浅析压力容器焊接常见缺陷及防治措施

翟跃光 赵庆立

沈阳东方钛业股份有限公司

浅析压力容器焊接常见缺陷及防治措施

翟跃光 赵庆立

沈阳东方钛业股份有限公司

压力容器做为石油化工工业、能源工业和物料贮运等的重要设备，在工业生产中具有重要利用价值。压力容器的焊接质量对压力容器质量具有重要影响，一旦焊接出现缺陷，就为今后的设备使用埋下安全隐患。基于此本文列举了压力容器常见焊接缺陷及产生原因，最后提出了压力容器焊接缺陷的预防措施。

压力容器；常见缺陷；防治措施；焊接缺陷；石油化工工业

压力容器是指盛装液体或者气体并承载一定压力的密闭设备。压力容器包括贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器等。焊接工作广泛应用与压力容器的制造工序中，研究表明90%的压力容器事故由其焊接缺陷所导致。因此，控制焊接质量是压力容器致密性和强度的保证，有助于压力容器正常、安全工作并提高使用寿命，保障人们的生命财产安全。

一、压力容器常见焊接缺陷及产生原因

根据缺陷分布的位置不同，压力容器的焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷，其中外部缺陷通常可以通过肉眼发现。常见的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊缝形状和尺寸不合要求、表面飞溅、咬边等。内部缺陷包括裂纹、夹渣、气孔、未焊透、未熔合等，其中裂纹是影响压力容器最致命的缺陷，是必须检测的重点项目。

(一)咬边

咬边是指焊缝边缘的凹陷。咬边通常是由于焊接工艺参数选择不正确或者操作不当引起。产生咬边的主要原因有：操作方法不当，焊接规范选择不对，比如电弧过长、运条方式和角度不当、电流过大、坡口两侧的停留时间不合适等。通过实验研究发现，焊丝偏移中心的距离太大会导致熔池停留时间增加而产生咬边，同时焊速过快会导致收弧后不能填满弧坑。

(二)气孔

气孔主要是指熔池当中的气泡在出现凝固之前没有及时散发出去，而是在焊接的缝隙处残留，最后形成的空穴。气孔的产生会使焊缝金属的致密性受到影响。气孔产生的根本原因是外界气体或者焊接过程中产生的气体进入熔池，在熔池凝固前没及时逸出而造成的。导致气孔产生的原因有：坡口边缘不干净，有锈迹等；焊条或者焊剂未按照操作规定烘焙；气泡无法通过熔渣；焊接速度太快；焊接电压过高；焊接的环境比较潮湿等。

(三)夹渣

夹渣的形成主要是因为在焊缝处残留了一些熔渣。夹渣的存在具有较大危害，会极大地降低焊缝的强度和致密性。夹渣产生的主要原因有：焊缝的边缘有氧割或碳弧气泡残留的熔渣；焊接时速度太快；焊接时坡口角度选择不合理；焊接时电流不够。此外，在选用碱性焊条时，也可能会因为极性不正常或者电弧过长而出现夹渣的缺陷。

(四)未焊透、未熔合

未熔透、未熔合都是比较严重的焊接缺陷，会使焊缝的强度降低，甚至会导致裂纹产生，从而发生事故。其中，在焊接时，当接头根部未完全熔透便会出现未焊透的现象，而当焊缝与焊件之间或者焊件与焊缝金属之间有一些部位没有溶透时便会出现未熔合的现象。通常造成这些问题出现的原因是电弧过长、焊条的直径太大、电流过小、坡口表面被氧化和有油污、焊件装配间隙或者坡口角度过小、封底焊清洁不彻底等。

(五)焊瘤

在焊接过程中，金属溢流到加热不足的母材或前道焊缝上，金属凝固时，在自身重力作用下金属形成的微小疙瘩就是焊瘤。焊瘤不能和母材或者前道焊缝熔合。如果焊瘤位于内部，会降低强度、减少有效截面积，影响美观。焊瘤产生的主要原因是运条不均而造成熔池温度过高，液态金属凝固后缓慢下坠而在焊缝表面形成焊瘤。立、仰焊时，焊接电流过大、电弧过长也可能出现焊瘤。

(六)裂纹

裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素共同作用使得金属材料的原子结构被破坏而形成新的界面，从而产生缝隙。压力容器的焊接裂纹是一种危害性极强的缺陷。压力容器结构的破坏大多从裂纹处开始。裂纹分为热裂纹和冷裂纹。

二、压力容器焊接缺陷的预防措施

压力容器的焊接缺陷会导致压力容器的强度、致密性等受到影响，使得使用寿命缩短，会对人身安全和财产安全造成不良影响。

通过对焊接缺陷的原因进行分析，可以有针对性地进行解决和预防，有效提高压力容器的质量和安全水平。企业可以从以下方面来减少焊接缺陷的产生：

(一)提高焊工技能

一些焊接缺陷是由于焊接人员的劳动技能不娴熟或操作不规范造成的，因此需要提高焊工的劳动素质。(1)需要聘用获得国家承认的上岗证的焊工；(2)针对各自企业的实际情况来培训焊接人员，直至培训考核合格后才能上岗；(3)持续地对焊接人员的劳动素质进行评价，对评价结果较差或者不稳定的加强培训。

(二)焊接工艺选定及焊接规范制定

焊接工艺是控制压力容器焊接质量的关键因素。在焊接前，企业应当综合评估焊接工艺，根据自身实际情况，对各项工艺参数进行验证，不建议直接照搬其他企业的焊接工艺。

在选定好合适的焊接工艺后，必须依据相应的焊接工艺制定详细的焊接规范，以便于焊接人员操作。焊接规范应当根据压力容器的设计要求、焊接工艺来制定。焊接人员必须严格按照操作规范进行焊接，对焊接的每一道工序负责。

(三)正确选取、保存焊接材料

焊接材料必须选择有质量保障的厂家。同时焊接材料的各个方面质量必须符合国家的相应标准。焊条的化学成分与焊体成分需符合要求。焊材库人员需遵循《焊条质量管理规程》(JB3223-83)进行管理，保证焊材满足使用要求。

(四)焊接过程控制

焊接前应当确定焊缝的组队间隙、钝边的大小、坡口的清洁等符合要求。在焊接中，注意：(1)尽量不选择十字焊缝；(2)不允许强力组装；(3)需焊接临时吊耳和拉筋的垫板，需将垫板割除后的焊瘤打磨光滑。焊接后，进行无损检测，包括外观检测、无损探伤、耐压测试及致密性试验。

压力容器的质量与焊接质量密切相关。企业应当根据自身的实际情况，找出对焊接的不利因素，对劳动者加强培训，对焊接材料、焊接工艺和规范、焊接过程控制等方面进行质量控制，可有效保证压力容器的焊接质量。压力容器焊接缺陷的防治既要注重从预防和控制两个方面入手，也要从工艺的升级以及各项管理制度、工艺规范的执行方面入手。只有把握好各个环节，才能保证压力容器的焊接质量。

[1]刘洪杰，韩庆元.压力容器焊缝缺陷的检测和分析[J].一重技术，2011，(1).

[2]顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施[J].科技信息，2007，(36).