基于壓力容器的焊接技術(shù)分析與缺陷預(yù)防措施

摘 要：由于壓力容器的廣泛使用，引起了更多學(xué)者的關(guān)注與重視。對(duì)于壓力容器在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析，并對(duì)不同的缺陷進(jìn)行預(yù)防，采取科學(xué)合理的方法，以此來(lái)保障壓力容器的焊接質(zhì)量和安全使用性能。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接技術(shù)；分析；預(yù)防措施

0引言

隨著我國(guó)特種設(shè)備的不斷發(fā)展，壓力容器的應(yīng)用場(chǎng)所也越來(lái)越普遍。面對(duì)日益增長(zhǎng)的需求，壓力容器的質(zhì)量與安全顯得尤為重要。在壓力容器的制作過(guò)程中，焊接是一道極其重要的工藝，其焊接質(zhì)量直接決定了壓力容器的使用性能和安全生產(chǎn)，對(duì)壓力容器的焊接中出現(xiàn)的缺陷有必要進(jìn)行分析，并采取一定的預(yù)防措施。因此，為了保證容器焊接的質(zhì)量，以免造成不必要的損失和傷亡，有必要提升壓力容器的安全性。

1壓力容器的焊接技術(shù)分析

壓力容器的焊接接頭按區(qū)域可以分為焊縫、熔合區(qū)和母材熱影響區(qū)等三塊，每個(gè)區(qū)域的組織成分與力學(xué)性能都存在一定的區(qū)別。通常來(lái)講，焊縫的組織成分一般是以?shī)W氏體柱狀晶體的形式居多；熔合區(qū)是焊接接頭中焊縫與母材交接的過(guò)渡的區(qū)域，以黑色條狀居多，也會(huì)存在較多的雜質(zhì)，其組織成分以?shī)W氏體柱狀晶體與枝晶體的形式存在，該結(jié)構(gòu)形式在焊接過(guò)程中由于組織成分的不均勻性會(huì)使得焊件的力學(xué)性能出現(xiàn)缺陷；母材熱影響區(qū)屬于過(guò)熱區(qū)，其組織成分是以?shī)W氏體孿晶體的形式存在，其焊接的接頭缺陷一般也位于熔合區(qū)周圍。在焊接時(shí)，由熔合區(qū)逐漸向母材熱影響區(qū)拓展，其中，就會(huì)出現(xiàn)橫向和縱向的焊接缺陷，出現(xiàn)該因素也是多種多樣的成因，具體分析如下：

1.1橫向焊接缺陷因素

在母材與焊縫的交界處，往往容易出現(xiàn)橫向焊接缺陷，也就是在焊接時(shí)，熔合區(qū)由于在局部區(qū)域存在升溫和冷卻的情況，使得材料中部分的低熔點(diǎn)合金和夾雜物發(fā)生局部熔化，導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生。因此，橫向焊接缺陷主要產(chǎn)生于熔合區(qū)周邊以及向母材熱影響區(qū)中的過(guò)熱區(qū)擴(kuò)展，如圖1所示。

1. 2縱向焊接缺陷因素

縱向焊接缺陷主要來(lái)源于應(yīng)力集中產(chǎn)生，在壓力容器的焊接完成之后，其焊接的內(nèi)部容易出現(xiàn)焊接的殘余應(yīng)力和變形。如果再將其成型，就會(huì)出現(xiàn)焊接殘余應(yīng)力與冷壓成型應(yīng)力，一旦超過(guò)材料的許用應(yīng)力，就會(huì)影響其焊接的效果。

（1）焊接殘余應(yīng)力

在焊接過(guò)程中，總是局部焊接，整個(gè)焊接沒(méi)有同時(shí)升溫和冷卻，使得焊縫金屬及其附近區(qū)域的母材受熱不均勻，從而部分區(qū)域受到膨脹，另一區(qū)域受到壓縮，直接導(dǎo)致殘余應(yīng)力的出現(xiàn)，最后使得焊件變形。

（2）冷壓成型應(yīng)力

對(duì)于壓力容器的制造過(guò)程中，在一定壓力的作用力下，采用冷壓成型工藝使壓力容器制作完成。在壓力容器的制造時(shí)，外加的應(yīng)力會(huì)使焊縫區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力，即冷壓成型應(yīng)力。

2.壓力容器焊接質(zhì)量存在的不足

（1） 焊接材料

壓力容器焊接材料直接決定著焊接的質(zhì)量，焊接過(guò)程中，會(huì)用到焊條、焊絲和保護(hù)氣體等材料，因此，對(duì)于焊接材料的管理至關(guān)重要。在實(shí)際的管理過(guò)程中，往往存在一定的疏忽。由于技術(shù)人員與管理人員對(duì)原材料的質(zhì)量的管理疏忽，直接導(dǎo)致焊接材料不能滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致壓力容器焊接出現(xiàn)缺陷。

（2） 操作人員的專業(yè)水平欠佳

對(duì)于焊接要求比較高的場(chǎng)所，其焊接工藝直接決定著焊接質(zhì)量。此時(shí)很大程度上依靠操作人員的專業(yè)水平，根據(jù)焊接的要求對(duì)焊接的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與試驗(yàn)。

對(duì)于上述的分析，往往會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程中出現(xiàn)以下幾點(diǎn)缺陷：

（1）焊接的咬邊。

焊接的咬邊屬于壓力容器的外部缺陷，即在焊接的連接區(qū)域出現(xiàn)大小不一的凹陷。該缺陷主要是由于在焊接時(shí)沒(méi)有選擇科學(xué)、合理的焊接方法?；蛘咴诤附舆^(guò)程中沒(méi)有將焊絲與中心位置保持一致，使得焊縫區(qū)長(zhǎng)時(shí)間處于高溫，進(jìn)而造成咬邊的缺陷。

（2）焊接的夾渣。

在進(jìn)行焊接時(shí)，對(duì)于焊接的夾渣是無(wú)法避免的，人為又無(wú)法控制。一旦熔渣長(zhǎng)期處于焊縫之中，就會(huì)形成夾渣的缺陷，進(jìn)而影響壓力容器的密封性和強(qiáng)度，該夾渣主要是由于焊接過(guò)程時(shí)坡口角度選的過(guò)大或者過(guò)小而造成的。

（3）焊接的氣孔。

焊接的氣孔直接影響到壓力容器的密封性和強(qiáng)度。氣孔的產(chǎn)生是在熔池形成之后，存在氣泡沒(méi)有在凝固之前得到排除，繼而產(chǎn)生的氣孔。該氣孔的缺陷主要是由于坡口的區(qū)域沒(méi)有將油污與灰塵清理干凈。

（4）焊接的焊透與融合不完全。

焊接的焊透與融合不完全非常容易產(chǎn)生裂縫，形成嚴(yán)重的安全事故。在焊接時(shí)，常常在焊接的開(kāi)始端與結(jié)束端產(chǎn)生，一旦該區(qū)域的金屬直接沒(méi)有得到融合，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)融合不完全的缺陷。該缺陷主要受到電弧長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)相差過(guò)大和焊條直徑過(guò)大等因素的影響。

3.壓力容器的焊接缺陷的預(yù)防措施

從上述焊接技術(shù)的分析與缺陷的特點(diǎn)中可以推斷出，壓力容器出現(xiàn)任何的焊接質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)直接影響著整個(gè)壓力容器的性能與強(qiáng)度，對(duì)安全生產(chǎn)埋下嚴(yán)重的隱患。因此，需要對(duì)其采取一定的預(yù)防措施，從而保障壓力容器的安全性與密封性，其預(yù)防措施如下：

（1）提升焊接人員的專業(yè)素養(yǎng)。

由于焊接人員的專業(yè)技能欠佳，操作不當(dāng)，導(dǎo)致的焊接缺陷時(shí)常發(fā)生。為了提高壓力容器的焊接質(zhì)量，有必要對(duì)焊接技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)技能考核，并持證上崗。有必要可以進(jìn)行一定內(nèi)容的培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容需要依據(jù)公司的實(shí)際情況與工作環(huán)境進(jìn)行重點(diǎn)說(shuō)明。待考察合格之后，才能上崗。

（2）選擇科學(xué)合理的焊接方法，對(duì)焊接方式采取規(guī)范化管理并嚴(yán)格執(zhí)行。

選擇科學(xué)有效的焊接方式能夠直接決定壓力容器的焊接質(zhì)量。在開(kāi)始焊接之前，操作人員需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境與焊接方法進(jìn)行擇優(yōu)，采用合適的焊接方式，對(duì)焊接的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，選取最有效的方法。在選擇該焊接方法后，要對(duì)焊接的工藝流程進(jìn)行規(guī)范化實(shí)施，嚴(yán)格按照評(píng)定合格的焊接工藝執(zhí)行，保障焊接的質(zhì)量。

（3）焊接過(guò)程中的質(zhì)量管理與監(jiān)督。在進(jìn)行焊接之前，有必要對(duì)焊接的準(zhǔn)備工作進(jìn)行審核，只有達(dá)標(biāo)才能進(jìn)行焊接，安全必須放在首位。

4.結(jié)論

綜上所述，為了保證壓力容器的安全性與質(zhì)量，必須要對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)于存在的焊接缺陷采取預(yù)防措施。焊接的從業(yè)人員需要不斷加強(qiáng)自我的專業(yè)提升，企業(yè)單位需要制定焊接工作相關(guān)的管理制度，使焊接工作能夠更加規(guī)范，從而提高壓力容器的焊接質(zhì)量與安全特性。

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作者簡(jiǎn)介：

楊林華（1963.2-）、男、漢族、四川廣元、就職于南充市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所、工程師、大學(xué)本科、長(zhǎng)期從事壓力容器、壓力管道檢驗(yàn)。