压力容器焊接质量控制的具体措施

2017-04-11陈世忠李泽民

四川水泥 2017年2期

关键词：焊条气孔脉冲

陈世忠张敏李泽民

(青岛荏原环境设备有限公司山东青岛 266000)

压力容器焊接质量控制的具体措施

陈世忠张敏李泽民

(青岛荏原环境设备有限公司山东青岛 266000)

在压力容器焊接的过程中，质量是一个极为关键的问题。本文主要围绕着压力容器焊接质量问题展开分析，探讨了压力容器焊接过程中存在的主要问题，并提出了质量控制的措施。

压力容器；焊接；质量控制；措施

一、前言

在压力容器焊接的过程中，存在很多的质量问题，因此，为了提高焊接的质量，一定要采取有效的措施来控制焊接的整个过程，进而提高焊接的效果，为压力容器的质量提供保证。

二、锅炉压力容器的焊接技术简介

1、MAG自动焊接

双面脉冲 MAG自动焊接是一种焊接效率较高，焊接质量控制严格的焊接技术。双面脉冲MAG自动焊接技术多用在锅炉水冷壁管焊接工艺中，该技术自被引用以来大大提高了水冷壁的焊接效率。MAG焊接实际是指熔化极活性气体保护电弧焊，该方法解决了锅炉水冷壁制造过程中在仰焊位置所需的特殊工艺问题。其通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。

2、MIG焊接技术

MIG焊接技术又被称为熔化极惰性气体保护电弧焊，该焊接技术的主要原理是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接的。在锅炉制造过程中，MIG焊接技术可以应用在厚壁管对接接头中，最典型的优势在于该种焊接技术的高效性。在锅炉中有着上千个接头需要焊接，因此该焊接技术获得了广泛的推广。

3、TIG焊接技术

TIG焊接技术是指利用钨极惰性气体进行焊接技术。TIG焊接技术根据自动化程度可以分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。TIG焊接技术由于在焊接过程中可不使用焊剂，故焊接后没有杂质和夹渣，焊接后的接口品质良好。其中，利用TIG焊接技术进行窄间隙热丝，成功了解决了焊接过程中筒身转动、窜动和跟踪困难等实际问题。该焊接技术在锅炉制造工业获得很大程度的推广，为我国的锅炉制造也作出了巨大贡献。

三、压力容器焊接质量控制措施

1、焊接设备使用维护管理

焊接设备主要有焊机、焊条烘干箱、保温桶、加热器、钳形电流表及温度测量仪。为保证焊接质量，应定期对焊接设备进行全面的检查和维护。焊机都应装配电流表、电压表，焊条烘干箱要有温度表等仪器，并定期对焊接设备的电流、电压、温度显示进行校验，确保焊接所使用的工艺参数的正确。另外每次对设备进行全面的检查、维护和校验都要做记录，并进行保存，以便备查。

2、焊接材料管理

在焊条周转或储存过程中，由于保管不善或存放时间过长，都有可能发生焊条吸潮、锈蚀及药皮脱落等缺陷，这就会影响焊条的使用性能，造成飞溅增大、产生气孔、焊接过程中药皮成块脱落甚至焊条报废等。管理不善还可能造成错发、错用，造成质量事故。焊接材料的管理目的是确保压力容器的焊接正确、焊缝合格，应保证在整个生产过程中焊条的领用有条不紊。焊接材料的管理包括焊接材料的采购、验收、保管、烘干、发放和回收。焊接材料合格与否由焊材的订货、验收和复验来保证。焊接材料进厂后，检验人员应根据材料质量证明书、采购合同、订货技术条件及相关标准进行验收。

3、焊接工艺评定及焊接检验管理

（一）焊接工艺评定

焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价，即通过拟定正确的焊接工艺保证焊接接头获得所要求的使用性能。作为焊接的质量管理，目前没有条件制定以各种使用性能作为焊接工艺评定的判断准则，因此以焊接接头的力学性能（拉伸、弯曲、冲击）作为判断焊接工艺的准则。

（二）焊接检验

焊接检验是确保压力容器可靠性必不可少的环节之一，包括焊前检查、焊接过程中工艺执行情况的检查、焊后焊缝的外观检查及焊缝的无损检测。焊前检查的内容包括确认焊工资格、确认焊接材料及其烘干温度和保温时间、焊缝坡口清理情况、焊缝装配质量、预热温度等的检验。焊接过程中的检查内容，主要是监督焊工是否按焊接工艺规程提供的参数进行焊接，如焊接电流大小、焊接电压、焊速、层数、层间温度、后热温度及保温时间的检查等。

四、焊接质量缺陷成因及控制措施

1、焊接变形

防止变形是和焊工的专业知识和经验息息相关的。特别是大型压力容器或者组合式和瓣片式造型容器容易发生变形。焊工在焊接时要对焊材和焊接工艺有一定的了解，在实际操作中能够判断是否会变形，预先在焊接件上向焊接变形相反的方向变形，这样的反变形措施能够抵消产品的实际变形。

2、裂纹

近几年由于裂纹缺陷导致的压力容器事故不在少数，裂纹具有形成因素复杂、预见性较低、形态各异等特点成为危害性极大的一类缺陷。在发现浅表裂纹时采用全部打磨法消除；超出规定尺寸裂纹时采用补焊法处理，能够有效的减小裂纹的危害性。

3、气孔和夹渣

气孔是属于深埋缺陷，一般是由于在焊接时有油污、水渍和锈迹等原因造成的。预防气孔产生的具体措施是：根据气孔的大小和性质选择合适的焊接速度和电流仔细清理污垢。但只有严重的气孔才有消除的必要性，一般微小的气孔危害不大，可以不必清理。

夹渣，一般是由于焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留了熔渣；焊接速度过快；焊接电流过小等原因导致的。

4、咬边

往往焊工在操作中选择电流过大、速度过快或焊接角度不当等原因容易导致咬边的产生。咬边的产生对焊接质量有较大的影响，因此焊工在焊接技术水平上要有所提高，学会选择合适的焊接电流，掌握熟练的运条手法，随时注意焊接的角度才能有效的防止咬边的产生。

未焊透、未溶合，在焊接时，接头末梢未彻底熔透的现象称作未焊透；焊件与焊缝金属层之间有局部未熔透现象称作未熔合。这两种现象对于焊接质量而言都属较严重的缺陷，若未及时进行弥补可能会导致焊缝逐渐增大或突变，焊缝的牢固度降低，甚至还会引起裂纹的产生。因此，出产销售的压力容器是不允许有这样的现象存在的。追溯它们产生的原因是非常复杂的，只有通过仔细检查容器表面污渍并做好清洁；运条运用熟练；选择适合的电流和速度；密切注意焊缝的熔合程度等细节才是正确的防范措施。

五、压力容器焊接新技术

双TIG焊、双脉冲MIG焊是对传统焊接技术的改进及创新。双TIG焊是在电源正负极上分别接上两把常规TIG焊枪，电流从一把焊枪穿过工件流向另一把焊枪，然后在工件与两把焊枪之间各分别建立一个电弧。双TIG焊比传统TIG焊电弧更加集中，熔深更大，厚板焊接的层数也更少，而且其HAZ更窄，焊后变形更小，不易产生裂纹。因此在保证焊接质量的情况下也降低了成产成本，提高了生产率。双脉冲MIG焊，用0.5-50Hz的低频脉冲对单位脉冲的峰值和时间进行调制，使单位脉冲的强度在强和弱之间低频周期性切换，得到周期性变化的强弱脉冲群。双脉冲MIG焊具有焊缝表面美观，可焊接头间隙范围宽，降低气孔发生率，细化焊缝晶粒，降低裂纹敏感性等优点。

大功率激光器的出现，使得激光焊技术在厚壁压力容器的焊接方面得到了长足的进步。相比于常用的CO2激光器，YAG激光器的功率得到了较大的提高。国外，法国F.Coste等人通过将2-3个YAG激光束耦合来提高光斑功率的办法，采用多道焊技术实现了60mm厚不锈钢的焊接；日本的X.D.Zhang等人采用6kW的激光功率，在焊接速度0.4m/min和送丝速度为5.5m/min时，共用8道焊道（纯激光焊接和激光填丝焊）实现了 50mm、316L钢板的双面对接焊接，均取得了性能良好的焊缝质量。