壓力容器焊接質量控制的研究與實踐

王建勛，蔡建剛，王春華

(蘭州石化職業技術學院 機械工程系，甘肅 蘭州 730060)

壓力容器焊接質量控制的研究與實踐

王建勛，蔡建剛，王春華

(蘭州石化職業技術學院 機械工程系，甘肅 蘭州 730060)

從保證壓力容器制造質量的關鍵環節——焊接著手，經過長期研究與實踐，提出了影響壓力容器焊接質量五個方面的主要因素，即：操作人員因素、機器設備因素、原材料因素、工藝方法因素、環境因素，簡稱“人、機、料、法、環”。通過對上述五因素的分析，提出了壓力容器焊接質量分析因果圖，按照該因果圖，在壓力容器制造的實踐中取得了良好的效果，其理念和指導思想在壓力容器制造行業中具有一定的推廣應用價值，對提高我國壓力容器制造質量，特別是對焊接質量控制具有一定的指導作用。

壓力容器；焊接；質量控制

0 前言

從國內外大量壓力容器安全事故的統計中可知，絕大多數安全事故是因焊接質量不合格所致。造成焊接質量不符合要求的主要原因就是工序質量。壓力容器作為一種工業產品，其質量是以工序質量為基礎的，必須具有優良的工序加工質量才能生產出優良的產品。工序是產品生產過程的基本環節，壓力容器生產工序主要包括去污除銹、材料矯形、展開劃線、切割下料、邊緣加工、成形組裝、焊接、熱處理、質量檢驗、安全評定等多道工序。各個工序都有其質量要求并存在影響質量的因素。由于工序質量將最終決定產品的質量，因此必須分析影響工序質量的各種因素，采取切實有效的控制措施，從而達到保證產品質量的目的[1-5]。

影響工序質量的因素，概括起來有五個方面，即：人員、機器設備、原材料、工藝方法、環境，簡稱“人、機、料、法、環”五因素。各個因素對不同質量影響的程度有很大的差別。在壓力容器制造過程中，焊接是一道重要的工序，影響焊接質量的因素也不外乎上述五個方面[1]。

1 操作人員的因素

不同的焊接方法對操作人員的依賴程度不同。手工操作占支配地位的焊條電弧焊和氣體保護焊等，其操作者的個人技能和謹慎態度對焊接質量至關重要。即使自動化程度高的埋弧自動化，其工藝參數的調節和施焊也離不開人的操作；各種半自動焊中電弧沿焊接方向的移動也是靠人掌握。因此，操作者質量意識差、操作時粗心大意、不遵守焊接工藝規程、操作技能低或操作技術不熟練等都會影響焊接質量。對操作人員的控制措施如下：

(1)加強“質量第一、用戶第一、下道工序是用戶”的質量意識教育，提高操作者的責任心和一絲不茍的工作作風，建立質量責任制。

(2)定期進行崗位培訓，從理論上認識執行工藝規程的重要性，從實踐上提高操作者的技能。

(3)加強焊接工序的自檢及專職檢查。

(4)進行焊工上崗資格控制。凡參加壓力容器施焊工作的焊工都應按照《鍋爐、壓力容器、壓力管道焊工考試與管理規則》進行培訓、考試，并取得相應資格；生產單位應按焊接工藝的要求，指定有相應資格的焊工承擔焊接工作，焊接檢查人員監督焊工資格，并做好焊接檢查記錄；制定焊工標記管理制度，對焊工鋼印、標記內容、標記部位等作出明確的規定。

2 機器設備的因素

各種焊接設備的性能、穩定性、可靠性等直接影響焊接質量。設備結構越復雜，機械化、自動化程度越高，焊接質量對其依賴性就越強，要求這類設備必須具有良好的性能和穩定性。對于重要的焊接結構產品，其質量保證體系中應建立包括焊接設備在內的各種在用設備定期檢驗制度。從保證焊接工序質量出發，對機器設備應作好以下幾點：

(1)定期維護、保養和檢修。

(2)定期校驗焊接設備上的各種儀表(包括電流表、電壓表、氣體流量計等)。

(3)建立設備狀況的技術檔案。

(4)建立設備管理制度及設備使用人員責任制。

3 原材料的因素

焊接生產所使用的原材料包括母材和焊接材料(焊條、焊絲、焊劑、保護氣體等)，這些材料的自身質量是保證焊接產品質量的基礎和前提。從全面質量管理的觀點出發，為了保證焊接質量，在生產過程的起始階段，即投料之前就要把好材料關。對原材料的控制主要有以下措施：

(1)加強原材料的進廠檢驗和驗收。

(2)建立嚴格的材料管理制度。

(3)實施材料的標記移植制度，保證材料具有可追溯性。

(4)選擇信譽比較高、產品質量較好的供應廠或協作廠進行訂貨和加工。

4 工藝方法因素

焊接質量對工藝方法的依賴性較強，在影響工藝質量的諸因素中占有比較重要的地位。工藝方法對焊接質量的影響主要來自兩個方面：一是工藝制定的合理性；二是執行工藝的嚴格性。首先要對某一產品或某一材料進行焊接工藝評定，然后根據評定合格的“工藝評定報告”和圖樣技術要求制定焊接工藝規程，編制焊接工藝說明書或焊接工藝卡，這些以書面形式表達的各種工藝參數是指導施焊時的依據，它是根據模擬相似的生產條件所做的試驗以及長期積累的經驗、產品的具體技術要求編制出來的，是保證焊接質量的基礎，具有嚴肅性和慎重性，通常由經驗比較豐富的焊接技術人員編制，以保證其正確性和合理性。在此基礎上需要保證的另一方面是貫徹執行工藝方法的嚴格性，在沒有充分依據的情況下不能隨意變更工藝參數，如果確需改變，也得履行一定的程序和手續。不合理的焊接工藝雖然不能焊出合格的焊縫，但有了經評定驗證的正確合理的工藝規程，若不嚴格貫徹執行，同樣也不能焊接出合格的焊縫。兩者相輔相成，相互依賴，不能忽視或偏廢任何一個方面。

對工藝方法的控制措施有：

(1)按相關標準進行焊接工藝評定。

(2)選擇經驗豐富的焊接工程技術人員編制焊接工藝文件。

(3)對施焊現場加強管理和檢查。

(4)按要求制作焊接產品試板和焊接工藝紀律檢查試板，以檢驗工藝方法的正確性與合理性。

5 環境因素

在特定環境下，焊接質量對環境的依賴程度也是比較大的。焊接操作常常在室外露天進行，必然受到外界自然條件(如溫度、濕度、風力及雨雪天氣)的影響，在其他因素一定的條件下也有可能單純因環境因素造成焊接質量問題。環境因素的控制措施比較簡單，當環境條件不符合規定要求時，可對工件進行適當預熱。

上述影響焊接質量的五個方面因素是從大的方面來劃分的。實際上，每一個大的因素又包括若干個小因素，每一個小因素還可以分解成幾個更小的因素，將各個因素羅列出來并繪制成因果圖(魚刺圖)，如圖1所示。它是一種進行質量分析的工具，根據長期的實踐經驗，將影響質量的各種因素都歸納于圖中，一旦出現質量事故，在查找原因時就可以從圖中逐一分析，逐一排除，最終查出造成焊接質量不合格的一個或多個原因。

圖1 壓力容器焊接質量分析因果

6 結論

從保證壓力容器焊接質量入手，提出了影響壓力容器焊接質量的五大因素，即材料因素、機器設備因素、人員因素、工藝方法因素、環境因素，并對以上五個因素提出了控制焊接質量的措施。同時必須注意壓力容器生產過程中的材料質量控制，要有切實可行的工藝質量保證系統、焊接質量保證系統、理化檢驗質量保證系統、無損檢測質量保證系統等，以保證壓力容器的制造質量，確保壓力容器“安、穩、長、滿、優”的運行。中石油第二建設公司多年來在壓力容器制造中完全按照本研究的設計思想監控壓力容器制造質量，其制造過程特別是焊接返修率大大降低，經過嚴格的質量檢驗，其一次合格率達到95%以上。因此，本研究的理念和指導思想在壓力容器制造行業中具有一定的推廣應用價值，對提高我國壓力容器制造質量有一定的參考作用[1]。

[1]王建勛.焊接結構生產[M].長沙：中南大學出版社，2010：219-227.

[2]劉彩梅.壓力容器焊接質量控制[J].化學工程與裝備，2010，48(8)：28-29.

[3]洪志明.淺談壓力容器焊接質量控制[J].中國科技財富，2010，132(16)：71-72.

[4]劉文卜.壓力容器焊接質量控制[J].鍋爐壓力容器安全技術，2004，80(2)：55-56.

[5]陳澤盤，蒲亨前.鍋爐壓力容器焊接質量控制系統的建立與質量控制[J].電焊機，2007，37(2)：62-64.

Research and practice of quality control for pressure vessel welding

WANG Jian-xun，CAI Jian-gang，WANG Chun-hua
(Department of Mechanical Engineering，Lanzhou Petrochemical Vocational College of Technology，Lanzhou 730060，China)

Enter on the welding that is the key process to ensure the quality of the pressure vessel manufacture，after a long research and practice，the paper indicates five main factors effected pressure vessel welding quality，namely the operator factors，equipment factors，raw materials factors，process factors，environmental factors.Through analysis of above mentioned five factors，analysis causal diagram of pressure vessel welded quality is gained.According to the this diagram in the pressure vessel manufacturing practice，achieves good results.Therefore，this conception and guiding principle has some promotional value in the pressure vessel manufacturing industry.As well as it can improve the manufacturing quality of pressure vessel，especially has a guiding role in welding quality control.

pressure vessel；welding；quality control

TG457.5

B

1001-2303(2012)07-0083-03

2011-07-10；

2012-07-10

王建勛(1958—)，男，甘肅寧縣人，教授，主要從事焊接技術及自動化專業的教學與研究工作。