压力容器焊接缺陷分析与防治措施

孟 辉，张春芳

（辽宁豪耐思石化装备有限公司，辽宁沈阳 110141）

0 引言

压力容器是一种密闭设备，主要用来盛装气体或液体，并且具有承载一定压力的能力。现实中，压力容器在石油化工、冶金、机械等众多领域都有着广泛的应用。为了保障压力容器的使用安全性，对容器制造质量提出了较高的要求，必须确保其强度和气密性符合规定的标准要求。要落实这一点，就必须对压力容器的焊接质量加强控制，焊接质量不仅是压力容器制造过程中的关键环节，而且对容器是否可以安全稳定工作至关重要。

在实际工作中，因为受到各种主、客观因素的影响，压力容器焊接中经常会出现一些缺陷，如咬边、气孔、夹渣等。这些缺陷轻则导致容器发生泄漏和破裂，重则可能导致爆炸等事故，造成人员伤亡和经济损失。因此，分析压力容器常见焊接缺陷的产生机理，采取切实有效的防治措施意义重大。

1 控制压力容器焊接缺陷的意义

压力容器属于承压设备。在压力容器的制造过程中，焊接工作量占30%以上的比重，焊接质量对压力容器的使用安全性有着巨大的影响。实践调查证明，在所有压力容器事故中，90%以上都与焊接缺陷有关。因此，对压力容器的焊接质量加强控制，确保容器具有足够的强度和气密性具有重要的现实意义。

2 压力容器常见焊接缺陷的产生

（1）咬边(图1)。压力容器焊接过程中，焊接缝隙边缘出现凹陷，即咬边。出现咬边的原因主要有焊接规范选择不正确、焊接操作方法运用不得当等。通过实验分析发现，当焊丝与中心偏离过大时，会造成熔池停留时间延长，可能会发生咬边，同时焊接速度过快，也会导致收弧后不能及时填满弧坑。

（2）气孔。压力容器焊接过程中，如果熔池中的气泡没有散发掉，在焊缝中存留下来，最终就会形成气孔。气孔是焊接缝隙内残留的空穴，会对焊缝金属的严密性造成影响。气孔产生的根本原因是外界气体或焊接中产生的气体进到熔池内部，这些气体一旦没有在熔池凝固前散发出来，就会形成空穴。气孔的成因主要有3个方面：①气泡无法通过熔渣，而焊接速度又过快，焊接环境不够干燥；②坡口边缘存在锈迹，没有清理干净；③焊条和焊剂应该根据规定进行烘焙，否则就可能产生气孔。

图1 咬边

（3）夹渣。在焊接操作中，一旦焊缝中残留有熔渣，就会产生夹渣缺陷。夹渣一旦产生，就会给容器的安全使用造成重要影响，因为它会在很大程度上降低焊缝金属的强度和严密性，危害很大。产生夹渣的原因主要包括：焊接速度过快、焊缝边缘存在因氧割或碳弧气泡残留的熔渣、焊接坡口角度选择不当、焊接电流不充足等。此外，如果使用碱性焊条，也可能因极性异常等原因产生夹渣。

（4）未焊透、未熔合。是压力容器的严重焊接缺陷，会极大削弱焊缝强度，甚至可能导致裂缝的产生。进行焊接操作时，如果接头的根部没有完全熔透，就会造成未焊透，如果焊缝与焊件之间个别部位没有完全熔透，就会造成未熔合。一般而言，造成这类焊接缺陷的主要原因可以归纳为：焊条直径过大、坡口表面出现氧化或存在油污、电弧过长、焊接装配间隙过小等。

（5）焊瘤。进行焊接操作时，如果金属发生溢流，一旦凝固，就会在自身重力的影响下形成微型疙瘩，即所谓的焊瘤。因为焊瘤无法与母材或焊缝融合，它如果存在内部，就会导致强度减小，并降低有效截面的面积，影响整体美观。焊瘤产生的主要原因是运条速度不够均匀，造成熔池温度过高，液体金属在凝固后会因为重力下坠，在焊缝上产生焊瘤。

（6）裂纹。焊接压力容器时，在焊接应力和其他致脆因素的共同作用下，金属材料的结构被损坏并形成新界面，进而出现缝隙。焊接裂缝会对压力容器的安全使用产生巨大危害。经过实践研究发现，很多容器的结构破坏都是从裂纹处开始，裂纹分热裂纹和冷裂纹两类。热裂纹主要指焊缝金属从液态向固态转变时产生的裂纹，一般出现在焊接后，能够被清楚地观察到，而且会沿焊缝分布；冷裂纹是在焊接金属冷却过程中或冷却后产生，主要分布在应力集中区域，主要是接头处受到较大拘束应力或在热影响区域内形成淬硬组织造成的。

3 压力容器常见焊接缺陷的防治措施

（1）咬边的防治措施。①合理控制焊接电流；②合理使用运条方式，控制运条速度；③焊接操作时，采用合适的焊条倾斜角度；④合理控制焊接电弧长度；⑤使用埋弧焊焊接压力容器时，应合理选择焊接工艺及参数。

（2）气孔的防治措施。①严禁使用低氢型焊条和药皮脱落或变质的焊材；②合理控制焊接速度和电弧长度；③在焊接前彻底清理坡口，确保不存在铁锈、油污或水分等杂质；④使用埋弧焊焊接压力容器时，要对焊接工艺和参数进行优化，尤其是焊接薄板时，应重点控制焊接速度；⑤焊接前对焊条和焊剂进行烘干处理，并采取相关措施确保其不会再次吸水。

（3）夹渣的防治措施。①焊接操作前，彻底清理坡口，确保不会存在熔渣；②采用合理的运条摆动方式；③合理确定坡口尺寸和角度；④合理控制焊接电流和焊接速度，使其维持在正常的范围之内；⑤如果采用多层焊接方式，应严密监测坡口两边的熔化状况，每焊一层都彻底清理焊渣；⑥埋弧焊操作，要避免出现焊点偏移问题。

（4）未焊透与未熔合的防治措施。①合理控制焊接电流和速度；②对焊接坡口进行彻底的清理，确保不存在氧化层或油污等杂质；③合理确定焊接构件的坡口尺寸和角度；④在进行封底根部的焊接操作时，要采用正确的运条摆动方式。

（5）裂纹的防治措施。①合理控制焊接工艺参数；②适当降低冷却速度；③采取合理措施提升焊缝外形系数；④对于一些特殊情况，可以考虑将母材预先加热到规定温度，以强化焊接线的能量，降低结晶裂纹的出现几率；⑤根据实际情况，分析导致压力容器产生焊接裂纹的原因，采取针对措施加以控制。

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