探究压力容器焊接缺陷的产生及防治措施.doc

1、探究压力容器焊接缺陷的产生及防治措施摘 要：压力容器在焊接过程中产生质量缺陷的原因是多方面的。但无论是表面缺陷还是焊缝缺陷，都会严重影响到压力容器的整体性能质量，给其使用过程中带来一定的安全隐患。因而必须要做好焊接缺陷的控制工作，结合实际情况，做好防治措施，最大程度的保证焊接质量。本文探讨了压力容器焊接缺陷的产生及防治措施。 关键词：压力容器，焊接缺陷，防治措施。 中图分类号：P755.1 文献标识码：A 压力容器焊接缺陷的后果有渗漏、泄漏，甚至引起压力容器爆炸事故，造成人民安全和重大的财产损失。为此，保证压力容器在制造过程中的焊接质量，是保证压力容器安全运行的重要手段。压力容器制造过程中所产

2、生的焊接缺陷主要有：裂纹、未熔合、未焊透等面积型缺陷；气孔、夹渣类体积性缺陷；咬边、焊瘤、弧坑等表面缺陷。下面就此情况详细论述。 一、压力容器表面缺陷 表面缺陷是指用眼睛从压力容器表面就可以发现的缺陷，一般常见的表现形式是咬边、焊瘤和凹陷， 另外也有其它的形式，比如焊接变形、表面裂纹以及压力容器单面焊的根部未焊透等。 1、咬边 咬边是指由于焊接工艺参数选择不正确，或操作方法不当，沿焊趾部位产生的沟槽或凹陷。产生咬边的主要原因是由于作业人员操作方法不当引起的。作业人员焊接规范选择不正确，例如焊接电流的过大、焊接电弧的过长、作业人员运条方式和角度不正确、在压力容器坡口两侧停留的时间太长或太短等均有

3、可能产生焊缝咬边。同时，在压力容器焊接过程中当填充的金属未能及时填满焊接熔池时也容易造成焊缝咬边。焊缝的咬边缺陷实际上减小了焊接接头的有效截面积， 从而在咬边处容易产生应力集中现象， 进而会引发压力容器安全事故。依据国标 GB150-2011压力容器的相关规定，来规范在焊缝表面的咬边现象。 2、焊瘤 高、焊条熔化速度过快、焊条质量不好，焊接电源性能不稳定以及作业人员操作方法不正确等都容易产生焊瘤。在横焊、立焊、仰焊位置更容易产生焊瘤。焊瘤的产生经常伴有未熔合、夹渣等缺陷，容易产生裂纹。另外因为焊瘤情况的出现会产生应力集中现象。管子内部焊瘤减小了管子的流通直径，容易造成介质的堵塞。所以一定要选择

4、正确的操作方式来防止产生焊瘤。 3、凹坑 压焊瘤是指焊缝中的液态金属流到未熔化的母材上， 或者液态金属从焊缝根部溢出，这样冷却后的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过力容器焊缝的表面局部焊缝低于母材的部分称为凹坑，在收弧时焊条或焊丝未作短时间停留造成凹坑也称呼为弧坑。弧坑的产生减小了焊缝的有效截面积， 另外常出现弧坑裂纹和弧坑缩孔的现象。一般采取下面的方式来防范：选择有电流衰减系统的焊机；使用平焊位置施焊；在收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，保证填满弧坑。 4、其他表面缺陷 未焊满、烧穿、错边、表面气孔等缺陷也是压力容器焊接过程中常见的外观缺陷形式，通常是由于焊接电流、焊接速度不当或者焊接过程中

5、的人为因素造成的， 这些缺陷的存在降低焊缝的完整性和质量，使焊接接头丧失联接性和承载能力，是锅炉压力容器类产品应该避免的缺陷。二、压力容器焊缝缺陷 焊缝是压力容器检测过程的重中之重， 而焊缝处缺陷的数量和种类直接影响到压力容器的使用和安全，为此，作者依据实际检测过程中常见的焊缝缺陷进行分类概括，并提出预防措施，以对压力容器类产品的生产和使用提供技术参考。 1、气孔 气孔是指在压力容器焊接时， 金属熔池中的气体在金属凝固之前没有完全逸出，使部分气体残存在焊缝中就形成了气孔。产生气孔的主要原因是由于母材或填充金属表面产生锈蚀、表面背油污、水等污染。此外，焊条及焊剂未能按规定进行烘干处理也会增加产生

6、气孔的机率。焊接线能量过小时，焊接熔池冷却速度过大，也不利于气体的逸出。另外，由于焊缝金属没有完全脱氧也容易造成气孔产生。气孔的存在，会降低焊接接头的强度,引起压力容器泄漏。同时，由于气孔的存在，也容易产生应力集中。预防焊接气孔的办法主要有：选择正确的焊接电流以及适合的焊接速度；保证坡口边缘的干燥、清洁；严格按照规定保管和烘干焊接材料；不使用变质的焊条；如果在施焊之前发现焊条药皮变质、剥落以及焊芯锈蚀等时，应注意严格禁止使用。当采用埋弧焊焊接压力容器时应选用正确的焊接工艺参数， 特别是薄板的自动焊焊接时，施焊的焊接速度要尽可能减小。 2、夹渣 夹渣就是指在焊后溶渣残存在焊缝中的现象。夹渣不仅会

7、降低焊接接头的强度而且还会降低焊接接头的致密性。焊接过程中焊缝边缘的熔渣是产生夹渣的主要原因， 当坡口角度太小或则焊接电流太小时更容易产生熔渣而不利于排出。另外，在施焊过程中由于电弧过长、极性不正确以及作业人员运条不当也常常造成夹渣。防范措施主要有：正确选取坡口形式，施焊前要保证坡口的清洁，并选择合适的焊接电流和施焊速度，还需保证正确的运条摆动。在进行多层焊接时，必须察看坡口两侧的金属熔化情况，清理掉每层焊渣。 3、焊接裂纹 依据国标 NB/T 47014-2011 的要求， 裂纹是压力容器检验过程中所不允许的缺陷。尺寸较大的裂纹在外观检验时即可发现，而表面细小裂纹可借助于无损检测技术，如磁粉

8、检测（MT） 、渗透检测（PT）进行观察，内部缺陷则可借助于射线检测（RT） 、超声检测（UT）进行观察，一旦发现裂纹，应彻底清除，予以修补。 压力容器焊接时最常见的焊接裂纹有热裂纹和冷裂纹。热裂纹是指在焊接过程中， 焊缝和热影响区金属温度降到固相线附近的高温区时所产生的。焊接热裂纹一般沿晶界方向开裂，因此，又称为晶间裂纹，裂纹大多数贯穿于金属表面，断口表面颜色呈现氧化色。产生热裂纹的主要原因是过热区晶界存在低熔点杂质。这些杂质熔点较低，最后结晶凝固，塑性和强度比较低。因此，在结构约束应力和焊缝金属的凝固收缩作用下，容易造成金属组织的晶间开裂。对热裂纹的防范措施一般有二种：一要严格按照焊接工艺

9、参数施焊；二是要认真按照焊接工艺规程作业，选取合理的焊接工艺参数，并且要减小焊接残余应力。 焊接接头的焊缝金属在冷却过程或冷却后， 在焊接接头的熔合线处容易产生冷裂纹。焊接过程中容易出现冷裂纹的情况是：高碳钢、低合金钢以及中合金钢的焊接热影响区。常见的冷裂纹为延迟裂纹，也叫为氢致裂纹，裂纹产生的时间一般在焊接接头施焊后。这也是我们在进行压力容器类产品无损检测时，当遇到焊后需热处理时的情况， 应该在焊后 24h 或者热处理后完全冷却后进行检测的原因。产生冷裂纹的原因主要有： 焊接接头中存在淬硬性组织； 焊接接头内扩散氢含量较高，使焊接接头性能脆化； 存在较大的焊接残余应力。针对以上情况，可采取相

10、应的措施来进行预防：选用碱性焊条，减少接头金属中的氢含量、提高焊缝金属的塑性；保证焊材的干燥，减少氢的来源；焊接接头施焊时采取焊前预热、焊后缓冷，避免施焊过程中产生淬硬组织；采用合理的焊接工艺规范，焊后热处理等，尽可能降低焊接残余应力；焊后应立即进行消氢处理。 三、总结 造成压力容器焊接缺陷的原因有很多， 这就要求我们在实际生产过程中应严格按照相关规范和标准执行， 对压力容器焊接缺陷的处理要从实际情况出发， 理论联系实际， 在验收过程中，应依据压力容器焊接工艺相关标准进行质量评级，选用一种或多种方法尽可能地发现缺陷，并及时修补，以确保压力容器的安全运行。 参考文献： 1 中国机械工程学会. 焊接手册. 机械工业出版社, 1992. 2 常引娣. 谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施J. 科技信息(科学教研),2007,29:88+115. 3孙霞,姜德林. 压力容器焊接常见缺陷的产生和防治措施J. 黑龙江科技信息,2011,03:42. 4林尚扬,于丹,于静伟. 压力容器焊接新技术及其应用J.压力容器,2009,11:1-6.