刍议锅炉焊接质量控制措施

2018-01-30

世界有色金属 2018年12期

（南充职业技术学院机电工程系，四川南充 637131）

锅炉是利用燃料释放的热能或其他热能加热给水，以获得规定参数（温度、压力）和品质的水或蒸汽的设备[1]。锅炉中产生的热水或蒸汽能通过汽轮机将热能转变为机械能从而驱动动力机械运动或驱动发电机产生电能，在船舶、矿产开采、火电站等领域都有广泛应用。锅炉是承压类的特种设备，一旦发生爆炸，会对企业和社会造成巨大损失[2]。焊接是锅炉制造中的重要工作，约占整个工作量的30%，很多锅炉爆炸事故是由焊接质量问题造成的，因此对锅炉进行焊接质量控制，是保证其安全运行的一项重要工作[3]。

1 锅炉焊接存在的问题

1.1 夹渣

夹渣是焊缝中存在的弥散状或散状的非金属夹渣物。夹渣缺陷的成因主要有锅炉未清理干净，存在的杂质落入焊缝中，或者是焊接电流小，焊接速度快，造成金属熔池温度低，冷却速度快，导致焊渣未及时浮出熔池就开始凝固。此外，坡口设计加工、焊条选择、焊工焊接操作等均会造成夹渣。

1.2 气孔

气孔是焊接时熔池中的空气、保护气体、焊接中生成的气体未在金属凝固前及时排出，在焊缝金属凝固后残留在其表面或内部而形成的空穴。气孔会使锅炉致密性降低，造成应力集中，影响锅炉的强度、冲击韧性、弯曲性能、承载能力等力学性能。焊接电流强、焊接速度快、坡口区域未清理干净、焊条潮湿、母材厚度大等均易造成气孔。

1.3 裂纹

焊接裂纹是焊缝金属在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，使焊接接头中金属原子间的结合遭到破坏而形成新的界面而造成的缝隙。锅炉在裂纹处为应力集中点，裂纹扩展会造成锅炉开裂甚至爆炸，裂纹是焊接缺陷中危害最大的一种。造成焊接裂纹的原因主要有母材中含有较多杂质、焊接环境低温潮湿、焊接方法和工艺不合理等。

1.4 未熔合和未焊透

未熔合是指焊缝金属与母材之间未完全熔化和结合的现象。未焊透是焊接时接头根部未完全熔透，焊缝金属未完全进入焊接接头根部的现象。未熔合和未焊透会对锅炉造成严重的质量缺陷，其原因主要有坡口尺寸不合理、焊接间距太大、层间及焊根没有清理干净、焊接电流过小、焊接速度过快等。

2 锅炉焊接的质量控制

2.1 焊接工艺评定

为保证焊接工作的有序开展，提高焊接质量，在对锅炉进行焊接前，首先要进行工艺评定。焊接工艺评定指根据锅炉产品相关标准和规范，对试件进行试验和检验，考察其焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接人员等内容，验证焊接工艺的正确性。由焊接工程师编制焊接工艺指导书并主持评定工作，焊接责任工程师对其制定的焊接工艺指导书进行审核，由本单位技能熟练的焊工使用本单位焊接设备焊接试件，焊接实验室对焊缝试板进行外观检查、拉伸试验、冲击试验、无损探伤等检测试验，并由焊接工程师对试验结果进行综合评定。锅炉壳体的环纵焊缝、接管、法兰及受压元件上的吊装焊、点固焊、组装焊点等均要进行焊接工艺评定。

2.2 焊接材料控制

焊接材料是指焊接消耗的焊条、焊丝、焊剂、金属粉末等材料的通称。锅炉压力容器焊接材料的控制主要包括材料的选用、采购、验收、保管等方面。在进行焊接材料的选用的时候，要结合具体的焊接工艺和焊接要求，充分考虑材料的力学性能和化学性能。

如为降低焊缝金属的回火脆性，选用硅、锡、锑等元素含量较低的焊条。购买的焊接材料要选择合格的生产厂家，产品要有焊接质量保证书。焊接材料进场时候，要检查其表面情况及物理化学性能，确定材料的质量与性能否达到施工标准，如焊条药皮要与焊芯连接紧密，不出现偏芯的情况。焊接材料要按照种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放，要进行明确的场地划分，同时要保证场地的温度和湿度符合要求，防止材料受潮或腐蚀，使用之前要对其进行复检及烘干处理。

2.3 焊接过程优化

焊接过程的优化包括对焊接设备的管控、焊接方法的选择、焊接检验的管理等。焊接设备包括电焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具等。焊接设备稳定的工作性能对焊接质量有重要影响，焊接前要对设备型号、焊炬、电缆、气管进行全面检查，焊中要检查设备运行是否正常，安排专业人员对焊接设备进行管理，定期保养和维修，保证设备处于最佳的运行状态。

锅炉的焊接技术主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊，焊接过程中要根据实际情况选择合适的焊接参数，焊后要进行外观检验，检测焊件外形尺寸是否符合相关技术标准，是否有夹渣、气孔、裂纹等质量缺陷。用水为介质进行水压试验，检验锅炉是否有漏水或异常情况，利用射线探伤、超声波探伤、渗透探伤、磁粉探伤等无损检测方法检测焊缝质量。

2.4 焊接人员管理

焊接人员是焊接工作的直接实施者，主要指焊接操作人员，其技术水平是保证焊接质量的关键因素。应按照《特种设备焊接操作人员考核细则》对操作人员进行专业知识和操作技能的培训，以取得锅炉特种设备操作人员资格证(焊接)焊工合格证书。加强对焊接操作人员的继续教育，让其充分认识到焊接质量对锅炉安全性能的影响，明确焊接工作的重要意义，加强对人员责任意识和敬业精神的培养。建立焊工档案，制定考核机制，从理论水平、操作技能、综合素质等方面对人员进行综合评定，设立奖惩制度，淘汰不合格人员，提高技术人员工作积极性。