化工设备制造过程中焊接质量控制方法的探析

赵瑞，仙运昌

(山西阳煤化工机械（集团)有限公司，山西 太原 030000）

结合实际调研可以发现，多方面因素均可能影响化工设备制造过程焊接质量，如焊接产生的气体、焊缝周围温度变化等，前期准备工作、现场技术管理也会直接影响焊接质量。为有效开展化工设备制造过程中的焊接质量控制，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1 影响化工设备制造过程焊接质量的因素

1.1 焊接产生的气体

在化工设备制造过程中，受焊接工艺、焊接方法、焊接材料的影响，焊接会产生不同气体，主要有N2、O2、H2、H2O、CO、CO2，对焊接质量会产生不利影响的气体主要为N2、O2、H2，如工件、空气、焊条内存在H2，金属表面温度在焊接结束后下降会导致部分焊缝金属中的氢原子自由扩散，进而聚集在焊缝或熔合线局部，冷裂纹会因此出现，焊接接头的塑性和韧性也会随之降低。氧气在焊缝中主要为氧化亚铁和硅酸盐夹杂物等形式，其会导致焊缝金属的强度、硬度、塑性降低，焊缝的冷脆和热脆也更容易出现，同时会影响抗腐蚀性能。焊接金属在高温下会与氮原子发生反应形成氮化物，金属硬度会因此增加，塑性会随之降低。

1.2 焊缝周围温度变化

围绕化工设备制造过程的焊接进行分析可以发现，存在迅速升高并降低的焊缝周围温度的现象，焊缝周围金属会受此影响出现收缩，残余应力也会随之产生，金属在焊缝的地方会因这种残余应力出现横向或纵向收缩，进而导致两块金属接头处出现裂纹。为控制急速冷却引发的焊缝变形问题，必须围绕变形程度在焊接前开展针对性估算，变形方向也需要同时估算，焊接质量可由此更好地得到保障。

2 化工设备制造过程焊接质量控制方法

2.1 准备焊接工件与设备

为有效控制化工设备制造过程的焊接质量，必须做好焊接工件与设备的准备工作，焊接工件的准备需首先完成组队工作，按照技术难度进行组队，并随之针对性安排工作计划，焊接方案需结合设备实际针对性设计，工艺评定也需要严格开展。在完成方案核查后，需保证焊接工作严格遵循计划开展，工作人员的从业资格与专业技术水平也要得到保障；焊接设备的准备需以确定的工作计划为依据，不同设备在参数等方面存在的差异需得到重视，以此优选焊接设备，同时，基于焊接要求针对性选择焊接材料和电源类型，焊接质量即可得到有效保障。

2.2 强化材料的选择和管理

焊丝以及焊条等材料在化工设备制造过程焊接过程中会大量应用，这类材料的质量直接影响焊接质量，因此定期开展的材料质量检查必须得到重视，相关人员需关注材料是否受潮，这是由于很多焊接材料在受潮后会出现生锈等问题。在具体实践中，为保证焊接材料质量，必须针对性开展管理工作，材料的焊接性需要到重点关注，这关系着化工设备制造过程焊接能否满足相关标准与规定，不具备焊接性的材料不得用于焊接操作。如第一次使用某种焊接材料，必须开展针对性的焊接性实验，以此明确材料特性，如材料的含碳量较高，实验需重点关注焊接过程是否会出现气孔现象，以此采取针对性应对措施，焊接质量即可进一步提升。

2.3 检查确认焊接项目

为保证焊接能够严格遵循设定的方案和计划开展，化工设备制造过程的焊接即可更好地保证生产质量，设备的严格检查也可基于方案一一开展。化工设备的检查和确认需按照一定顺序开展，以此对电弧、电源、焊缝状态开展针对性检查。焊接部位属于检查的重点，需对内部裂纹情况进行细致检查，并关注是否存在未焊透问题。设备外部检查需关注设备表面的咬边、缺陷等情况，焊接尺寸检查需关注焊接高度、长度，化工设备的整体质量可由此得到更好的控制。

2.4 施工现场技术管理

为更好地保证焊接质量，施工现场技术管理也要严格开展，化工设备制造前企业需要做好技术人员的能力检查工作，保证焊接质量控制能够由能力足够的技术人员负责，焊接的各环节质量控制、焊接工作的保质保量按时完成也能够顺利实现。对于化工设备的重要部位焊接，专业监管人员的针对性配置极为关键，以此监督管理技术人员的各步骤工作，即可规避操作错误问题，保证各环节工作正确性，化工设备性能、安全、质量可能受到的影响能够有效排除。需选择具备专业技能认证的焊接人员进行具体的焊接施工，相关错误的及时改正也需要得到重视，同时强化对周围环境的监控，即可及时发现环境因素变化带来的影响，辅以详细的施工过程记录，焊接质量控制和责任追查即可获得有力依据。

3 特殊材质化工设备制造过程焊接质量控制方法

3.1 焊接特点分析

近年来，特殊材质化工设备大量涌现，钛制化工设备便属于其中代表，对于运行环境较为复杂的钛制化工设备来说，过早报废问题很容易出现，这种问题与钛制化工设备制造过程中焊接质量控制不当存在一定关联，因此，本节将围绕钛制化工设备制造过程焊接质量控制方法开展深入探讨。深入分析可以发现，处于熔融状态的钛材会出现较大的物理、化学性能变化，在400℃及以上温度时，大量的氢会被钛材吸收，韧性的塑性、韧性会受到直接影响，进而出现易裂、易碎等问题。在钛制化工设备的焊接过程中，需关注氧化、脆裂等问题，并保证含氢量能够在钛材焊接过程中控制在0.15%内，如氢量超标的现象出现，脱氢处理必须及时开展。

3.2 焊接前准备工作

钛制化工设备制造过程焊接质量控制同样需要做好准备工作，具体需要在焊接开始前保证存在99.9%以上的氩气纯度，考虑到一般选择直流两用氩弧焊作为钛制化工设备的焊接设备，因此焊接前还需要关注以下要点：（1）坡口处理。在正式焊接开始前，必须细致开展坡口处理，以此将附近50mm部位的杂物、杂质进行清理，钛材的污物需同时应用砂纸或砂轮进行清理，以此保证钛材露出银白色金属光泽；（2）钛材表面清理。需采用干净的绸布蘸无水酒精清理钛材表面，直至绸布不存在污物；（3）焊丝擦拭。在焊接开始前，焊丝的擦拭也需要得到重视，需使用干净的绸布蘸无水酒精；（4）焊接的尽快开展。完成上述清理后，钛制化工设备焊接需尽可能快地开展，否则空气杂质将引发污染问题，此时需再次进行清理，这会导致焊接效率和质量受到影响。

3.3 具体的焊接施工

完成准备工作后，焊接施工应立即开展，具体需关注以下几方面：（1）保证焊接环境整洁。需在整洁的焊接环境下进行钛制化工设备焊接施工，环境的风速、湿度均需要严格控制，室外焊接需关注雨雪、低温天气的影响；（2）严控各类要素。具体焊接施工需对各类要素进行严格控制，包括焊丝填充高度、钨极伸出长度，氢极、氧极、氮极的反应也需要严格控制，以此规避焊接接头塑性降低问题。需重点关注400℃以上熔池温度对焊接热影响区的影响，铜材保护盒应用引发的气体混乱现象也需要得到重视，以此科学控制氩气的速度，即可提升保护效果，一般需基于11L/min控制氩气通入速度；（3）充分冷却。在完成焊接施工后，需以充分冷却的保护盒和焊接接头为依据，保证焊接接头温度在400℃以内时开柜，焊接质量可由此得到更好保障。

3.4 焊后检测要点

在完成钛制化工设备制造过程焊接施工后，针对性的质量检测极为关键，具体检测可围绕三方面开展：（1）外观检测。可采用放大镜或肉眼对焊接完成后的钛制化工设备进行检查，以此观察焊缝表面和焊接接头缺陷，如发现颜色呈灰色，则说明焊接质量不达标，如发现颜色为紫色，则说明存在塑性较差问题，如发现颜色为蓝色，则说明存在稍微较差的塑性，如发现颜色为银白色，则说明焊接质量较好，此时无须进行处理，表面呈蓝色、紫色的需要针对性开展打磨处理；（2）着色探伤检测。具体检测需基于《压力容器无损检测》Ⅱ级标准开展；（3）X射线探伤检测。具体检测基于《压力容器无损检测》Ⅲ级标准开展。

4 结语

综上所述，化工设备制造过程中焊接质量控制需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的强化材料的选择和管理、检查确认焊接项目、施工现场技术管理等内容，则提供了可行性较高的化工设备制造焊接质量控制路径。为更好地保证化工设备制造焊接质量，先进设备的引进、焊接人员的质量安全意识培养、监督制度的建立健全同样需要得到重视。