壓力容器焊接過程中常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防防治探析

孫佳超

哈電集團（秦皇島）重型裝備有限公司 河北秦皇島 066206

在核電、火電、石油化工等行業(yè)中壓力容器的使用是比較廣泛的。壓力容器，作為一種承壓關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備的運行安全性是有很高要求的，產(chǎn)品質(zhì)量好壞直接影響其使用壽命。壓力容器制造特別是焊接過程的質(zhì)量，應(yīng)加以嚴格控制與管理，要有嚴格的質(zhì)量管控要求和方法，因此針對壓力容器焊接常見缺陷進行原因分析和制定預(yù)防措施是非常有必要的，也是合格產(chǎn)品制造過程的必經(jīng)之路。

1 進行壓力容器焊接缺陷的控制的必要性

由于壓力容器在生產(chǎn)過程中一般是針對一種能夠盛裝氣體或者液體，且具有一定壓力的密閉設(shè)備的總稱，所以首先要從其作用原理上將壓力容器進行分類。

依據(jù)壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理進行區(qū)分，包括換熱壓力容器、分離壓力容器、貯存壓力容器和反應(yīng)壓力容器。無論是哪種壓力容器，其結(jié)構(gòu)都是看似相對簡單，但是在受力上是非常復(fù)雜的。壓力容器工作的條件各有不同，有的在高溫環(huán)境中、有的在低溫環(huán)境中、有的在強堿環(huán)境中、還有的在強酸環(huán)境中等等，如果在壓力容器的焊縫中存在各種各樣的缺陷，如咬邊、夾渣、裂紋、氣孔、未熔合及未焊透等，很容易導(dǎo)致壓力容器在運行中出現(xiàn)質(zhì)量問題或發(fā)生安全事故，甚至可能會導(dǎo)致爆炸，危及人民群眾生命和財產(chǎn)安全。因此對壓力容器內(nèi)部介質(zhì)、外部使用環(huán)境等進行有效的分析，對于設(shè)備主焊縫、設(shè)計的開孔附近和結(jié)構(gòu)不合理位置的缺陷進行有效預(yù)防和處理，是非常有必要的，而且控制焊接質(zhì)量就是提高壓力容器安全工作水平的方式和方法，壓力容器正常就是保證設(shè)備安全運行的前提[1]。

2 壓力容器常見缺陷和原因分析

（1）在壓力容器的電弧熱量過高的狀態(tài)下，容易出現(xiàn)咬邊，咬邊是焊縫邊緣處表現(xiàn)為溝槽和凹陷，常常見于電弧焊。在焊縫邊緣的母材熔化后，同時進行熔敷金屬的填充，這種缺陷的出現(xiàn)，往往是由于操作過程中焊條或焊槍與工件間的角度不正確，焊條或焊槍的擺動不合理、電弧過長、焊接速度過快、磁偏吹等原因?qū)е碌摹?/p>

（2）夾渣也是壓力容器焊接中常見的缺陷，手工電弧焊或埋弧焊時，焊條藥皮和焊劑中的造渣劑等熔渣，由于某種原因溶入熔池中，來不及浮出而在焊縫凝固后留在焊縫中形成夾渣。夾渣的出現(xiàn)，往往存在于焊接過程中，手工焊的焊接速度過快或過慢、焊接電流太小或焊條擺動幅度過大，都容易導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)夾渣；埋弧焊的影響因素主要為焊接速度過快或焊接參數(shù)較小，同時異種鋼焊接或焊接坡口設(shè)計不合理也容易導(dǎo)致夾渣的產(chǎn)生。另外在焊接過程中使用酸性焊條操作不當也容易導(dǎo)致夾渣的出現(xiàn)。

（3）裂紋是對容器安全運行危害最大的焊接缺陷，往往存在于焊接接頭的局部區(qū)域，有焊縫表面裂紋、焊縫內(nèi)部裂紋、熱影響區(qū)裂紋、弧坑裂紋等。這是由于在焊接過程中存在焊接應(yīng)力，在多方向應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的尖銳缺口，按裂縫形成的條件可以分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋等，低、中合金強度鋼焊縫中，冷裂紋較多；厚壁的容器中會產(chǎn)生再熱裂紋、層狀撕裂。

（4）未熔合和未焊透是指在焊接接頭部位或者是母材之間，由于電流熔化不夠充分，導(dǎo)致焊縫內(nèi)部產(chǎn)生空隙，未熔合和未焊透指的是母材金屬和焊縫金屬之間的缺陷。常見未焊透會出現(xiàn)在雙面焊的中部，或者單面焊的根部。未熔合和未焊透對焊接結(jié)構(gòu)的直接危害是承載截面積減小或者使應(yīng)力集中，未熔合的危害，僅次于裂紋。未焊透或者未熔合，往往是由于在焊接坡口角度上的設(shè)置不合理導(dǎo)致的。如果焊接坡口存在鐵銹、油污、氧化皮等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如果在焊接前不認真清理，一旦落入熔池金屬中，則更加加劇未焊透或者未熔合的現(xiàn)象出現(xiàn)[2]。

3 壓力容器中常見缺陷的預(yù)防措施

3.1 對于夾渣缺陷的防治措施，主要有以下幾方面

對于較厚焊縫的焊接控制，要選用適當?shù)暮附訁?shù)并采用多層焊，控制每層焊道的厚度和數(shù)量，將每一層的焊渣進行處理，對相應(yīng)的焊接過程中發(fā)現(xiàn)的可見的深埋缺陷要進行處理，不能留有隱患，焊接過程中要根據(jù)實際情況進行實時地調(diào)整，保證適當?shù)暮附与娏骱退俣?。厚壁深坡口或特殊材質(zhì)的鋼材進行焊接時，除要分層分道外，焊接過程要進行適當?shù)臄[動。

3.2 對于未焊透、未熔合缺陷進行防治

對產(chǎn)品施焊坡口的合理設(shè)置、裝配間隙的合理設(shè)置都是防治未熔合、為焊透的重要因素和前提條件，防治焊接缺陷的產(chǎn)生是系統(tǒng)工程，不能單單從后續(xù)產(chǎn)品施焊過程中找原因，前期的設(shè)計也很關(guān)鍵。選擇與坡口和母材相適應(yīng)的焊接材料，尤其是焊材的規(guī)格，同時焊接前要對焊接坡口進行清理和打磨，避免表面雜質(zhì)影響焊接過程。

4 結(jié)語

對于壓力容器常見焊接缺陷的成因進行分析，才能根據(jù)原因找到解決方法。在壓力容器的制造過程中，要立足于實際情況，根據(jù)缺陷出現(xiàn)的因素了解其復(fù)雜性，然后針對其復(fù)雜性判斷焊接缺陷是否是可以避免的，如果是可以避免，則應(yīng)該認真處理，要經(jīng)過認真的分析和細致的總結(jié)，掌握壓力容器焊接缺陷以及質(zhì)量安全事故出現(xiàn)的原因和規(guī)律；如果不適合進行處理，則應(yīng)該對材料和施工方案進行及時的調(diào)整或更換，保證壓力容器在焊接之后能夠安全穩(wěn)定地運行。