壓力容器焊接質(zhì)量控制與管理

孫小剛

摘要：優(yōu)良的工序和加工質(zhì)量是保證壓力容器這種工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量的重要條件。而焊接是壓力容器制造中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是保證壓力容器致密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵步驟，同時(shí)也是保證壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，保證焊接質(zhì)量，就能夠保證壓力容器的安全運(yùn)行，延長壓力容器使用壽命?；诖吮疚膶?duì)壓力容器焊接質(zhì)量控制與管理進(jìn)行探討，一共參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接；質(zhì)量控制

引言

壓力容器是指盛裝氣體或液體，承載一定壓力，且壓力值及容積滿足有關(guān)規(guī)定的密閉設(shè)備，其承載的介質(zhì)通常為高壓、高溫、有毒或有腐蝕性、易燃或易爆的氣體或液體。壓力容器的失效會(huì)導(dǎo)致爆炸、高溫或有毒氣體或液體的釋放等惡性事件，對(duì)相關(guān)人員的生命安全造成威脅，并會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境污染。壓力容器失效事故時(shí)有發(fā)生，很多是由于焊接接頭質(zhì)量問題造成的。保證焊縫的質(zhì)量對(duì)確保壓力容器產(chǎn)品安全具有重要作用。本文對(duì)壓力容器焊接質(zhì)量控制問題按焊接工藝、焊接材料、焊接人員技能及資質(zhì)控制、焊接環(huán)境要求、焊接實(shí)施過程控制、焊接完成后的檢驗(yàn)等階段做了必要的論述。

1壓力容器焊縫的分類

壓力容器的承壓焊縫按GB150.1《壓力容器第1部分：通用要求》第4.5章節(jié)的規(guī)定分為ABCD共4類，見圖1。ASME第Ⅷ卷第一冊(cè)《壓力容器監(jiān)造規(guī)則》的UW-3章節(jié)也有類似規(guī)定，見圖2。

焊縫的詳細(xì)分類在GB150.1的4.5章節(jié)及ASME第Ⅷ卷的UW-3中有詳細(xì)表述，一般而言，容器筒體或封頭的縱縫、筒體與球形封頭的環(huán)縫屬于A類焊縫；筒體或接管之間的環(huán)縫及筒體與非球形封頭之間的環(huán)縫屬于B類焊縫；法蘭與接管或筒體及平蓋與筒體及接管的焊接通常屬于C類焊縫；筒體及封頭上的接管焊縫通常屬于D類焊縫。

通常情況下稱A、B兩類焊縫為主承壓焊縫，其中因A類焊縫接頭承受的拉應(yīng)力比B類焊縫接頭的更高，其焊接控制嚴(yán)格程度應(yīng)相對(duì)于B類更高。

2影響壓力容器焊接質(zhì)量的主要因素

2.1焊接人員影響因素

由于壓力容器自身功能的不同，對(duì)其進(jìn)行焊接階段焊接人員所運(yùn)用的焊接方式也不盡相同。就焊接人員手工作業(yè)來說，其主要包含焊條電弧焊以及氣體保護(hù)焊。而焊接人員對(duì)于焊接工作的態(tài)度以及自身所具備的專業(yè)素質(zhì)也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成一定影響。就目前來說，存在部分焊接人員缺乏正確的工作意識(shí)，不能按照相關(guān)管理規(guī)范進(jìn)行一系列焊接操作行為，嚴(yán)重影響焊接的質(zhì)量。

2.2機(jī)械設(shè)備影響因素

壓力容器的焊接質(zhì)量一定程度上會(huì)受到機(jī)械設(shè)備的影響。假設(shè)機(jī)械設(shè)備具有非常強(qiáng)的機(jī)械化程度，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制管理，或者具體操作流程相對(duì)比較復(fù)雜，則不能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。一般來說，機(jī)械設(shè)備自身的穩(wěn)定性、可靠性以及功能性都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成影響。

2.3焊接材料影響因素

焊接材料也對(duì)于壓力容器的焊接質(zhì)量造成影響。通常情況下，焊接工作所需要使用的焊接材料主要包含焊絲、保護(hù)氣體、焊條等相關(guān)材料。為了確保壓力容器的焊接質(zhì)量，需要加強(qiáng)對(duì)原材料的管理。然而，實(shí)際焊接階段，管理人員對(duì)焊接材料重視程度不足，導(dǎo)致焊接所使用的原材料質(zhì)量存在問題，或者質(zhì)量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能保證壓力容器的焊接質(zhì)量。

2.4焊接技術(shù)影響因素

由于壓力容器焊接操作對(duì)焊接技術(shù)具有比較強(qiáng)的依賴性，所以焊接技術(shù)也是影響焊接質(zhì)量的因素之一。而確保焊接質(zhì)量，則需要施工方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)焊接流程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，而后選擇合適的焊接技術(shù)。實(shí)際焊接階段，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依照參考圖樣，選擇預(yù)先確定焊接技術(shù)進(jìn)行加工，確保整個(gè)焊接過程具有一定的謹(jǐn)慎性。不能出現(xiàn)焊接人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)而隨意更改圖紙參數(shù)的行為，應(yīng)當(dāng)依照相關(guān)管理規(guī)范對(duì)焊接工作進(jìn)行全面管理。

3焊接質(zhì)量控制

3.1焊接工藝制定

焊接工藝應(yīng)由焊接工程師根據(jù)接頭形式、母材性能、生產(chǎn)車間實(shí)際情況，選擇適用的焊接方法及焊接參數(shù)制定。一般而言，有經(jīng)驗(yàn)的焊接工程師擬定的焊接工藝通常是合理并適用的，但對(duì)新材料、新方法或前期無成熟經(jīng)驗(yàn)的焊接工藝，必須經(jīng)過工藝試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證該工藝是否具有較高的可操作性。在成熟經(jīng)驗(yàn)的前提下，焊接工程師還須對(duì)擬定的焊接工藝進(jìn)行評(píng)定，以驗(yàn)證該工藝在本公司特定管理及技術(shù)水平下是否能焊制出完整致密且力學(xué)性能符合預(yù)期的焊接接頭。只有按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)（ASME第Ⅸ卷《焊接》、NB/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》）評(píng)定合格的工藝才能用于生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品受壓焊縫或與受壓件相焊的焊接工藝，嚴(yán)禁未經(jīng)評(píng)定直接用于生產(chǎn)。

3.2焊接材料的控制

按相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)，焊接材料必須滿足NB/T47018《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》等國內(nèi)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)或ASMESFAXX等國外焊接材料標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)項(xiàng)目的具體要求，一般焊接材料入廠時(shí)還須逐批進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，以確保焊接材料滿足要求。材料入廠后應(yīng)對(duì)儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行控制，控制要求應(yīng)滿足JB/T3223《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》的規(guī)定，對(duì)焊條、焊劑等，使用前需根據(jù)焊材性能選擇合適的溫度進(jìn)行烘焙，烘焙后一直到使用前須控制在特定的保溫溫度下，以免受潮影響焊接質(zhì)量。

3.3焊接材料的選擇和檢驗(yàn)

精湛的焊接工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上焊接材料的選擇對(duì)焊接質(zhì)量的影響大。焊接材料的選擇要考慮綜合因素，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝、材料剛度等，根據(jù)不同的需要，選擇不同的材料和工藝。不同強(qiáng)度級(jí)別的材料焊接，原則上應(yīng)選擇低強(qiáng)度的焊接材料，特殊情況下可以采用高強(qiáng)度的焊接材料。焊縫金屬合金的選擇，要使其合金含量高于母材，控制焊材中的硅、氧等微量元素，使其具有較小的回火脆性，嚴(yán)格控制焊材中的含碳量，使其符合國家標(biāo)準(zhǔn)，含碳量在0.1%左右，使焊縫具有合格的抗裂性。在焊接前的檢驗(yàn)程序中，要檢驗(yàn)材料的質(zhì)量、焊縫組對(duì)的間隙、鈍邊的大小、坡口是否清理干凈，以免產(chǎn)生未焊透、焊瘤、氣孔等，影響壓力容器的質(zhì)量。焊接過程中，不要選用十字焊縫，相鄰?fù)补?jié)間的縱縫和封頭拼接焊縫與相鄰的筒節(jié)間的縱縫應(yīng)錯(cuò)開，其焊縫中間線之間的外圓弧長一般大于筒體壁厚的三倍，并不小于100mm。清理坡口邊緣的水分和油污，嚴(yán)格按照規(guī)定保存和烘焙材料。焊條變質(zhì)、銹蝕甚至剝落時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其進(jìn)入焊接過程。調(diào)整焊劑的化學(xué)成分，焊劑變質(zhì)時(shí)要及時(shí)清理處理。臨時(shí)吊耳和拉筋的墊板割除后留下的焊瘤要打磨至平滑，表面無裂痕。選擇合理的耐熱鋼材料，材料也符合國家標(biāo)準(zhǔn)，盡量選擇強(qiáng)度高的焊接材料，保證焊縫的力學(xué)性能比原材料的力學(xué)性能要高。焊接后要進(jìn)行無損檢測，主要包括外觀檢測、無損探傷、耐壓和致密性檢驗(yàn)。

3.4焊接環(huán)境的控制

由于壓力容器的焊接經(jīng)常在室外露天進(jìn)行，經(jīng)常受到外界環(huán)境的影響，可能造成焊接的質(zhì)量問題，當(dāng)外界環(huán)境不符合規(guī)定要求時(shí)，可以進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱。應(yīng)避免在潮濕環(huán)境中作業(yè)，以免空氣中的水汽進(jìn)入熔渣形成氣泡，造成嚴(yán)重的隱藏缺陷，甚至可能形成裂紋。

結(jié)束語

焊接作為一種特殊工藝，產(chǎn)品焊縫質(zhì)量不能通過直接檢測確認(rèn)，需要通過從接頭設(shè)計(jì)、焊接工藝、產(chǎn)品施焊到焊后檢驗(yàn)等全過程、各種手段的綜合控制來保證焊接質(zhì)量，保證壓力容器的安全性，本文對(duì)過程控制中的要點(diǎn)進(jìn)行了簡述，有助于焊接工作的執(zhí)行者及檢驗(yàn)者在工作中明確要點(diǎn)，有的放矢，更好地確保焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗.壓力容器焊接質(zhì)量控制中的數(shù)據(jù)挖掘方法及其應(yīng)用研究[D].天津工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]潘志新.壓力容器焊接質(zhì)量的優(yōu)化對(duì)策探究[J].河南科技，2013（03）：77.

[3]劉彩梅.壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].化學(xué)工程與裝備，2010（08）：77-80.

[4]雷毅，袁曉波，孫曉娜.面向壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].壓力容器，2004（10）：35-40.

[5]陳春紅，張建勛，裴怡.鋼制壓力容器焊接工藝設(shè)計(jì)與管理專家系統(tǒng)[J].壓力容器，2000（03）：77-80+39-0.