压力容器焊接问题分析

李高九 王素艳

摘要：根据多年对压力容器焊接经验，加之压力容器焊接特点，笔者主要对压力容器焊接工艺进行了主要研究。压力容器焊接工艺是压力容器焊接的一个重要问题，焊接工艺是否合理，直接关系着压力容器制造企业的生产成本以及压力容器焊接质量。

关键词：压力容器；焊接；热点；工艺

1.压力容器焊接特点

根据有关数据和特性，一种压力容器壳体选用Q345R低合金钢，板厚为22 mm，设备由2个封头和1个筒体组成，按GB150-1998《钢制压力容器》和NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》进行制造、检验、试验及验收，其结构和焊接节点如图1所示。

图1 压力容器结构及焊接节点图

2.焊接工艺

压力容器焊接过程中关键因素之一就是焊接工艺，它直接关系着焊接质量的好与坏，因此，要将焊接工艺重视起来。

2.1焊接工艺评定

影响压力容器焊接质量的因素很多，其中焊接工艺评定是一个重要因素。在进行压力容器焊接之前，应对焊接工艺指导书进行审查，焊接工艺评定其实就是对这个焊接工艺指导书进行评定，看那些措施比较合适。制造厂的焊接制造能力可以从焊接工艺评定中反映出来。焊接工艺评定执行标准为NB/T47014-2011，换热管与管板的工艺评定按GB 151—1999附录B执行。事实上，在执行过程中常出现一些问题，主要表现在以下几个方面：第一，用立焊的焊接位置替代评定合格的焊接位置时没有增加焊冲击韧性试件进行试验；第二，评定采用不等厚试件，经过评定之后，合格的都是能够适应不等厚焊件母材厚度的范围，计算时要分别进行，厚边与厚边相对，薄边与薄边相对。第三，评定拼焊钢板热冲压成形封头的焊接工艺。在评定过程中，都认为热冲压是热加工，因为没有对热冲压过程进行考虑，其不会被认为是焊后热处理，而且上转变温度是没有热冲压温度高的，因此，焊件的最大厚度要为试件厚度的1.1倍。第四，没有对改变焊后热处理进行重新焊接工艺评定。

2.2焊接工艺参数的选择

焊接工艺参数的确定受很多因素影响，如材料、焊接方法和规格等。焊接工艺参数其实就是在焊接时，为了确保焊接质量而对焊接电流、焊接速度以及电弧电压的选择。焊接热输入就是指在熔焊时，焊接能源将热量输入给单位长度。焊接热输入能够将焊接工艺参数对焊缝性能的影响充分地体现出来。针对低碳钢而言，其具有优良的钢的塑性和冲击韧性，并且也具有优良的焊接接头的塑性和冲击韧性。一般而言，对线能量的限制是不会太严格的。但是如果使用埋弧焊时，热影响区粗晶区的晶粒会由于焊接线能量较大而比较粗，甚至有时还会引起魏氏组织的产生，从而降低了该区的冲击韧性和弯曲性能，进而使冲击韧性和弯曲性能不能满足标准要求。对于低合金钢，一般应注意不要使用过大的线能量。含碳量偏下限的Q345R钢焊接时，焊接线能量相对要求较松，因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小。但对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢，如18MnMoNbR，由于这种钢淬硬倾向较大，又要考虑其热影响区的过热倾向，则在选用较小线能量的同时，还要增加焊前预热、焊后及时后热等措施。低温钢和不锈钢焊接时，为保证焊接接头的韧性和耐蚀性，也应选用小线能量，且快速焊，严格控制层间温度。还有一点要注意的是，在容器生产中会常常遇到异种钢焊接。焊接时，为了防止焊缝金属的扩散，应采用小线能量焊接。焊接工艺卡上的焊接工艺参数是根据评定合格的焊接工艺评定制定的，实际施焊时应严格执行，不得随意改变。因为不按焊接工艺上的焊接工艺参数施焊，即使在无损检测中没有发现缺陷，但其焊缝的性能仍可能会与工艺评定结果有所不同，这种无法查出的缺陷更具有危险性。因此，对焊接工艺执行情况的控制是得到合格的焊接接头，保证焊接质量的关键。

2.3产品试板

产品试板用于考证按照所制定的焊接工艺施焊时焊缝的质量，对试板的检验就是对焊工实际施焊工艺、焊工技能和焊接条件等因素的综合检验。产品试板就是不同焊接后热处理的容器分别制作试板。因此，它代表实际产品的焊接接头性能。产品试板的制定主要是按照TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB 150-1998《钢制压力容器》以及NB/T 47016—2011《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》进行。在筒节纵向焊缝的延长部位与筒节部位，产品焊接试板施焊，试板要求焊工要具有专业的素质，并与焊接工艺施焊。

2.4焊缝返修

如果焊缝经过无损检测后发现有不允许缺陷的存在，不应该继续进行，应立马进行返修。首先对于返修问题的原因进行分析，根据具体情况制定具体的返修方案，并且制定出具有针对性的返修工艺。对于同一部位，不能无限的进行返修，规定返修次数不能超过2次。如果返修次数确实超过了2次，应该在返修时经过制造单位技术负责人批准，并且将返修的次数、部位和具体情况详细记录好。

3.结语

综上所述，做好压力容器焊接工艺工作，可以避免覆盖范围的重叠，降低单位生产成本，提高压力容器焊接质量。焊接质量是一个复杂的系统工程，总而言之，确保压力容器焊接质量的一个重要因素就是控制好压力容器焊接工艺。

参考文献：

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[2] 刘成立. 浅谈压力容器制造过程中焊接质量的提高[J]. 黑龙江科技信息, 2009, (04) .

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