压力容器定位焊缝的质量控制

马容忠*

（江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院）

0 前言

定位焊缝是指为固定容器元件间的相互位置而施焊的点焊或断续焊焊缝，从起弧到收弧的距离一般比较短，使得电弧能量很快被母材吸收，导致焊缝和热影响区的冷却速度非常快，容易形成淬硬、裂纹敏感性强的马氏体、上贝氏体等微观组织。在焊缝金属凝固结晶时，淬硬的微观组织易开裂产生裂纹。这些细小的焊道底部裂纹不易被外观检查和无损检测发现，且可能会导致压力容器失效。

在压力容器产品焊接过程中，由于定位焊缝可能会被熔入永久焊缝内，也可能会被清除，制造企业往往会忽视这个环节的质量控制工作。查阅大量焊接质量事故分析的文献后发现，焊缝开裂点或起爆点有一部分产生于定位焊缝部位，这也使其成为了压力容器制造过程中的薄弱环节。因此，为了保证压力容器的制造质量，必须加强对定位焊缝的质量控制工作。

1 相关法规、标准对定位焊缝质量控制的基本要求

1.1 TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中的规定

TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中第 4.2.1.1 节第（1）条规定：压力容器产品施焊前，熔入永久焊缝内的定位焊缝应当进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺规程（WPS）支持。该规程未对施焊定位焊缝的焊工资格提出要求。

1.2 GB 150.4—2011《压力容器 第4部分：制造、检验和验收》中的规定

GB 150.4—2011《压力容器 第4 部分：制造、检验和验收》第7.2.1 条规定：压力容器产品施焊前，熔入永久焊缝内的定位焊缝应按NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持。该标准也未对施焊定位焊缝的焊工资格提出要求。

1.3 NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》中的规定

NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》第3.4.1条规定，施焊下列各类焊缝的焊接工艺应按NB/T 47014—2011 评定合格：a）受压元件焊缝；b）与受压元件相焊的焊缝；c）上述焊缝的定位焊缝。其中第3.4.2 条规定：施焊下列各类焊缝的焊工应按TSG Z6002—2019《特种设备焊接操作人员考核细则》规定考核合格：a）受压元件焊缝；b）与受压元件相焊的焊缝；c）熔入上述永久焊缝内的定位焊缝。

通过对比分析可以发现：NB/T 47015—2011 标准要求不管定位焊缝是否最终被清除，定位焊缝的焊接工艺都要按NB/T 47014—2011 标准评定合格。而TSG 21—2016 标准和GB 150.4—2011 标准仅对熔入永久焊缝内的定位焊缝的焊接工艺提出了要求。NB/T 47015—2011标准中要求对熔入永久焊缝内的定位焊缝施焊的焊工应按TSG Z6002—2019标准规定考核合格，这与TSG Z6002—2019标准中第三条（三）款的要求一致，而TSG 21—2016标准和GB 150.4—2011标准中则无此要求。笔者认为，应当按照NB/T 47015—2011标准的规定对压力容器定位焊缝进行质量控制。

2 定位焊缝的质量控制

以焊条电弧焊（SMAW）为例，假定定位焊缝最终熔入永久焊缝内，简要介绍了定位焊缝的质量控制工作。

2.1 焊工资质

在指派焊工前，首先要确保该焊工的资格证书在有效期范围内，其次要保证焊工的持证项目包含需进行的焊接工作，应重点关注金属材料的类别、填充金属的类别、焊接位置、是否带衬垫、熔敷金属的厚度范围、管材外径等要素。制造厂在指派施焊单面焊对接接头的定位焊缝的焊工时，要确认该焊工具有焊接不带衬垫对接焊缝的资格。

2.2 焊接工艺

在选择焊接工艺时，应确保该工艺已按NB/T 47014—2011 标准要求评定为合格，其中应重点关注焊件母材的类别、填充金属的类别、焊后热处理类别、焊件厚度、预热温度等因素。当压力容器产品需要进行冲击试验时，还应注意焊件母材的组别、填充金属类型（如用非低氢型药皮焊条代替低氢型药皮焊条）、焊件厚度、焊接位置、焊接电流种类或极性的变化、最大热输入的控制等因素。

2.3 焊接工序

2.3.1 预热温度

在进行定位焊焊接时，应重视对预热温度的控制，尤其是进行厚板焊接时，更应严格控制，因为定位焊缝往往比较短，焊缝截面小，受到的应力作用比较集中，容易产生裂纹。合适的预热温度可以降低焊缝冷却速率，缓解应力集中情况，有效防止裂纹产生。

2.3.2 最大热输入

在进行定位焊焊接时，应控制定位焊缝的长度和焊接速度。过短的焊缝长度和过快的焊接速度，会影响焊接接头的冲击韧性，也会导致最大热输入超过焊接工艺范围。

2.3.3 非受压件与受压件定位焊缝的质量控制

需重视对衬垫（板）、鞍座、支腿、吊耳、加强板（圈）等非受压件上定位焊缝的质量控制，要以和受压件之间的定位焊缝同样对待。

2.3.4 定位焊缝、长度、间距及焊接顺序的控制

定位焊缝应沿焊缝均匀分布，避免布置在焊件的端部、转角等应力集中处。同时为了避免强力组装，定位焊缝的长度、间距、焊接顺序等条件应满足焊接工艺文件的要求。

2.4 定位焊缝的修磨与检验

2.4.1 定位焊缝修磨质量控制

在正式焊接之前，应对定位焊缝进行打磨，将两端磨削成缓坡状，使其与最终焊缝完全结合。除此之外，对大型塔器等设备定位焊缝进行修磨时还要注意修磨顺序，原则上应采用对称修磨的方式，从而克服塔器自重对焊接坡口的挤压而产生的偏差，确保塔器的水平度和垂直度。

2.4.2 定位焊缝检验及不合格焊缝清除

应对修磨后的定位焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹、未熔合、夹渣、气孔等焊接缺陷，一旦发现，必须将缺陷清除。除彻底清除焊缝金属外，还要清除可能产生淬硬、裂纹敏感性强的微观组织的热影响区。

2.4.3 定位焊缝的焊接记录及焊工钢印

定位焊缝焊接结束后应作好焊接记录工作，用合适的方式标注或记录焊工钢印代号。

3 结论

在压力容器制造过程中应重视对定位焊缝的质量控制，从人员资格、焊接工艺的选用及执行、焊缝的修磨与检验等多方面进行把关，确保定位焊缝的质量满足工艺与标准要求。