探討鍋爐及壓力容器焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗

李思宇(茂名西南石化機械設(shè)備有限公司，廣東 茂名 525000)

就目前國內(nèi)特種設(shè)備制造情況而言，有相當部分制造企業(yè)沒有對焊接接頭外觀檢驗采取足夠的重視，外觀質(zhì)量檢驗合格后，方可盡心無損檢測，這樣不僅可以提高內(nèi)部缺陷的檢測率，而且還可以提高缺陷判定的正確率，另外，外觀缺陷同樣可能是特種設(shè)備發(fā)生破壞或者造成爆炸事故的根源，由此引出的事故屢見不鮮，因此，焊接接頭外觀質(zhì)量檢查是非常重要的，是檢驗內(nèi)部缺陷的前提工作，也是保證設(shè)備質(zhì)量以及以后能否安全使用的一個重要環(huán)節(jié)。

1.鍋爐及壓力容器焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗的主要內(nèi)容

所謂外觀檢查，針對鍋爐及壓力容器焊接接頭而言，指代承壓設(shè)備的外形尺寸及焊接表面質(zhì)量檢查。表面各類缺陷及結(jié)構(gòu)即全面變化處都會產(chǎn)生應力集中（見圖1）。

根據(jù)圖1可知，長方形板在出現(xiàn)缺口后，應力則會集中于缺口處，而實質(zhì)上，原理長方形板作為規(guī)則的一種截面構(gòu)件，應力應當是均勻分布的。若設(shè)定缺口處峰值應力為Qmax,總結(jié)分析可得，KT=Qmax/Qm。提示說明當長方形板截面尺寸改變越明顯，則應力集中系數(shù)也會相應變大。

1.1 焊接工藝及外形尺寸應當符合文件要求

焊接是連接材料的一種工藝方法，焊接質(zhì)量直接關(guān)系到鍋爐及壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量及安全性能，故而焊接工藝的操作應當切實依循相關(guān)技術(shù)文件（《鍋規(guī)》及《焊接工藝評定》）按步操作。于焊接過程中，為截面突變導致應力集中情形，焊縫不宜過高于母材。理論上而言，余高可適當提升焊縫截面承受載荷的能力，但是應力集中則可能導致材料使用壽命減短。同樣，焊縫高度不宜低于母材，兩者之間應當平滑適宜。把焊縫表面進行打磨處理，保證焊接材料與母材齊平，不僅能夠減少發(fā)生應力集中情形，還可維持焊縫強度，是一種最為理想的焊接處理工藝。但是實際上該種工藝經(jīng)濟成本高昂，故而當前企業(yè)在考量企業(yè)經(jīng)濟效益的前提下，多于設(shè)備生產(chǎn)制造時均會保留余高，但是必須根據(jù)工藝要求將其控制在規(guī)定的合格范圍之內(nèi)（見圖2）。

1.2 焊接應當避免產(chǎn)生裂紋、夾渣和氣孔等

為保證焊接質(zhì)量，促使焊縫結(jié)果滿足工藝要求，對焊接過程中所需的活動、控制方法、操作步驟及人員職責分工等諸多需要控制的重點過程均應當進行綜合考量。焊縫及其熱影響區(qū)表面若出現(xiàn)裂紋無疑會影響其后期使用性能及壽命，同時也可能為運行過程中的鍋爐及壓力容器帶來潛藏風險。一般情況而言，裂紋由焊接工藝應用不當引發(fā)材料出現(xiàn)局部斷裂所致。裂紋出現(xiàn)處的端部會形成缺口，根據(jù)圖1可知，該區(qū)域會產(chǎn)生應力集中，應力將高度集中在該部位，同時因為裂紋出現(xiàn)，焊縫熱影響區(qū)表面承載面積因此而減少。這便意味著焊縫及其熱影響區(qū)表面難以承受巨大應力，情況嚴重者可能會損壞鍋爐及壓力容器。故而，在進行鍋爐及壓力容器焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗的過程中，預防鍋爐壓力容器產(chǎn)生裂紋是必行舉措。

之所以預防裂紋的產(chǎn)生是為了杜絕應力集中，降低承壓設(shè)備承受荷載的能力，影響其使用壽命。同理，于鍋爐及壓力容器焊接過程中若有夾渣殘留于焊縫中，承壓設(shè)備同樣會因為夾渣棱角引起應力集中，而于交變載荷下，夾渣棱角所指向點也會成為疲勞源。焊縫中的夾渣主要來源于焊條藥皮和焊劑熔渣。故而，鍋爐及壓力容器焊接接頭處表面夾渣的清理工作應當予以重視。筆者曾于一次鍋爐壓力容器質(zhì)量檢驗過程中，先行采用水壓法以對其承壓設(shè)備進行焊接工藝評定試驗，初始因未出現(xiàn)水介質(zhì)滲，而后應用超聲波檢驗方法時發(fā)現(xiàn)煙管與鍋殼焊接處存有夾渣殘留于焊縫表面，要求技術(shù)工人對夾渣處予以打磨后，發(fā)現(xiàn)焊縫表面存有極小缺口，而后補焊以修補。而假若夾渣埋藏較深，則無法通過簡單打磨清理夾渣，可能需加大電流促使熔池將焊渣浮現(xiàn)于表面。很多情況下，外觀表面未能清理徹底，極易影響機械其它方面缺陷的檢出率，由此極有可能造成承壓設(shè)備在已投入運行之后，引發(fā)安全問題。例:如若設(shè)備盛裝的是一些易燃或有毒物質(zhì)，則無疑為機械運行環(huán)境的周邊人群的人身安全埋下隱患。

焊接接頭中若存在氣孔同樣也會改變焊接結(jié)構(gòu)的承載能力，降低其結(jié)構(gòu)強度。分析其原因，結(jié)合圖1可知，氣孔周邊產(chǎn)生了應力集中，且因為受力面積減少降低了焊接結(jié)構(gòu)承載荷載的能力，由此可能導致氣孔邊緣產(chǎn)生裂口，逐步擴展為裂紋，使應力集中變得更加嚴重。

1.3 咬邊質(zhì)量及焊接外觀應當符合文件要求

咬邊由焊接參數(shù)選擇不當，或操作方法不正確造成，指代產(chǎn)生于母材沿焊趾溝部位的槽或凹陷。一般情況而言，咬邊不但會造成母材金屬材質(zhì)減薄，還可能會導致母材與焊縫處難以產(chǎn)生緊密連接，形成幾何不連續(xù)，從而于咬邊處產(chǎn)生應力集中，降低焊縫強度。一般情況下，焊接電流過大抑或焊條運動速度過快均會形成咬邊。在處理該種情況時，如果母材厚度滿足工藝要求，可承受打磨強度，則可通過打磨咬邊處至圓滑過渡，以消除應力集中情形。

2.鍋爐及壓力容器焊接接頭外觀質(zhì)量控制措施

由上可知，鍋爐壓力容器在制造過程中，只有嚴格依據(jù)《鍋規(guī)》及《焊接工藝評定》進行操作方可保障焊接接頭外觀質(zhì)量及承壓設(shè)備的整體質(zhì)量。針對此，筆者認為，制造企業(yè)及操作工作人員應當注意以下方面，以控制焊接質(zhì)量:其一，制造單位應當建立并不斷完善嚴密的質(zhì)量保證體系，以確保承壓設(shè)備的制作工藝及過程滿足既定標準，符合法制法規(guī)要求。之中應當注意制造壓力容器的企業(yè)要建立一個嚴謹、高效適合本公司情況的質(zhì)量保證體系，必須保證所有制造出的產(chǎn)品符合法律法規(guī)標準的要求，要真正能做到這些，制造單位必須對進廠的所有材料進行嚴格控制，加強管理，不折不扣的按照壓力容器制造容規(guī)的相關(guān)要求去做，首先材料進廠必須核對好材質(zhì)證明文件，或者合格的有效復印件，核對材質(zhì)證明文件上的各項指標符合相關(guān)標準，如果有質(zhì)疑必須進行進一步的材料復檢或者委托有資質(zhì)的第三方機構(gòu)檢驗。這是保證焊接質(zhì)量的一個最重要的不可忽視的前提條件。其二，制造單位于承壓設(shè)備制造前，應當加強對材料的質(zhì)檢力度，以保證材料各項指標符合標準需求，必要之時可進行復驗。其三，技術(shù)操作人員應當嚴格根據(jù)設(shè)計圖紙進行鍋爐及壓力容器的焊接工作。其四，制造單位應當建立完整且科學的工藝流程檢驗文件，在每道工序完成之后，操作人員及質(zhì)量檢驗員都應于工藝流程轉(zhuǎn)卡上簽字，以便出現(xiàn)問題后追責至個人。同時也可防止不合格半成品進入下一道工序，予以返修之后方可進行下道工序。

3.結(jié)語

綜上所述，鍋爐壓力容器制造過程中，鍋爐、壓力容器之間的焊接為制造鍋爐壓力容器不可缺少的一項工序，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到鍋爐壓力容器的整體質(zhì)量及安全性能。只有嚴格依據(jù)相關(guān)標準要求進行焊接操作，規(guī)范化質(zhì)量檢驗管理，嚴格控制焊接質(zhì)量檢驗，特別是焊接過程的質(zhì)量檢驗控制，方可有效規(guī)避承壓設(shè)備引發(fā)的意外事故。

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