壓力容器焊接質(zhì)量的優(yōu)化措施關(guān)鍵研究

孫海濤

哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備有限公司 河北秦皇島 066206

壓力容器承擔(dān)著耐高（低）溫、耐高壓、耐腐蝕的功能和任務(wù)，是工業(yè)生產(chǎn)中最重要的設(shè)備。對壓力容器來說，焊縫質(zhì)量的高低直接影響到容器的可靠性和耐用度，因此，對焊接技術(shù)進(jìn)行研究和優(yōu)化，保證壓力容器在焊接環(huán)節(jié)上得到優(yōu)質(zhì)管控，有著重要的意義。本文結(jié)合壓力容器焊接質(zhì)量問題進(jìn)行分析，對于提高焊接質(zhì)量的優(yōu)化策略闡述觀點(diǎn)。

1 壓力容器焊接方法

壓力容器最常用的焊接方法有：埋弧焊、手工電弧焊、氬弧焊等。

（1）埋弧焊——埋弧焊是電弧在焊劑保護(hù)層下進(jìn)行焊接時(shí)自動送絲及行走；進(jìn)行燃燒焊接，此時(shí)電極為自耗電極。作為焊接方法的一種，焊機(jī)（焊車）電弧光不外露，裝有自動送絲機(jī)構(gòu)，在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，埋弧焊所用的金屬電極是不間斷送進(jìn)的裸焊絲，具有焊接速度快、生產(chǎn)效率高、焊縫成型美觀的特征。

（2）手工電弧焊的特點(diǎn)能進(jìn)行全位置焊接，手工電弧焊熔劑熔化時(shí)形成焊渣能夠起到保護(hù)氣體和保護(hù)熔敷金屬的作用?！止る娀『覆僮黛`活方便；不足之處是金屬電極外由礦物質(zhì)熔劑包覆、生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大。

（3）氬弧焊——?dú)寤『讣夹g(shù)是在普通電弧焊基礎(chǔ)上，由于在高溫熔融焊接中熔敷率高，表面沒有焊渣，熱能也是由電弧提供不斷送上氬氣，容易引??；使焊材利用氬氣熱量集中的優(yōu)勢，對金屬焊材進(jìn)行保護(hù)的一種焊接技術(shù)。不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化，多用于打底焊接，基本上杜絕了夾渣缺陷的產(chǎn)生。

2 壓力容器焊接中常見的質(zhì)量問題

壓力容器焊接過程中，經(jīng)常會發(fā)生一定的質(zhì)量問題，包括外部焊接缺陷和內(nèi)部焊接缺陷。外部焊接缺陷往往通過觀察就可以發(fā)現(xiàn)，在焊接接頭表面可能出現(xiàn)咬邊、裂紋及成型不良。內(nèi)部焊接缺陷在直接觀察的方式下難以發(fā)現(xiàn)，須利用無損檢測的手段來加以排查。

（1）焊接裂紋是焊接件中最常見的一種缺陷。在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。焊接裂紋是焊接缺陷中危害性較大的一種，根據(jù)其部位、尺寸、形成機(jī)理，可分類為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等。

（2）焊接氣孔是指焊接熔池中的氣體來不及逸出而停留在焊縫中形成的孔穴。氣孔的形狀、大小及數(shù)量與母材鋼種、焊條性質(zhì)、焊接位置及施焊技術(shù)有關(guān)。焊接氣孔產(chǎn)生的主要原因有：金屬表面清潔度不好；焊接中所產(chǎn)生的氣體里含有過量的氫氣及一氧化碳；母材中含硫量過多；焊接部位冷卻速度過快等。

（3）焊接夾渣是焊后殘留在焊縫中的熔渣。夾渣屬于固體夾雜缺陷的一種，根據(jù)其成形的情況，可分為線狀的、孤立的以及其他形式。夾渣會降低焊縫的塑性和韌性。其產(chǎn)生原因主要有：焊接電流小，焊接速度過快；層間清理不干凈；焊條電弧焊時(shí)焊條角度不正確等。

3 壓力容器焊接質(zhì)量的優(yōu)化

基于上述焊接方法及常見焊接質(zhì)量問題，提高壓力容器的焊接質(zhì)量，就要對影響壓力容器焊接質(zhì)量的原因進(jìn)行分析，并有針對性的制定措施。

（1）使用條件及焊接方法結(jié)合壓力容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，焊接材料的好壞，根據(jù)母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能，選擇壓力容器焊接材料，應(yīng)參考焊接性能，選用焊接材料總方針。對于焊接質(zhì)量有決定性因素要優(yōu)先參考。下列焊條都可以采用：J506，J507，J507R，J507G，J507RH，J507DF等。滿足圖樣規(guī)定的技術(shù)條件要求，應(yīng)按照J(rèn)B/T4709-2000中原則規(guī)定“焊縫金屬的性能應(yīng)高于或等于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的要求下”，并綜合考慮選用焊接材料。例如焊接16MnR鋼，①從焊接設(shè)備考慮，J506使用交流焊機(jī)，J507使用直流焊機(jī)；②從抗裂性考慮，J507RH優(yōu)于J507；③從勞動保護(hù)考慮，J507DF(低塵)要優(yōu)于J507；④從提高效率考慮，鐵粉焊條J507Fe優(yōu)于了507。選用何種焊材應(yīng)綜合考慮上述因素后確定。

（2）焊接工藝評定提出的項(xiàng)目，能為焊接工藝參數(shù)的編制提供指導(dǎo)。實(shí)施流程應(yīng)為：草擬焊接工藝方案；為焊接操作人員提供可靠的依據(jù)通過焊接工藝評定，編制焊接工藝評定報(bào)告；采用焊接工藝評定試驗(yàn)檢驗(yàn)按擬訂的焊接工藝是否能夠符合設(shè)計(jì)要求，編制焊接工藝規(guī)程（作業(yè)指導(dǎo)書），為焊接工藝的實(shí)施提供指導(dǎo)。

（3）對焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化，是保證焊接質(zhì)量的重要因素。焊接工藝體現(xiàn)在焊接質(zhì)量的控制，焊接操作的規(guī)范等環(huán)節(jié)中。對于焊接流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置，包括對焊接方法、母材型號、焊接接頭形式以及焊接驗(yàn)收方法等參數(shù)進(jìn)行科學(xué)化管理；對具體的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，論證相應(yīng)具體的焊接工藝；制定出合理的能夠減少焊接變形和焊接應(yīng)力的方案等。對于重點(diǎn)部位焊接，應(yīng)由技術(shù)人員把關(guān)，進(jìn)行焊接工作的指導(dǎo)。

（4）對于焊接環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，需要在制造車間進(jìn)行適合壓力容器焊接的設(shè)置。為滿足焊接環(huán)境，如焊接溫度、相對濕度等要求，可以采取搭設(shè)防風(fēng)棚、采暖、除塵等措施。在實(shí)施焊接過程中，還應(yīng)注意保持清潔，包括環(huán)境的清潔和焊縫及周邊金屬表面的，定期清理清潔工作現(xiàn)場，焊接過程中注意對焊接表面的打磨和清理等。

（5）根據(jù)質(zhì)量保證要求，對壓力容器焊接應(yīng)實(shí)施過程質(zhì)量管控，在關(guān)鍵工序上設(shè)置控制點(diǎn)，并設(shè)定各個(gè)控制點(diǎn)的責(zé)任人，保證施工的時(shí)候，各項(xiàng)條件符合焊接工藝要求。在焊接結(jié)束后，應(yīng)立即對焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，包括外觀目視檢查，以及針對內(nèi)部的無損檢測等。質(zhì)量檢查應(yīng)全面及時(shí)，確保焊接缺陷被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且能夠立即采取補(bǔ)救措施。

4 結(jié)語

由于壓力容器的制作往往在工藝流程上比較復(fù)雜，在焊接環(huán)節(jié)上，一點(diǎn)小的失誤都將被放大成設(shè)備質(zhì)量的缺陷，因此對于壓力容器焊接必須設(shè)置嚴(yán)格的管理環(huán)節(jié)，層層落實(shí)，層層防控。同時(shí)，壓力容器制造企業(yè)應(yīng)重視并強(qiáng)化質(zhì)量文化的建設(shè)，提高工藝人員和操作人員的基本素質(zhì)，樹立強(qiáng)烈的責(zé)任心，才能使壓力容器焊接質(zhì)量得到有力保障。