1、承压设备焊接工艺经验总结摘要：承压设备是在生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险的特种设备。承压设备的制造（安装）主要是通过焊接连接的，因此焊接质量的好坏直接影响承压设备的制造（安装）质量。虽然制造（安装）单位对于焊接有一套焊接质量控制系统，但在焊接材料选择、角焊缝的焊接及坡口制备、组装方面仍然存在一些容易忽视的问题。 关键词：承压设备 焊接 质量控制 中图分类号：0213.1 文献标识码： A 文章编号： 一、焊接材料选择 我国承压设备所使用的焊接材料标准主要有： GB/T5117-1995 碳钢焊条 、GB/T5118-1995 低合金钢焊条 、GB/T983-1995 不锈钢焊条
2、 、GB/T 14958-1994 气体保护焊用钢丝 、NB/T47018.147018.7-2011承压设备用焊接材料订货技术条件等。 我国承压设备用钢材专用标准主要有： GB713-2008锅炉和压力容器用钢板 、 GB24511-2009承压设备用不锈钢钢板及钢带 、GB 3087-2008低中压锅炉用无缝钢管 、 GB9948- 2006 石油裂化用无缝钢管等。 这些钢材都对其拉伸强度的最低值与最高值都做出了限定，目的是使某一强度级别的钢材也同时具备足够的塑性与韧性。焊条标准中原来只规定熔敷金属抗拉强度的最低值，而最高值才刚刚规定，有些单位执行的不好，给焊接接头的力学性能匹配带来一定障
3、碍。造成焊缝金属强度超过母材强度，即超强匹配，引起焊接接头塑性下降，脆性转变温度提高，造成韧性储备不足。 二、角焊缝焊接 角接焊缝与对接焊缝在受力、焊接、检验方面存在较大的差异，因此角焊缝是承压设备制造中的薄弱环节。 1.在受力方面，角焊缝受力状况相对于对接焊缝差得多。 （1）角焊缝一般位于承压设备结构不连续部位，例如接管与筒体连接焊缝，受到较高的局部集中高应力。对接焊缝一般位于承压设备的壳体上，所受的力与壳体相同，且受力均匀。 （2）角焊缝不仅要受到拉伸应力的作用,还要受到弯曲应力和剪切应力的作用。对接焊缝一般只受到拉伸应力的作用，受力比较简单。 （3）角焊缝多位于开孔等部位,加工尺寸难以达
4、到规定的要求,易产生较大的装配残余应力。对接焊缝的组对可通过制造公差保证，装配的自由度较大，拘束度小，装配所产生的残余应力较小。（4）角焊缝的几何尺寸有急剧的变化,力的传递比对接焊缝复杂,在焊缝根部及焊趾处有较大的应力集中。对接焊缝能与母材平齐或与母材圆滑过渡,焊缝引起的应力集中较小。 （5）除内压力作用外，角焊缝还要承受温差应力的作用，如管板换热器的管子与管板的温差应力较大，焊缝成为最容易破坏的部位，废热锅炉进水管处温差应力较大，角焊缝亦是易断裂的部位。对接焊缝一般只受到内压力的作用。 2.在焊接方面，角焊缝焊接质量较难保证。 （1）母材不等厚度的角焊缝，厚度差可达几倍甚至十倍，焊接时既要考
5、虑厚板的熔透，又要考虑薄板的过热等，焊接工艺较难控制。对接焊缝两边的母材相等或厚度差很小，焊接工艺比较容易控制。 （2）异种材质的角焊缝，焊材选择较困难，须要较合适的焊接工艺才能保证异种钢的焊接质量。对接焊缝两边的母材一般为同种钢，焊接质量容易控制。 （3）多种坡口型式的角焊缝，坡口加工多采用手工切割，加工尺寸不易达到规定的要求，坡口大小不等，宽窄不一，质量较差，给焊接带来较大的困难。对接焊缝一般为双面焊的坡口型式,坡口采用机械加工,易达到规定的尺寸和要求。（4）由于设备转动困难,结构复杂等原因,角焊缝须采取多位置焊接。对接焊一般采用平焊，焊接质量较好。 （5）角焊缝多采用手工焊接,焊接参数不
6、易控制,焊接线能量偏差较大,焊缝质量不易保证。对接焊缝多采用自动或半自动焊接，焊接工艺稳定，焊接线能量能得到较好地控制。（7）角焊缝没有对打底焊进行清根，打底焊质量较差,保留在焊缝中，焊缝质量较差。对接焊缝一般采用双面焊,对打底焊进行了清根。 （8）角焊缝无产品试板。主体对接焊缝有产品焊接试板,焊缝质量可靠性较高。 3.在检验方面，角焊缝较难进行焊缝内部无损探伤检验，焊缝内部缺陷不易准确消除。对接焊缝可以进行无损探伤，焊缝内部缺陷能够及时清除。 三、坡口的制备与组装 1. 坡口的尺寸对焊接质量的影晌 坡口的尺寸主要指坡口角度、钝边尺寸，对 U 形坡口还包括圆弧 R的尺寸。坡口一般用机加工或火焰
7、气割而成，机加工坡口质量好，但成本高；火焰气割坡口成本低，方便易行且用途广泛，但是质量难以控制，因此气割完毕后需要修整。 （1） 不正确的坡口角度 坡口角度不合适会对焊接质量产生不同程度的影响。 1)坡口角度过大。表面上看，只是会造成填充金属增多，焊接时间变长，增加生产成本，增大了焊接变形。需要进行焊后校形，会增加很高的校正成本，其成本甚至会高于焊接成本。 2) 坡口角度过小。容易造成熔深不足，甚至夹渣。熔深不足会影响焊缝的有效厚度，从而降低焊缝强度。还容易产生裂纹。这一问题不是孤立存在的，它还和焊接电流大小，焊缝成形系数等密切相关。这是因为：焊缝液态金属的凝固是由于母材的冷却作用引起的，并沿
8、着焊缝金属两侧向里发展，最后凝固的液体金属位于焊缝中心线的平面上，如果焊缝深度大于焊缝面的宽度，焊缝表面会先于焊缝中心固化，这样其收缩力就会作用在半液态的焊缝中心上，因而产生中心裂纹。 （2） 不正确的坡口尺寸 坡口尺寸主要是指钝边尺寸，对于 U 形坡口还包括圆弧的尺寸。 1) 钝边。钝边不合适会对焊接质量造成影响 ,过小容易造成烧穿，过大容易造成未焊透。如果接头两侧的钝边同时过大或过小还比较容易处理，可以通过调节电流来控制熔深。但如果出现一侧钝边大，另一侧钝边小，就比较麻烦，选用小电流，就会未焊透，选用大电流，就会烧穿，这种情况在单面焊双面成型的焊接工作中应引起足够的重视。 2)U 形坡口圆
9、弧的尺寸。这种坡口比较节约焊材，但圆弧的尺寸必须保证焊条或焊丝能够伸到坡口底部进行焊接。 3） 选择正确的坡口形式 常用的坡口形式中，U 形坡口最节约焊材，一般要求用机加工的方法；V 形和双 V 形坡口使用最广，可以采用气割方法，但不能严格地保证尺寸，采用气割方法时，应注意下料时控制尺寸，焊接前还要进行检查，以便选择正确的工艺参数进行焊接；对于只允许单面焊接的焊缝，可以考虑采用单面焊双面成型的坡口形式，这种坡口形式对坡口尺寸精度和焊工水平要求较高，因此，如果条件允许，也可以考虑采用加垫板形式的单面焊接，这种坡口形式对坡口尺寸精度和焊工水平要求不是很高。 2.接头的组装对焊接质量的影响 在生产中
10、，最难控制的就是组装带来的质量问题。 （1） 错边 错边是接头组装的常见问题，一般随板厚增大而增大，错边带来隐藏的危害就是错边会减少受力面积，产生附加弯曲应力，使其对裂纹十分敏感。 （2）不正确的坡口间隙 坡口间隙过小会引起未焊透，过大会引起烧穿。虽然焊工可以根据坡口间隙的大小来调节电流、焊速来解决这一问题，但是所起的作用是有限的。在各种坡口形式中，单面焊接要求较严格。 （3） 组装前的清理工作 如果在组装后清理焊接接头，则坡口根部很难清理干净，因此，组装前就应该将坡口表面及两侧的水、铁锈、油污、积渣和其他有害杂质清理干净，组装后立即焊接。 四、结束语 在购买焊接材料时，首先要审查焊材的材料质
11、量证明书，选择熔敷金属抗拉强度在规定值至规定值加 100MPa 之间的焊接材料，以保证最后的焊接质量。 为使角焊缝质量能得到有效的控制，建议：（1）在设计和制造中应将角焊缝作为重点质量控制部位，应将角焊缝质量与对接焊缝等同对待。(2) 加强对角焊缝的结构设计。在设计中，应尽可能改善焊缝的受力，采用合理结构，保证角焊缝能焊透,提出合适的焊接方法、热处理要求及检验要求等。(3)制造中应按实际焊接情况，做好焊接工艺评定，并严格执行焊接工艺,加强对焊缝坡口的加工质量，尽可能采用机械加工，使坡口尺寸和表面质量达到规定的要求。对须要焊透的角焊缝可进行打底焊的清根。要提高角焊缝表面质量，消除表面的粗波纹和凹
12、凸不平，尽可能平整光滑。选用优秀焊工焊接重要角焊缝。 承压设备产品焊接质量的控制是承压设备产品总体质量控制的核心。焊接质量保证体系的建立和正常运行是控制焊缝返修等焊接质量的前提。控制焊缝返修质量的关键是正确分析判断缺陷产生的原因，在现实生产中，许多企业的质量管理仍然停留在只进行焊后检查这一环节上，这不利于焊接质量的提高。在管理中应加强下道工序是上道工序的客户这一理念，加强过程中的质量控制。只有对承压类设备焊接过程中这些容易忽视的问题，引进足够的重视，使其都得到了有效的控制，制造（安装）质量才能得到进一步的提高。 参考文献： 1 罗晓明，特种设备焊接技术 机械工业出版社 2008 年. 2 桑卫军，赵淑珍，侯仰博.承压设备制造中应重视 T 形焊接接头和角接焊接接头的焊接质量J.才智.2010 年. 3 王宏新.压力容器制造质量控制.辽宁省特种设备安全技术协会.2010 年.
