壓力容器焊接缺陷分析與防治措施

孟 輝，張春芳

（遼寧豪耐思石化裝備有限公司，遼寧沈陽 110141）

0 引言

壓力容器是一種密閉設備，主要用來盛裝氣體或液體，并且具有承載一定壓力的能力?，F實中，壓力容器在石油化工、冶金、機械等眾多領域都有著廣泛的應用。為了保障壓力容器的使用安全性，對容器制造質量提出了較高的要求，必須確保其強度和氣密性符合規定的標準要求。要落實這一點，就必須對壓力容器的焊接質量加強控制，焊接質量不僅是壓力容器制造過程中的關鍵環節，而且對容器是否可以安全穩定工作至關重要。

在實際工作中，因為受到各種主、客觀因素的影響，壓力容器焊接中經常會出現一些缺陷，如咬邊、氣孔、夾渣等。這些缺陷輕則導致容器發生泄漏和破裂，重則可能導致爆炸等事故，造成人員傷亡和經濟損失。因此，分析壓力容器常見焊接缺陷的產生機理，采取切實有效的防治措施意義重大。

1 控制壓力容器焊接缺陷的意義

壓力容器屬于承壓設備。在壓力容器的制造過程中，焊接工作量占30%以上的比重，焊接質量對壓力容器的使用安全性有著巨大的影響。實踐調查證明，在所有壓力容器事故中，90%以上都與焊接缺陷有關。因此，對壓力容器的焊接質量加強控制，確保容器具有足夠的強度和氣密性具有重要的現實意義。

2 壓力容器常見焊接缺陷的產生

（1）咬邊(圖1)。壓力容器焊接過程中，焊接縫隙邊緣出現凹陷，即咬邊。出現咬邊的原因主要有焊接規范選擇不正確、焊接操作方法運用不得當等。通過實驗分析發現，當焊絲與中心偏離過大時，會造成熔池停留時間延長，可能會發生咬邊，同時焊接速度過快，也會導致收弧后不能及時填滿弧坑。

（2）氣孔。壓力容器焊接過程中，如果熔池中的氣泡沒有散發掉，在焊縫中存留下來，最終就會形成氣孔。氣孔是焊接縫隙內殘留的空穴，會對焊縫金屬的嚴密性造成影響。氣孔產生的根本原因是外界氣體或焊接中產生的氣體進到熔池內部，這些氣體一旦沒有在熔池凝固前散發出來，就會形成空穴。氣孔的成因主要有3個方面：①氣泡無法通過熔渣，而焊接速度又過快，焊接環境不夠干燥；②坡口邊緣存在銹跡，沒有清理干凈；③焊條和焊劑應該根據規定進行烘焙，否則就可能產生氣孔。

圖1 咬邊

（3）夾渣。在焊接操作中，一旦焊縫中殘留有熔渣，就會產生夾渣缺陷。夾渣一旦產生，就會給容器的安全使用造成重要影響，因為它會在很大程度上降低焊縫金屬的強度和嚴密性，危害很大。產生夾渣的原因主要包括：焊接速度過快、焊縫邊緣存在因氧割或碳弧氣泡殘留的熔渣、焊接坡口角度選擇不當、焊接電流不充足等。此外，如果使用堿性焊條，也可能因極性異常等原因產生夾渣。

（4）未焊透、未熔合。是壓力容器的嚴重焊接缺陷，會極大削弱焊縫強度，甚至可能導致裂縫的產生。進行焊接操作時，如果接頭的根部沒有完全熔透，就會造成未焊透，如果焊縫與焊件之間個別部位沒有完全熔透，就會造成未熔合。一般而言，造成這類焊接缺陷的主要原因可以歸納為：焊條直徑過大、坡口表面出現氧化或存在油污、電弧過長、焊接裝配間隙過小等。

（5）焊瘤。進行焊接操作時，如果金屬發生溢流，一旦凝固，就會在自身重力的影響下形成微型疙瘩，即所謂的焊瘤。因為焊瘤無法與母材或焊縫融合，它如果存在內部，就會導致強度減小，并降低有效截面的面積，影響整體美觀。焊瘤產生的主要原因是運條速度不夠均勻，造成熔池溫度過高，液體金屬在凝固后會因為重力下墜，在焊縫上產生焊瘤。

（6）裂紋。焊接壓力容器時，在焊接應力和其他致脆因素的共同作用下，金屬材料的結構被損壞并形成新界面，進而出現縫隙。焊接裂縫會對壓力容器的安全使用產生巨大危害。經過實踐研究發現，很多容器的結構破壞都是從裂紋處開始，裂紋分熱裂紋和冷裂紋兩類。熱裂紋主要指焊縫金屬從液態向固態轉變時產生的裂紋，一般出現在焊接后，能夠被清楚地觀察到，而且會沿焊縫分布；冷裂紋是在焊接金屬冷卻過程中或冷卻后產生，主要分布在應力集中區域，主要是接頭處受到較大拘束應力或在熱影響區域內形成淬硬組織造成的。

3 壓力容器常見焊接缺陷的防治措施

（1）咬邊的防治措施。①合理控制焊接電流；②合理使用運條方式，控制運條速度；③焊接操作時，采用合適的焊條傾斜角度；④合理控制焊接電弧長度；⑤使用埋弧焊焊接壓力容器時，應合理選擇焊接工藝及參數。

（2）氣孔的防治措施。①嚴禁使用低氫型焊條和藥皮脫落或變質的焊材；②合理控制焊接速度和電弧長度；③在焊接前徹底清理坡口，確保不存在鐵銹、油污或水分等雜質；④使用埋弧焊焊接壓力容器時，要對焊接工藝和參數進行優化，尤其是焊接薄板時，應重點控制焊接速度；⑤焊接前對焊條和焊劑進行烘干處理，并采取相關措施確保其不會再次吸水。

（3）夾渣的防治措施。①焊接操作前，徹底清理坡口，確保不會存在熔渣；②采用合理的運條擺動方式；③合理確定坡口尺寸和角度；④合理控制焊接電流和焊接速度，使其維持在正常的范圍之內；⑤如果采用多層焊接方式，應嚴密監測坡口兩邊的熔化狀況，每焊一層都徹底清理焊渣；⑥埋弧焊操作，要避免出現焊點偏移問題。

（4）未焊透與未熔合的防治措施。①合理控制焊接電流和速度；②對焊接坡口進行徹底的清理，確保不存在氧化層或油污等雜質；③合理確定焊接構件的坡口尺寸和角度；④在進行封底根部的焊接操作時，要采用正確的運條擺動方式。

（5）裂紋的防治措施。①合理控制焊接工藝參數；②適當降低冷卻速度；③采取合理措施提升焊縫外形系數；④對于一些特殊情況，可以考慮將母材預先加熱到規定溫度，以強化焊接線的能量，降低結晶裂紋的出現幾率；⑤根據實際情況，分析導致壓力容器產生焊接裂紋的原因，采取針對措施加以控制。

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