料，注重材料的選用、采購、驗(yàn)收、保管；優(yōu)化焊接過程，加強(qiáng)對焊接設(shè)備、焊接檢驗(yàn)的管理；落實(shí)焊接操作人員培訓(xùn)和考核制度，提高其技能水平和綜合素質(zhì)。