化工压力容器焊接质量缺陷及控制措施分析

摘要：压力容器属于在石油化工行业中运用的主要设备，多数都是在高温条件或者高压环境以及在疲劳和腐蚀等较为严苛的条件下使用，焊接的质量对容器负荷承载的实际能力具有重要影响，抗腐蚀性强弱差异较大。文章从化工压力容器常见的缺陷入手，对化工压力容器焊接质量缺陷及控制措施进行了分析。

关键词：化工压力容器；焊接质量；焊接缺陷；控制措施；石油化工行业；抗腐蚀性 文献标识码：A

中图分类号：TH49 文章编号：1009-2374（2016）25-0085-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.041

压力容器属于在石油化工行业中的主要储存类设备，焊接的实际质量对设备的运用安全性有着较高的要求，同时也对其有重要的影响作用。本文主要对化工容器的焊接过程中出现的各类质量缺陷问题进行了详细分析，最后有针对性地提出了合理的控制措施。

1 化工压力容器常见的缺陷分析

从压力容器的焊接质量存在缺陷角度分析，焊接缺陷可以划分为外部和内部两种不同缺陷，外部存在缺陷一般情况下包括了焊接尺寸控制和选择不合格、焊接过程中出现焊瘤，焊接过程中存在咬边、焊接弧坑以及表面发生飞溅等；在焊接内部存在的缺陷主要包括了焊接发生裂纹，焊接存在夹渣，焊接气孔问题以及未能进行透彻焊接、没有彻底做到焊接熔合等。焊接裂纹是对压力容器产生影响的重要缺陷，同时也是压力容器检验过程中的重点检测内容。

1.1 外部原因分析

1.1.1 焊缝尺寸缺陷：焊接的实际宽度控制失准，焊接宽度过窄，分析其主要原因在于焊接设备的实际焊接电流过小、焊接的速度过快或者焊接的弧长过长等，同时也可以让焊接所形成的焊接熔池大小不符合标准，焊接熔池的实际保持和控制时间过短，多数情况下都是由于钢水流动不通畅所导致的，这样会导致焊接残余应力严重集中在焊缝及热影响区，进而导致压力容器失效。通常情况下，发生该类型压力容器缺陷主要集中在熔点比较高，同时进口操作设备上。

1.1.2 焊缝余高过高：当出现焊缝的余高过高问题时，分析其原因大部分都是因为焊工的习惯性行为引起的。在焊缝过高的情况下，容易导致应力过于集中，从而容易出现过早的坏损；角焊缝出现单边以及下陷等问题过大，主要的问题原因就在于坡口存在的不规则问题以及焊接缝隙的不均匀问题等，同时，焊条与工件之间也存在明显的夹角不合适问题，焊接参数与实际的焊接工艺要求不吻合等。

1.1.3 弧坑一般情况下都是由于息弧的时间太短或者设备的实际电流过大所引起的，所以容易在列管形式的换热器管头焊接缝隙或者部分的焊接角焊缝中

出现。

1.1.4 当出现焊接咬边时，大部分的原因在于电弧的实际热量过高，焊条的运行速度过快，同时实际的焊接角度存在问题导致的，例如存在焊接电流过大，在电弧焊接缝隙边缘部分进行融化过后没有得到一定的熔敷的金属进行补充，由此所导致留下一定的缺口。

1.1.5 在实际的焊接处理过程中，焊瘤的出现大部分都是由于焊接的电流过大，所以进行快速的加热融化过后的金属容易流出熔池，流动到母材料中，导致形成一定的焊瘤。

1.1.6 严重飞溅，当出现焊接飞溅严重时，大部分的原因就在于操作焊接的工人没有按照实际的焊接规定来进行焊接操作，还有可能是使用了受到严重损害的焊条所导致的，同时在没有探伤要求的设备上，该问题的出现尤其突出。

1.1.7 压力容器的焊接缝隙的表面存在很多的裂纹，该部位出现的裂纹大致可以划分为宏观性的裂纹和显微形式裂纹，这在大部分情况下都是由于焊接操作过程中出现的严重内应力所导致的，同时也会导致在焊接过程中的原子结构遭到一定的破坏，从而在焊缝上再一次形成了新的焊接缝隙，这都是压力容器最为常见的危害性缺陷。

1.2 内部原因分析

1.2.1 焊接夹渣主要是因为焊接过程中，焊件的表面在焊接操作前期没有清理到位，所以焊接存在残留油以及焊接残留锈等，同时还有可能是因为实际的焊接电流过小或者焊接的运行速度过快等，导致焊接的金属熔池温度控制失调，温度低于实际要求，从而液态的金属和金属熔渣导致无法发生分离或者焊接的熔渣没有及时浮出，熔池便开始发生凝固而产生缺陷。通常情况下的形状有可能包括点状、链条状、条形状以及密集的夹渣等，在焊缝的内部深埋的点状以及条形状夹渣都是压力容器在进行实际检查过程中所发现的重要焊接缺口

问题。

1.2.2 焊接气孔的出现存在很多原因，分析其存在的原因主要在于需要填充的焊接口位置的金属表面存在一定的残留锈、残留油污等，导致了实际的冷却速度过快；焊条使用之前没有进行完全的烘干、实际的焊接操作周围环境过于潮湿等因素。焊接气孔属于焊接缝隙内部较为常见的一种缺陷，主要的气孔产生都是集中在焊接靠近表面的位置，同时也是造成焊接过程中出现裂纹的重要原因。

在进行压力容器焊接缺陷分析的过程中可以发现，焊接缺陷的成因广泛涉及到了人机的实际工作性能、人机工作状况和工作材料的筛选，同时焊接方法、工作环境等因素也会产生影响。大部分情况下，因为各类型焊接因素产生的交叉影响，所以焊接技术的选择与焊接工艺的筛选都是非常重要的影响因素。有些时候，只要焊接的技术选择到位同时焊接工艺选择合理，就可以最大程度避免此类问题的出现，该类型的缺陷也就不会产生很大的负面影响。

2 焊接质量控制对策

如果按照较为全面的焊接质量控制管理要求进行分析，可以将整体的焊接压力容器的整体生产与制造过程综合划分为产品的设计、产品的工艺制定、产品的材料选择、产品的实际焊接操作与焊接热处理和焊接检验等。在焊接处理过程中还可以进行焊接检验与焊接理化处理，再通过无损检测等多道工序进行严格控制，从而确保各个不同环节的焊接质量管理，确保在后期的焊接施工过程中各个不同环节不会受到相应的影响，同时焊接也是其中较为重要的一个工具，压力容器的实际工作质量与工作状态和性能都可以在很大程度上产生影响。

2.1 设计控制

设计人员在进行焊接设计的过程中需要充分了解该压力容器的使用工况，综合压力、温度、工作介质，使用地点外部环境，对压力容器的母材、焊材、焊接环境、焊后理化处理等提出要求，同时对各焊缝的结构形式、焊接方式、填充金属做出要求；配合相应的无损检测；确保压力容器的制造质量和使用要求。

2.2 焊接材料控制

在进行焊接材料选择和控制的过程中，应该采用有生产质量证明同时有生产厂家鉴定书的焊料，焊接材料在各个方面的质量都必须要求符合国家和政府的相关管理规定，焊条的化学成分与焊体的实际成分都必须符合实际的国家相关规定的要求，所以应该以不同强度等级的焊体材料为基准，同时在部分较为特殊的情况下选择低强度的焊接应用材料，在固定焊接的固定焊接板的第一道焊接处理位置，选择强度较高的焊接材料，所以焊接操作处理人员需要按照相关的焊接管理规定进行焊接处理。

2.3 焊接工艺控制

在控制实际的压力容器焊接接头质量的过程中，焊接具体工艺的选定和评价都属于重要部分，同时也是对各项不同工艺和参数进行验证的重要措施，所以必须要选择本单位个人主体所制作的工艺评定方案，不能随意借鉴其他类型的工艺评定内容。实际的焊接操作人员对整体的工艺评定过程中的焊接质量都应该负起责任，从而进一步确保各个工序达到工艺评定书的内容要求和技术要求。同时在不同的情况下，焊接工艺控制都可能有不同的要求。在焊接工艺评定后期，可以对受压元件进行不同情况下的焊接工艺执行处理。焊接能量线可以实现对焊接处理过程中的焊接参数与对接性能的影响，从而可以进一步体现其参数的实际合理性特征，所以应该坚持规范和合理的原则，在此原则下选择更为合理的能量线。

2.4 焊接上岗资格控制

在焊接操作过程中，焊缝实际质量的控制是对焊工实际操作水平进行管理的关键所在，在同等的施工操作环境下，不同的焊工在实际焊接操作过程中都会以容器的最佳工作性能为基准，选择不同方案。企业也必须要聘用有国家考核通过的资格证书的人员，应该根据各个不同的工序以及工作特点来进行焊工技术水平提高，所以应该合理安排焊接工作。同时，应该对在职工人进行定期焊接技术培训，从而不断提高焊接工人综合素质和综合水平。在保证了焊接操作工人的工作素质以后，还需要对焊接质量进行检验，主要包括焊接前、中、后的检验，包括焊接的外观检测，做好相应的控制管理措施，采用多种无损探伤检测方法，同时结合耐压测试来进行液压试验和相关的气压试验。

3 结语

焊接的实际质量对压力容器的安全运动发挥了重要作用，同时也是安全运行的关键，焊接的质量控制对化工压力容器从焊接方案设计到焊接出厂产品运用的各个环节都产生了重要影响。一个压力容器的实际生产经营企业，无论是高层领导者，还是一线焊接工人，都应该严格遵守国家对化工压力容器的生产检验标准以及相关程序，从而进一步抓好在焊接操作过程中的质量问题。

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作者简介：扈然（1985-），女（回族），山东枣庄人，山东省特种设备检验研究院枣庄分院助理工程师，研究方向：特种设备检验。

（责任编辑：王 波）