锅炉制造生产中焊接质量控制和管理

韩林生

锅炉制造生产中焊接质量控制和管理

韩林生

当前我国锅炉压力容器生产技术已经达到一定水平，但还具有较大的提升空间，为了促进我国锅炉压力容器制造技术得到进一步提升，应该不断加大对于锅炉容器焊接技术的研发力度，培养科研人员的专业能力。同时引进国外一些尖端技术，实现技术的进一步创新。在建设创新型国家的背景下，不断发展自己的焊接技术，提升核心竞争力，创造出领先的焊接技术水平。

一、锅炉制造生产中焊接的缺陷

1.咬边焊接缺陷

造成锅炉焊接中出现咬边焊接缺陷的主要原因多是由于焊接时母材的消耗，从而在焊接处出现沟槽或是凹缝，导致焊接后出现咬边现象。当锅炉焊接出现咬边缺陷时不但会对锅炉的焊接接头外观造成较大的影响，同时这一缺陷还容易导致尖角应力的集中，从而使得接头焊接强度下降，导致结构破坏，尤其是锅炉焊接中对于焊接咬边缺陷有着明确的规定严禁咬边缺陷的产生。造成锅炉焊接时咬边缺陷产生的主要原因有：（1）焊接过程中对于焊接电流的参数设置过大，从而导致焊接时熔池内温度过高使得铁水流动，当焊接停止时由于熔池内的铁水较少将会使得熔池的边缘部分无法得到充分的铁水补充，导致咬边现象的产生。（2）焊接时手持焊把的摆幅过小，导致在坡口位置焊把的停留时间较短，也容易导致咬边缺陷的产生。

2.焊接气孔缺陷原因分析及应对措施

造成锅炉焊接时出现焊接气孔缺陷的主要原因，是在焊接时所产生的气体在金属液冷却硬化的过程中被不断地析出，从而使得焊接完成后焊缝处形成一系列的气孔。焊接气孔缺陷是锅炉焊接过程中一种较为常见的缺陷，其存在于焊缝中会使得焊缝的强度大为降低，尤其是焊缝的抗拉强度、屈服强度还有韧性等的力学性能的下降会使得锅炉存在着较大的安全隐患。通过对焊接过程进行分析可以发现造成气孔缺陷的主要原因有以下几点：（1）在焊接坡口区域未清扫干净，坡口区域存在着铁锈、油污等的污物使得焊接时所产生的气体量大为增加，尤其是焊缝坡口区域存在水分时焊接所产生的高温使水气化所产生的气体极易造成气孔缺陷的产生。（2）在焊接时如焊接工艺选用不当也会造成气孔缺陷的产生。在锅炉焊接时如对于焊接电流与焊接速度选用不当会导致焊缝熔池冷却时存在于焊缝熔池内的气体无法完全排出，从而使得这些气体极易导致气孔缺陷的产生。（3）在锅炉焊接时周围环境以及焊接时焊条的角度等都会造成焊缝气体的产生，从而使得焊缝极易产生气孔缺陷，影响锅炉的焊接质量。

二、合理控制锅炉压力容器焊接的质量

1.选择合适的材料

锅炉压力容器一般使用的是耐热钢焊接材料，对此在施工中需要注意：第一，在选择耐热钢焊接材料之时，其焊缝金属的强度指标要求同母材相同，也就是通常我们说的等强焊接，不仅仅要求确保焊缝金属同母材在常温状态下强度相同，同时还需要确保在高温状态下焊缝的强度高于母材的标准值。第二，焊接材料中碳含量会对焊缝金属造成直接的影响，因此，在选择焊材时选择低于母材碳含量，可以在很大程度上避免焊缝金属出现裂纹。应该注意的是碳含量是否合适。在焊后热处理过程中会常出现铁素体，那么就会造成焊接接头韧性的性能。通常焊缝金属的碳含量应该保持在0.08%～0.12%，在这个区间不仅仅可以保持焊缝金属有着较强的韧性，也可以确保同母材强度相同。第三，焊缝熔入金属所含的铬以及钼等元素高于母材中的含量，这也是确保焊缝金属和母材强度相同的关键所在。第四，保证对焊缝金属之中氧、硅、锡、锑等等元素的控制，这是确保焊缝金属和母材回火脆性最为关键性的一点。

2.锅炉压力容器焊接技术分析

（1）底层焊接

该方法主要是使用氢弧焊的方法，方向从上到下，使用点焊的形式，为了保证底层焊缝的均匀度，降低裂缝出现的可能性，检查底层焊具有一定的必要性。

（2）中层焊

在开始焊接之前应该及时清理以及检查已焊的焊缝，而要求进行重新焊接的话，应该保证焊缝接头以及焊缝接头之间的距离保持高于100mm。中层焊一般选择直径是3.2mm的焊条，中层焊接的厚度应该比焊条直径在8～12倍以上，可以选择直线型运条形式。

（3）表层焊接

一般表层焊接使用焊条的直径应该参考焊缝的已焊厚度。每一根焊条的起弧位置与收弧位置应该同中层焊缝之间接头错开，同时也要保证表层焊接的完整性和压力容器焊道焊缝的圆滑。

（4）热处理

在焊接完成后进行热处理是其最为重要的环节，其主要作用是可以有效清除焊接之后残余应力，稳定容器焊缝的形状和尺寸，避免出现冷裂纹，同时优化焊接接头的综合力学性能。通常焊后进行热处理主要可以分为局部后热处理和整体后热处理，根据实际情况选择合适的热处理形式。

（5）进行无损检测

在锅炉压力容器焊接工作结束后，为了保证母材焊缝焊接质量（根据材料的特性及材料的力学性能，选择合适的检测时机，特别是一些具有延迟裂纹倾向的370R等材质，一般是要求在24小时或36小时之后进行无损检测），应该第一时间进行无损检测，检测的主要内容有：焊接表面以及内部无损检测，在检测过程中根据图纸要求、技术协议及无损检测规范规定，选择合适的射线、超声波、磁粉、涡流及渗透等检测方法，应该参考与之相关的质量等级和规范技术要求。

三、提升技术管理人员的技术水平

锅炉压力容器质量影响因素中最为重要的是焊接技术人员的素质。所以，要同实际情况结合，不断提高焊接技术人员的技术水平。应该严格审查技术人员的相关资质，在实际中注重培养焊接技术人员的技术能力和质量意识。焊接技术是一项比较专业性的技术，同时关系到多个学科，焊接技术人员应该具备多方面的知识，才能实现焊接技术的不断强化。因此不仅要加强技能培训，还应采取相应措施，在实际中不断提升技术人员综合能力和素质，才能不断提升焊接专业技术水平。

四、结语

锅炉焊接工艺受到所用材料、焊接方法、技术人员水平等因素的影响，不同的焊接工艺会产生不同的焊接质量，因此需要检验人员按照施工流程执行，严格把关，对焊接工程中存在的问题进行全面分析，不断进行技术创新，这是对锅炉焊接工艺发展的基本要求。锅炉焊接技术与很多产业密切相关，要不断地将更好的技术应用到实际操作中，才能促进企业的创新发展。

（作者单位：陕西建工金牛集团股份有限公司）