鍋爐壓力容器在制造檢驗過程中的焊接問題綜述

李文元

通標標準技術服務（天津）有限公司 天津 300457

1 鍋爐壓力容器常見焊接缺陷

1.1 外部缺陷

以焊接缺陷表現形式進行劃分，可確定鍋爐壓力容器焊接存在內部與外部兩種類型缺陷。在進行鍋爐壓力容器焊接作業時，受外部因素干擾，存在很大可能會形成表面缺陷，包括焊縫尺寸缺陷、咬邊、焊瘤、焊縫余高過大、弧坑以及飛濺等。造成各種缺陷的原因不同，其中焊縫尺寸缺陷即設備焊接電流下、焊速快、焊弧長等因素造成金屬熔化形成熔池較小，并且保護時間較短，鋼水流動不順暢，造成焊縫寬度過小。咬邊則是因為電弧熱量過大，再加上角度不當以及焊條運速過快等，造成焊縫邊緣被電弧熔化后未得到熔敷金屬補充留下缺口[1]。焊瘤是因為焊接電流過大，金屬快速熔化后流動到加熱不足的母材上形成焊瘤。另外，很多情況下因為焊接人員技能水平較低，或者質量控制意識不足，造成焊接過程中應力過于集中，壓力容器過早受損，角焊縫單邊或下陷過大，形成焊縫間隙不均勻、坡口不規則等問題。

1.2 內部缺陷

內部缺陷對于壓力容器焊接質量產生的影響更大，出現安全事故的可能性也更大，必須要通過專業無損檢測技術，確定缺陷存在的位置，并對其進行定性、定量分析。對內部缺陷產生的問題進行分析，需要從多個方面進行，常見的如坡口清理不干凈、焊材未烘干、焊縫坡口不合理等，根據夾渣、氣孔、未熔合等缺陷表現形式來分析判斷。其中，夾渣缺陷主要是因為未對焊件進行有效清理，殘留有銹渣、油污等，或者是焊接電流過小、金屬熔池溫度低、運條速度快等，導致液態金屬與熔渣無法有效分開，并在熔渣未浮出前熔池就已經開始凝固。對于氣孔缺陷的發生原因進行分析，除了熔池冷卻速度快、焊件未清理外，為對焊條烘干處理，再加上作業環境濕度較大，也會產生氣孔，為焊縫內最為常見的缺陷，同時也是產生焊后裂紋產生的主要原因。

2 鍋爐壓力容器在制造檢驗過程焊接質量

2.1 人員方面

（1）焊接責任人對壓力容器有關焊接的標準、規范及焊接方面的知識不能準確掌握，有的焊接責任人根本不懂焊接而只是頂替一個焊接責任人的空缺；部分企業的持證焊接操作人員數量不符合《鍋爐壓力容器制造許可條件》，或企業未與焊接責任人和焊接操作人員簽訂勞動合同，未繳納社會保險。（2）企業生產工作的工作量與焊接操作人員的數量不匹配；焊接責任人兼職不合理，同時兼任材料責任人或無損檢測責任人；對焊工檔案的建立，特別是對焊工的考核不夠重視，有的單位在質量保證手冊及管理制度中規定對焊工每年僅考核一次，造成焊工考核資料不齊全或不真實；對焊工業績的統計不夠重視，焊工檔案缺少原始記錄，缺少連續焊接記載等焊工業績見證材料；有的單位未在焊工證聘用記錄欄中填寫聘用記錄和加蓋聘用單位印章。

2.2 焊接工藝評定方面

焊接工藝評定是制造企業和焊接技術人員技術能力的綜合體現。通過焊接工藝評定，檢驗按預焊接工藝規程焊制的焊接接頭的使用性能是否符合設計要求，并為正式制定焊接工藝規程或焊接工藝卡提供可靠的依據。在檢驗過程中，人們發現如下焊接工藝評定問題：部分企業選用Q345R之間使用J506的焊條相焊的焊評來覆蓋Q245R之間使用J427的焊條相焊的焊接接頭，只考慮了母材的替代規則，而未考慮到焊材的替代規則；拉伸焊接試樣尺寸不正確，實際做的試樣未按照《承壓設備焊接工藝評定》（NB/T47014-2011）的尺寸制作；采用多種焊接方法進行組合評定的焊接工藝評定，所做的沖擊試樣未覆蓋所有的焊接方法，導致未覆蓋的焊接方法的符合性得不到試驗的驗證；有的單位對焊接工藝評定試樣保管不善，未超過規定保存期限的試樣，銹蝕比較嚴重以致無法再次審查試樣是否合格；對鋼材厚度超過10mm的試樣母材，未按《承壓設備焊接工藝評定》（NB/T47014-2011）的要求做10mm厚的試樣[2]。

2.3 焊接工藝規程方面

（1）對于接頭或圖紙規定要做沖擊韌性試驗的焊接接頭焊接的線能量超過了所引用的焊評的線能量；部分小接管與筒體的焊接接頭所用的焊工項不滿足接管的管徑，例如，實際接管直徑為14mm，焊工項為GTAW-Ⅱ-6/18-FJ3，應至少選用GTAW-Ⅱ-6/14-FJ3的焊工。（2）焊縫返修無返修單和焊接工藝卡；選用焊接工藝評定不正確，導致無法正確指導實際的焊接；焊接接頭的名稱弄錯，如補強圈與筒體的角接頭應為D類接頭，而寫為E類接頭。如圖1所示，筒體與平蓋連接的非對接接頭應為C類接頭，而寫為B類接頭。（3）有的焊接工藝規程中焊評未覆蓋定位焊；對接管與殼體的D類接頭所選焊工項的焊接位置選取有誤。例如，圖2為騎座式接頭，焊工持證項目代號中的焊接位置代號應為G；圖3為插入式接頭，焊工持證項目代號中的焊接位置代號應為FG。（4）制造廠所用封頭為在制造廠拼接后由外協熱壓成形的封頭，拼接焊縫的焊接工藝評定選用的只是退火熱處理的焊接工藝評定，而沒有正火加退火熱處理的焊接工藝評定；筒體與管板的C類接頭所選用的焊評只覆蓋了筒體的厚度，而未覆蓋管板的厚度；使用藥芯焊絲而未重新做焊接工藝評定，也沒取得藥芯焊絲的焊接操作人員資格證。（5）不銹鋼焊縫的清根沒按規定采用不銹鋼專門的清根方法，或僅采用碳弧氣刨，未考慮到不銹鋼由于表面滲碳影響抗晶間腐蝕性能；部分企業對于換熱管和管板只采用強度焊的焊接接頭，引用的焊評未覆蓋管板的厚度；當換熱管與管板采用強度焊且脹接的方法時，此焊縫可當作角焊縫。

3 結論

鍋爐壓力容器焊接過程中，經常會因為各項因素的影響而出現質量缺陷，不同缺陷產生原因不同，且表現形式差異較大，這需要結合鍋爐壓力容器缺陷的實際情況以及以往焊接和對類似問題的處理經驗，來對各類缺陷原因和預防措施進行總結，作為后續焊接施工作業開展的技術指導。