基于壓力容器的焊接工藝探析

【摘要】本文首先分析了鍋爐壓力容器的焊接工藝，然后闡述了其質量管理問題，在工業生產中，非常重要的一個組成部分就是鍋爐和壓力容器，它的焊接工藝和質量控制管理，會對鍋爐壓力容器的使用以及安全可靠運行產生直接的影響，本文以下就此進行了詳細的闡述。

【關鍵詞】鍋爐； 壓力容器； 質量管理； 焊接工藝；

一、前言

隨著壓力容器焊接工藝要求的不斷提高，研究其相關內容凸顯出重要意義。該項課題的研究，將會更好地提升焊接工藝的實際水平，從而有效優化壓力容器的焊接效果。本文從概述壓力容器焊接相關內容著手本課題的研究。

二、概述

隨著現代化進程的不斷推進，石油化工及液體物料貯運基地在全球范圍內迅猛發展，壓力容器已成為重要設施之一。壓力容器的焊接是壓力容器制造最關鍵最重要的一個步驟，是確保容器安全運行的重要指標。

壓力容器是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備。貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器，它在石油化學工業、能源工業、科研和軍工等國民經濟的各個部門都起著重要作用。壓力容器由于密封、承壓及介質等原因，容易發生爆炸，燃燒起火而危及人員、設備和財產的安全及污染環境的事故。世界各國均將其列為重要的監檢產品。

壓力容器在現代生產生活中扮演著重要角色，在石油化工工業、軍工科研、能源工業等領域的作用都不容小覷。而壓力容器制造的關鍵工藝師焊接，它決定著產品的質量、生產率、可靠性和生產成本。當前，壓力容器逐漸向多用化高壓化和大型化發展，這要求焊接技術和工藝也要向優質高效發展。另外，我國是鋼產量大國，也是焊接大國，焊接主要應用領域是壓力容器。所以，提高壓力容器的焊接質量，提高焊接自動化程度，尋找焊接新技術，降低焊接成本迫在眉睫。

三、壓力容器焊接工藝程序

對壓力容器焊接進行打底主要采用的是氬弧焊，并且在施工上要由下至上進行施工。在焊接施工完成之后起始收尾工作需要將連接處進行打磨處理。保證施工均衡性發展是焊接施工的重點內容。在氬弧焊施工之前可以進行試焊工作，這樣能夠明確氬氣中的質量純度，并且在試焊過程中要將施工范圍采用圍板進行格擋，這樣能夠避免其他因此對施工焊縫質量產生相應的影響。對焊接部位要采用角磨機進行打磨，避免焊縫出現塌陷問題產生裂縫，同時要做好焊接工作管理保證質量的進一步提升。

要保證焊縫與母材交接位置的清潔度。焊縫接頭和底層焊縫接頭錯開的距離至少要在10mm以上，該層選擇直徑為3.2的焊條。中層焊縫的厚度至少是焊條直徑的0.8--1.2倍，選擇直線型的運條方式；焊縫焊接部位不能夠進行引弧處理。在施工完成之后就要對焊接部位進行中層清理，只有在發現問題的時候在進行重焊工作。

蓋面時同樣要選擇直徑為3.2的焊條，具體選擇時還要參考焊縫已焊厚度來決定。每根焊條的起弧位置與收弧位置均要與中層焊縫接頭錯開，不得在中層焊縫表面引弧，要保證蓋面層焊縫的表面完整性以及壓力容器的圓滑過渡，焊縫的寬度大概是蓋過坡口兩側2mm左右，焊縫加強高度則在1.5～2.5mm左右。蓋面層對焊縫的質量要求也比較高，焊縫表面不得出現裂紋、氣孔、夾渣以及熔合性飛濺等問題，咬邊的深度要控制在0.5mm以內，且咬邊的長度要控制在該焊縫總長的10%以內。對焊接部位進行清潔處理能夠實現壓力容器表面的干凈整潔，能夠避免鍋爐表面因為周圍環境的變化出現腐蝕現象。

四、壓力容器焊接中常見的質量問題

1.裂紋

裂紋是焊接缺陷中危害性最大的一種，它將顯著減少承載面積，嚴重的是裂紋端部形成尖銳缺口，應力高度集中，很容易擴展導致破壞。冷裂紋又稱延遲裂紋，由于其延遲特性和快速脆斷特性，帶來的危害往往是災難性的；熱裂紋是由于焊縫凝固收縮而受到拉應力，最終開裂形成裂紋；再熱裂紋是近縫區金屬在高溫熱循環作用下，強化相碳化物沉積在晶內的位錯區上，使晶內強化程度大大高于晶界強化，由于應力松弛而帶來的塑形變形主要由晶界金屬來承擔，于是晶界區金屬會產生滑動。世界上的鍋爐、壓力容器、壓力管道事故除少數是由于設計不合理，選材不當的原因引起的以外，絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。

2.氣孔

氣孔是指在焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而形成的空穴。產生氣孔的主要原因有：坡口邊緣不清潔，有水份、油污和銹跡；焊條或焊劑未按規定進行烘焙，焊芯銹蝕或藥皮變質、剝落等。此外，熔渣粘度過大，氣泡無法通過熔渣，被阻擋在焊縫金屬表面附近；電弧偏吹；低氫型焊條焊接時，電弧過長，焊接速度過快；埋弧自動焊電壓過高等，都易在焊接過程中產生氣孔。由于氣孔的存在，使焊縫的有效截面減小，過大的氣孔會降低焊縫的強度，破壞焊縫金屬的致密性。

3.咬邊

咬邊是指由于焊接工藝參數選擇不正確，或操作方法不當，沿焊趾部位產生的溝槽或凹陷。產生咬邊的主要原因是由于作業人員操作方法不當引起的。作業人員焊接規范選擇不正確，例如焊接電流的過大、焊接電弧的過長、作業人員運條方式和角度不正確、在壓力容器坡口兩側停留的時間太長或太短等均有可能產生焊縫咬邊。

五、提高焊接質量的措施

1.焊接前的材料選擇

進行焊接工作時首先要把好材料選擇的關口。第一，明確材料是否具有合格的質量證明書，是否符合國家對于此種材料制定的相關標準要求。第二，根據壓力容器本身的力學性能設計要求，選擇適合本壓力容器設計的焊接材料。選擇符合國家標準和具有相關質量證明書的材料。并仔細核查相關信息，確保材料的真實性和可靠性。

2.質量控制檢測

在檢測鋼制壓力容器產品的焊接接頭性能如何時，要嚴格按照相關的檢驗規定認真執行，其中涉及到焊接試板的尺寸、數量等。至于試樣截取、試驗項目、合格標準和復驗要求，同樣也要嚴格按照相關的技術操作規程認真執行。在檢測有色金屬制的壓力容器產品質量如何時，則可依據壓力容器的設計圖樣及相關要求認真執行。關于拉伸試樣的抗拉強度具體標準要求主要有兩條：一是不得小于母材材料的最低值；二是如果焊接接頭的母材材料強度等級不同，拉伸試樣的強度必須大于或等于強度等級低的那個。

3.坡口的加工和清理

如果有條件則可以選用等離子弧、氧乙炔等熱加工的方法對坡口進行加工。當坡口加工完成之后，必須對坡口表面的氧化皮、油污、熔渣和影響接頭質量的表面層進行清理，如果有凹凸不平的地方還應該進行打磨處理。

4.定位或者組對

在確認坡口的角度正確、清理質量合格后應該對容器進行組對。因為保證焊接的質量和接頭背面成型的關鍵在于對容器進行組對定位焊接。假如選擇了不合適的坡口形式、組對間隙和鈍邊大小的話，就很容易形成內凹、焊瘤、未焊透等各種缺陷。另外，組對的間隙要均勻，定位的時候筒體內壁要保證平齊，錯邊量應該小于壁厚的25%。如果壁厚不一樣，就按照規定進行修磨來過渡。筒體組對的時候要放置平穩而且固定，并且要采取防止焊接過程產生變形的措施。

六、結束語

通過對壓力容器的焊接工藝的相關研究，我們可以發現，該項工作的開展有賴于對多項優勢因素的利用，有關人員應該從壓力容器的客觀實際需求出發，在掌握現有優勢條件的基礎上，研究制定最為優化可行的焊接工藝實施方案。

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