壓力容器焊接質(zhì)量控制與管理

孫小剛

摘要：優(yōu)良的工序和加工質(zhì)量是保證壓力容器這種工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量的重要條件。而焊接是壓力容器制造中最重要的一個環(huán)節(jié)，是保證壓力容器致密性和強度的關(guān)鍵步驟，同時也是保證壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵點，保證焊接質(zhì)量，就能夠保證壓力容器的安全運行，延長壓力容器使用壽命?；诖吮疚膶毫θ萜骱附淤|(zhì)量控制與管理進行探討，一共參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接；質(zhì)量控制

引言

壓力容器是指盛裝氣體或液體，承載一定壓力，且壓力值及容積滿足有關(guān)規(guī)定的密閉設(shè)備，其承載的介質(zhì)通常為高壓、高溫、有毒或有腐蝕性、易燃或易爆的氣體或液體。壓力容器的失效會導致爆炸、高溫或有毒氣體或液體的釋放等惡性事件，對相關(guān)人員的生命安全造成威脅，并會造成巨大的財產(chǎn)損失及環(huán)境污染。壓力容器失效事故時有發(fā)生，很多是由于焊接接頭質(zhì)量問題造成的。保證焊縫的質(zhì)量對確保壓力容器產(chǎn)品安全具有重要作用。本文對壓力容器焊接質(zhì)量控制問題按焊接工藝、焊接材料、焊接人員技能及資質(zhì)控制、焊接環(huán)境要求、焊接實施過程控制、焊接完成后的檢驗等階段做了必要的論述。

1壓力容器焊縫的分類

壓力容器的承壓焊縫按GB150.1《壓力容器第1部分：通用要求》第4.5章節(jié)的規(guī)定分為ABCD共4類，見圖1。ASME第Ⅷ卷第一冊《壓力容器監(jiān)造規(guī)則》的UW-3章節(jié)也有類似規(guī)定，見圖2。

焊縫的詳細分類在GB150.1的4.5章節(jié)及ASME第Ⅷ卷的UW-3中有詳細表述，一般而言，容器筒體或封頭的縱縫、筒體與球形封頭的環(huán)縫屬于A類焊縫；筒體或接管之間的環(huán)縫及筒體與非球形封頭之間的環(huán)縫屬于B類焊縫；法蘭與接管或筒體及平蓋與筒體及接管的焊接通常屬于C類焊縫；筒體及封頭上的接管焊縫通常屬于D類焊縫。

通常情況下稱A、B兩類焊縫為主承壓焊縫，其中因A類焊縫接頭承受的拉應(yīng)力比B類焊縫接頭的更高，其焊接控制嚴格程度應(yīng)相對于B類更高。

2影響壓力容器焊接質(zhì)量的主要因素

2.1焊接人員影響因素

由于壓力容器自身功能的不同，對其進行焊接階段焊接人員所運用的焊接方式也不盡相同。就焊接人員手工作業(yè)來說，其主要包含焊條電弧焊以及氣體保護焊。而焊接人員對于焊接工作的態(tài)度以及自身所具備的專業(yè)素質(zhì)也會對焊接質(zhì)量造成一定影響。就目前來說，存在部分焊接人員缺乏正確的工作意識，不能按照相關(guān)管理規(guī)范進行一系列焊接操作行為，嚴重影響焊接的質(zhì)量。

2.2機械設(shè)備影響因素

壓力容器的焊接質(zhì)量一定程度上會受到機械設(shè)備的影響。假設(shè)機械設(shè)備具有非常強的機械化程度，同時能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制管理，或者具體操作流程相對比較復雜，則不能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。一般來說，機械設(shè)備自身的穩(wěn)定性、可靠性以及功能性都會對焊接質(zhì)量造成影響。

2.3焊接材料影響因素

焊接材料也對于壓力容器的焊接質(zhì)量造成影響。通常情況下，焊接工作所需要使用的焊接材料主要包含焊絲、保護氣體、焊條等相關(guān)材料。為了確保壓力容器的焊接質(zhì)量，需要加強對原材料的管理。然而，實際焊接階段，管理人員對焊接材料重視程度不足，導致焊接所使用的原材料質(zhì)量存在問題，或者質(zhì)量遠低于設(shè)計標準，不能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。

2.4焊接技術(shù)影響因素

由于壓力容器焊接操作對焊接技術(shù)具有比較強的依賴性，所以焊接技術(shù)也是影響焊接質(zhì)量的因素之一。而確保焊接質(zhì)量，則需要施工方案設(shè)計階段，對焊接流程進行合理設(shè)計，而后選擇合適的焊接技術(shù)。實際焊接階段，應(yīng)當嚴格依照參考圖樣，選擇預先確定焊接技術(shù)進行加工，確保整個焊接過程具有一定的謹慎性。不能出現(xiàn)焊接人員根據(jù)自身經(jīng)驗而隨意更改圖紙參數(shù)的行為，應(yīng)當依照相關(guān)管理規(guī)范對焊接工作進行全面管理。

3焊接質(zhì)量控制

3.1焊接工藝制定

焊接工藝應(yīng)由焊接工程師根據(jù)接頭形式、母材性能、生產(chǎn)車間實際情況，選擇適用的焊接方法及焊接參數(shù)制定。一般而言，有經(jīng)驗的焊接工程師擬定的焊接工藝通常是合理并適用的，但對新材料、新方法或前期無成熟經(jīng)驗的焊接工藝，必須經(jīng)過工藝試驗進行驗證該工藝是否具有較高的可操作性。在成熟經(jīng)驗的前提下，焊接工程師還須對擬定的焊接工藝進行評定，以驗證該工藝在本公司特定管理及技術(shù)水平下是否能焊制出完整致密且力學性能符合預期的焊接接頭。只有按相應(yīng)標準（ASME第Ⅸ卷《焊接》、NB/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》）評定合格的工藝才能用于生產(chǎn)，對產(chǎn)品受壓焊縫或與受壓件相焊的焊接工藝，嚴禁未經(jīng)評定直接用于生產(chǎn)。

3.2焊接材料的控制

按相應(yīng)制造標準，焊接材料必須滿足NB/T47018《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》等國內(nèi)焊接材料標準或ASMESFAXX等國外焊接材料標準要求。根據(jù)項目的具體要求，一般焊接材料入廠時還須逐批進行復驗，以確保焊接材料滿足要求。材料入廠后應(yīng)對儲存、運輸?shù)冗M行控制，控制要求應(yīng)滿足JB/T3223《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》的規(guī)定，對焊條、焊劑等，使用前需根據(jù)焊材性能選擇合適的溫度進行烘焙，烘焙后一直到使用前須控制在特定的保溫溫度下，以免受潮影響焊接質(zhì)量。

3.3焊接材料的選擇和檢驗

精湛的焊接工藝遠遠比不上焊接材料的選擇對焊接質(zhì)量的影響大。焊接材料的選擇要考慮綜合因素，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝、材料剛度等，根據(jù)不同的需要，選擇不同的材料和工藝。不同強度級別的材料焊接，原則上應(yīng)選擇低強度的焊接材料，特殊情況下可以采用高強度的焊接材料。焊縫金屬合金的選擇，要使其合金含量高于母材，控制焊材中的硅、氧等微量元素，使其具有較小的回火脆性，嚴格控制焊材中的含碳量，使其符合國家標準，含碳量在0.1%左右，使焊縫具有合格的抗裂性。在焊接前的檢驗程序中，要檢驗材料的質(zhì)量、焊縫組對的間隙、鈍邊的大小、坡口是否清理干凈，以免產(chǎn)生未焊透、焊瘤、氣孔等，影響壓力容器的質(zhì)量。焊接過程中，不要選用十字焊縫，相鄰筒節(jié)間的縱縫和封頭拼接焊縫與相鄰的筒節(jié)間的縱縫應(yīng)錯開，其焊縫中間線之間的外圓弧長一般大于筒體壁厚的三倍，并不小于100mm。清理坡口邊緣的水分和油污，嚴格按照規(guī)定保存和烘焙材料。焊條變質(zhì)、銹蝕甚至剝落時，應(yīng)嚴格控制其進入焊接過程。調(diào)整焊劑的化學成分，焊劑變質(zhì)時要及時清理處理。臨時吊耳和拉筋的墊板割除后留下的焊瘤要打磨至平滑，表面無裂痕。選擇合理的耐熱鋼材料，材料也符合國家標準，盡量選擇強度高的焊接材料，保證焊縫的力學性能比原材料的力學性能要高。焊接后要進行無損檢測，主要包括外觀檢測、無損探傷、耐壓和致密性檢驗。

3.4焊接環(huán)境的控制

由于壓力容器的焊接經(jīng)常在室外露天進行，經(jīng)常受到外界環(huán)境的影響，可能造成焊接的質(zhì)量問題，當外界環(huán)境不符合規(guī)定要求時，可以進行適當預熱。應(yīng)避免在潮濕環(huán)境中作業(yè)，以免空氣中的水汽進入熔渣形成氣泡，造成嚴重的隱藏缺陷，甚至可能形成裂紋。

結(jié)束語

焊接作為一種特殊工藝，產(chǎn)品焊縫質(zhì)量不能通過直接檢測確認，需要通過從接頭設(shè)計、焊接工藝、產(chǎn)品施焊到焊后檢驗等全過程、各種手段的綜合控制來保證焊接質(zhì)量，保證壓力容器的安全性，本文對過程控制中的要點進行了簡述，有助于焊接工作的執(zhí)行者及檢驗者在工作中明確要點，有的放矢，更好地確保焊接質(zhì)量。

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