1、压力容器焊接过程中缺陷产生的原因及防控措施摘 要随着现代化进程的不断推进，石油化工及液体物料贮运基地迅猛发展，压力容器已成为重要设施之一。因此，加强有关压力容器焊接质量控制的研究，对于提高压力容器焊接质量、改善压力容器使用安全性和可靠性具有重要的现实意义。本文主要针对压力容器焊接过程中缺陷产生的原因及防控措施进行了探讨。 关键词压力容器；焊接；缺陷；原因；防控措施 中图分类号：TG457.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0106-01 引言 随着现代工业生产规模的不断扩展，压力容器的使用范围也越来越广泛。作为工业生产中的重要工具之一，压力容器具有耐高温、耐腐蚀
2、等优点，而要想保证压力容器的安全运行就必须改善压力容器的焊接质量。针对这种情况，就需要对锅炉压力容器的焊接工艺和质量管理产生足够的重视，严格控制质量，延长锅炉压力容器的使用寿命，促使其能够更加安全可靠的运行。通过相关的调查研究表明，如今出现的锅炉压力容器事故，很多都是因为焊缝问题和焊接质量问题，因此，要想促使锅炉压力容器运行质量和寿命得到提升，就需要严格控制焊接工艺质量。1 压力容器焊缝缺陷产生的原因分析 1.1 气孔 气孔是指在焊接时，熔池中的气体在焊缝金属凝固前未能及时逸出而形成的空穴。气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔根据其所处位置不同可以分为表面气孔和内
3、部气孔。产生气孔的根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中。产生气孔的主要原因分析如下：焊接过程中由于防风措施不当，气体进入熔池；电弧过长，氩弧焊时保护气体保护效果不好；母材清理不干净，杂质在焊接时产生气体进入熔池；熔池温度低，凝固时间短；焊接材料没有经过烘培或烘培不符合要求，焊丝清理不干净，导致在焊接过程中自身产生气体进入熔池等。 1.2 夹渣 夹渣指的是焊接过程中药皮等杂质残留在焊缝中的夹杂物，产生夹渣的主要原因分析如下：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；在焊接过程中熔渣混入液态金属熔池时，由于焊接电流小、熔池温度低、液态金
4、属粘度大、焊接速度过快，所以在液态金属中凝固时熔渣来不及浮出而产生的夹渣。在使用酸性焊条时，由于电流小或焊接过程中焊条运条不当形成“湖渣” ；使用碱性焊条时由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣；坡口形状不规则，坡口尺寸太窄，不利于熔渣浮出。多层焊时，未清理干净的熔渣及自动焊残留焊剂也容易残存在焊缝中形成夹渣。 1.3 咬边 咬边是指焊缝边缘遗留的凹陷。咬边问题引起的原因可能是电弧过长、焊接电流较大、焊条角度不正确、运条速度移动过快等。产生咬边的主要原因有：操作方法不当，焊接规范选择不正确，如焊接电流太大、电弧过长、运条方式和角度不当、坡口两侧停
5、留时间太长或太短等。当采用熔化焊接方法焊接时，由于液态金属的重力作用和表面张力作用，在立焊或仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边；使用直流电源进行焊接时，由于工件接线回路的位置选择不当产生磁偏吹，使焊接电弧偏离焊道而产生咬边。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定的深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的。 1.4 裂纹 裂纹是焊接表面或焊缝内部容易出现的缺陷。焊接裂纹分为冷裂纹和热裂纹两种。 （1）冷裂纹是指在焊接冷却时或冷却后，焊缝与母
6、材或母材融合线上出现的裂纹。其产生原因可能是：焊接接头受到了过强的拘束应力；焊接形成的热循环增加了淬硬组织的生成；焊缝中有大量的浓集状态扩散氢。 （2）热裂纹是指焊缝金属在液态到固态的转换过程中形成的裂纹，其沿焊缝延伸方向分布，主要集中于焊缝中间位置。引起热裂缝的原因可能是焊接熔池中存在较多的低熔点杂质。由于焊缝的收缩凝固作用和结构约束应力的影响，使这些杂质在凝固过程中被分离，引起晶间开裂。 2 压力容器焊缝缺陷防控措施 2.1 气孔的防控措施 气孔的防止措施是：不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条；已经生锈的焊丝必须除锈或重新冷拔后方能使用，各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度
7、和时间进行烘干，温度不宜过高或过低；焊接坡口及其两侧应清理干净油锈等污物；焊接过程中应选择合适的电流和焊接速度；埋弧焊时应选择合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度尽可能减小。氩弧焊时要符合标准要求的氩气；气焊时应选用中性或乙炔稍多的中性火焰，焊接操作要熟练。 2.2 夹渣的防控措施 防止产生夹渣的措施是：正确选择坡口尺寸、认真清理坡口边缘、选用合适的焊接电流和焊接速度、运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层必须清理焊渣，在焊接过程中应适当调整焊接电流，使熔池达到一定温度，让熔渣充分浮出；采用良好的工艺性能的焊条，焊接过程始终要保持清晰的熔池、熔渣与液态金属良好
8、的分离；气焊时应选用合适的火焰能率，并采用中性焰；焊接时仔细操作，将熔渣拨出熔池，自动埋弧焊焊接时要注意防止焊偏。 2.3 咬边的防控措施 防止咬边的措施是：手工电弧焊时应选择合适的电流、电弧长度；焊条的倾角要合适；焊条摆动时在坡口边缘稍慢一些，而中间稍快一些；选择适当的焊接位置。埋弧自动焊焊接时，工艺参数要合适，特别是焊接速度不宜过高，焊接轨道要平整，气焊时火焰能率要适当，焊嘴与焊丝摆动要适宜。 2.4 裂纹的防控措施 防止热裂防纹产生的措施：（1）控制焊缝的化学成分，为了减少焊缝形成低熔点化合物的倾向，尽可能控制母材硫、磷含量，降低焊缝的碳含量，提高焊缝填充金属的含锰量。 （2）改变焊缝组
9、织状态，为了使拉应力作用下不产生裂纹，常采用向焊缝金属中加变质剂，从而调整焊缝金属化学成分，在焊缝中形成双向组织，以打乱焊缝金属的结晶方向，使低熔点共晶不能集中分布，从而减小热裂纹的倾向。 （3）工艺措施：严格控制工艺参数，减慢冷却速度，选择合理的焊接顺序和焊接方向，适当提高焊缝的形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹。采用碱性焊条或焊剂，由于碱性焊条或焊剂的熔渣具有较强的脱硫能力，因此具有较高的抗热裂能力。 冷裂纹防止的措施：（1）选用低氢型焊条，减少焊缝中的扩散氢含量，严格焊材生产厂家推荐的烘焙规范进行烘干与保温。 （2）工艺措施：彻底清理待焊区域的油锈等污物，保持焊
10、接材料的干燥，氩弧焊焊接时使用纯度合乎要求的保护气体。正确选择电源的极性，注意操作方法。（3）根据材料等级、碳当量、焊件厚度、施焊环境，选择合理的焊接工艺参数及线能量，如焊前预热、采取多层多道焊接、控制适宜的层间温度、焊后及时进行消氢处理并保温缓冷。 3 结束语 压力容器的焊接质量的好坏直接关系着压力容器的使用性能和安全性能。要严格控制锅炉压力容器的焊接质量，综合考虑一系列的因素，制定相关的制度体系，相关操作人员需要严格依据规范来进行操作，以便保证锅炉压力容器的焊接质量。 参考文献 1 陈泽盘.锅炉压力容器焊接质量控制系统的建立与质量控制J.电焊机，2010，2（12）. 2 马志刚，孙玲群.浅析锅炉压力容器的焊接质量控制J.山东机械，2011，2（4）. 3 朱丽华，秦风.浅析锅炉压力容器的焊接工艺与质量管理J.科技资讯，2012，2（25）. 4 杨礼.压力容器制造中焊接质量的管理J.宁夏机械，2012，29（12）.
