壓力容器焊接中常見缺陷產生成因及控制對策

【摘 要】近年來，我國現代化進程不斷進步，在石油化工和物料貯存行業也有了顯著的發展。壓力容器作為現代液體物流中最常用的設備之一，其焊接技術也有了重大的改進。但是，壓力容器易失效、易損壞，在壓力容器的焊接過程中常常產生一些質量缺陷。本文從壓力容器焊接中常見缺陷成因分析入手，提出了控制此類缺陷發生的相關對策。

【關鍵詞】壓力容器；焊接；常見缺陷；控制對策

壓力容器的氣密性和強度、容器自身的質量、容器的安全使用均要靠高技術的焊接過程來保證，因此壓力容器的焊接如果出現了缺陷，極有可能會導致壓力容器發生斷裂，嚴重的甚至可能會導致壓力容器發生爆炸。因此，對壓力容器的焊接質量必須要嚴格把關，尤其是對小規模的壓力容器制造企業，要嚴格將焊接缺陷限制在一定范圍內以保證壓力容器的安全。

1.壓力容器焊接中常見缺陷成因分析

壓力容器焊接過程中最容易發生的質量缺陷可由其發生部位來區分，分別是容器外部質量缺陷和容器內部質量缺陷。其中，外部質量缺陷包括錯邊、咬邊等，內部質量缺陷包括氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等。

1.1外部質量缺陷之錯邊

錯邊缺陷的成因是在焊接時，需焊接的兩個部分沒有完全結合在一起，而是出現了一定的交錯。通常錯邊缺陷在組裝階段發生，主要原因有產品設計出了問題、焊接工技術不到位等。錯邊在很大程度上會影響到壓力容器應力作用保持自身形狀而不發生變化的能力，會對壓力容器的安全造成一定的隱患。

1.2外部質量缺陷之咬邊

咬邊缺陷的成因是母材沿焊趾的方向上出現凹陷。通常咬邊是因為焊接參數出現問題而發生，也可能因為焊接工技術不到位致使電流太高、電弧太長、焊機軌道凹凸等。

1.3內部質量缺陷之氣孔

氣孔缺陷的成因是焊接過程中的熔池殘留一定的氣泡，在凝固過程中氣泡仍然存在于其中，從而導致氣泡的位置成為空穴。導致氣孔缺陷的可能因素有：焊接時電弧太長、焊條不夠干燥、保護工作不到位、坡口清理工作不到位等。氣孔缺陷對壓力容器氣密性的影響非常之大。

1.4內部質量缺陷之夾渣

夾渣缺陷是指在焊縫中出現熔渣，這些熔渣通常形狀各異，并最常在坡口邊緣和焊道等非圓滑部位產生。導致夾渣缺陷的因素有：焊道形狀變化太過突然、電流不夠大，焊接速度太快、運條方式不夠合理，沒有嚴格控制焊絲保持在焊接中心。夾渣對壓力容器的最大危害在于影響其焊縫強度及氣密性。

1.5內部質量缺陷之未焊透、未熔合

未焊透的缺陷指的是沒有將焊接接頭的根部完全熔透，未熔合的缺陷指的是焊接金屬和母材之間焊接不完全，從而導致了焊接縫隙的產生。導致此兩種質量缺陷的原因有：坡口角度不夠大、間隙太小、焊接速度太快。

1.6內部質量缺陷之裂紋

焊接裂紋缺陷指的是材料原子的結合過程受到破壞，在新的界面產生本不需要的縫隙。裂紋的主要特征有：缺口尖銳、長寬比很大，容易導致高的應力集中并產生延伸的可能性。裂紋的成因主要有：焊接熔池中有低熔點雜質，如果焊條或母件內的雜質太多，收弧又過于突然，就會導致凹坑上有裂紋產生。

2.壓力容器焊接中缺陷的控制對策

2.1錯邊和角變形的控制對策

實際上，在大型壓力容器中，錯邊和角變形的發生常常是難以避免的，而且一旦有此兩種現象產生，也是很難對其進行完全消除的。錯邊和角變形極易引起幾何應力集中，從而導致附加彎曲應力的產生。要對錯邊和角變形進行有效的控制和妥善的處理，就要嚴格按照壓力容器制造標準來進行焊接，盡可能將焊接缺陷降到最低。

2.2氣孔和夾渣的控制對策

控制氣孔產生的對策有：對焊接電流和焊接速度嚴格控制；變質焊條一律不予使用；對坡口邊緣的水分和油污要進行認真且定期的清理；在埋弧焊的過程中，對焊接工藝參數的選擇要格外注意，特別對薄板進行自動焊接時，要盡量放慢焊接速度。

控制夾渣產生的對策有：對坡口尺寸的選擇要保證合理；對坡口邊緣的水分和油污要進行認真且定期的清理；對焊接電流和焊接速度嚴格控制；當進行多層焊接時，對焊接坡口兩側的熔化情況要進行及時的觀察，對每一層焊層的焊渣清理都一定要保證徹底，尤其對封底的焊渣必須做到徹底清除。

2.3未焊透、未熔合的控制對策

針對未焊透和未熔合的缺陷，最佳的處理方式即進行一定的補焊。未焊透缺陷通常的發生位置在手工焊和自動焊的交界處，允許有一定的缺陷誤差，只要缺陷在可允許的范圍之內，就可以不進行補焊。未熔合缺陷在焊縫和坡口交界處位置發生的幾率更高，需要保證焊接電流和焊接速度得到嚴格、合理的控制，注重對坡口表面油污的清理，并在焊接過程中對焊接坡口兩側的熔合情況予以密切關注，及時進行糾正。

2.4裂紋的控制對策

在上文所描述的眾多壓力容器焊接缺陷中，裂紋屬于危害性比較大的一種缺陷。焊接裂紋的成因復雜各異，且不可預見，因此在焊接過程中要對裂紋予以高度重視，嚴格避免裂紋缺陷的產生。常用的控制裂紋產生的對策有：對焊接工藝的參數、冷卻速度、焊縫形狀系數進行嚴格的控制，并多使用小電流進行多層多道焊接，從而避免裂紋出現在焊縫中心。除此之外，焊接工需要對焊接的工藝流程深入了解并嚴格參照執行，在焊接工藝程序方面選取最合理的方式，盡量減少焊接裂紋缺陷發生的可能性。

3.總結

現階段，焊接技術有著迅猛發展的勢頭，全焊結構也越來越多的在現代壓力容器的制造工藝中被選擇和采用。在壓力容器的制造過程中，焊接是極為重要的關鍵環節，其質量對容器能否安全運行有著直接的影響。因此，對壓力容器焊接中常見缺陷產生成因進行分析研究，并提出相應的控制對策，減少焊接缺陷，確保壓力容器的安全運行，對維護國民安全很有意義。 [科]

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