談壓力容器焊接與質(zhì)量控制

孫忠國(guó) 馬蕊 暴春娟

摘 要：壓力容器在許多領(lǐng)域之中都有著廣泛的應(yīng)用，而在壓力容器進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，往往離不開(kāi)焊接作業(yè)，焊接的質(zhì)量對(duì)于壓力容器的質(zhì)量有著非常重要的影響，所以必須要注重對(duì)于焊接質(zhì)量的控制。所以本文將重點(diǎn)探討壓力容器焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題，造成的缺陷，以及如何保證壓力容器的焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的有效控制，進(jìn)而提出以下內(nèi)容，希望能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供相應(yīng)的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接；質(zhì)量控制；分析

1導(dǎo)言

壓力容器在焊接時(shí)，其強(qiáng)大的致密性對(duì)壓力容器焊接質(zhì)量的影響很大，如果壓力容器在焊接過(guò)程中存在問(wèn)題，很可能會(huì)導(dǎo)致壓力容器在運(yùn)用過(guò)程中產(chǎn)生重大的安全事故，如爆炸事故或者泄露事故等。基于此，對(duì)壓力容器的焊接種類(lèi)、焊接過(guò)程中可能存在的問(wèn)題以及控制焊接質(zhì)量的方法和措施進(jìn)行研究與探討，旨在提升壓力容器焊接的質(zhì)量，使得壓力容器焊接的更加穩(wěn)定和安全，提升壓力容器的運(yùn)行效率。

2鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制存在的問(wèn)題

2.1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(wèn)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。焊接材料的控制：按相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)，焊接材料必須滿(mǎn)足NB/T 47018《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》等國(guó)內(nèi)焊接材料標(biāo)準(zhǔn)或ASME SFAXX等國(guó)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(mǎn)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(mǎn)足JB/T 3223《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。

2.2操作人員技能因素

在進(jìn)行壓力容器焊接過(guò)程中，對(duì)操作人員提出了較高的要求，并且操作人員的理論知識(shí)、個(gè)人技能和工作態(tài)度都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。對(duì)于自動(dòng)化程度比較高的焊接工藝，同樣需要人為對(duì)其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。因此，操作人員操作時(shí)粗心大意、質(zhì)量意識(shí)差、操作技能低、不遵守焊接工藝規(guī)程、操作技術(shù)不熟練等都會(huì)對(duì)壓力容器焊接質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。加強(qiáng)對(duì)于操作人員的培訓(xùn)操作人員對(duì)于壓力容器焊接質(zhì)量所起到的作用是不容忽視的，同時(shí)工作人員的工作技能、專(zhuān)業(yè)水平和工作態(tài)度都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。在進(jìn)行壓力容器焊接過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)工作，具體做到以下幾點(diǎn)：（1）提高操作人員的專(zhuān)業(yè)技能。在進(jìn)行壓力容器焊接過(guò)程中，操作人員需要端正自己的工作態(tài)度，充分意識(shí)到專(zhuān)業(yè)技能的重要性，并不斷加大對(duì)操作人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的培訓(xùn)工作，以便更好地提高他們的專(zhuān)業(yè)技能水平。（2）保持正確的工作態(tài)度。明確操作人員的基本任務(wù)和職責(zé)，逐漸培養(yǎng)他們的責(zé)任心，使他們對(duì)壓力容器焊接工作比較感興趣，從而對(duì)工作一心一意，并負(fù)責(zé)到底。（3）對(duì)操作人員進(jìn)行嚴(yán)格考核。要求所有操作人員必須持證上崗，讓專(zhuān)業(yè)水平和操作技能比較高的人員來(lái)?yè)?dān)任壓力容器焊接工作，以確保焊接的整體質(zhì)量。同時(shí)還需要定期對(duì)操作人員進(jìn)行考核，只有考核符合要求的操作人員才允許開(kāi)展工作。

3焊接“工藝方法”控制

3.1焊接工藝試驗(yàn)

對(duì)于壓力容器選用材料，特別是工廠首次使用的應(yīng)進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，其中主要包括材料焊接性試驗(yàn)、焊接方法和焊接材料的選用驗(yàn)證、焊接工藝參數(shù)的確定、預(yù)熱。層間溫度、熱處理方案的確定并對(duì)焊縫和焊接接頭各項(xiàng)性能進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)定，在焊接工藝試驗(yàn)中，應(yīng)注意所確定的焊接方法和各項(xiàng)焊接參數(shù)對(duì)產(chǎn)品制造的可執(zhí)行性，以及所得焊縫和焊接接頭各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

3.2焊接工藝規(guī)程

根據(jù)焊接工藝試驗(yàn)的結(jié)果，并結(jié)合產(chǎn)品焊縫的具體結(jié)構(gòu)編制產(chǎn)品焊縫的焊接工藝規(guī)程（WPS）。焊接工藝規(guī)程中應(yīng)包括壓力容器上每1條承壓焊縫的各項(xiàng)內(nèi)容，主要有被焊母材牌號(hào)及成分、母材厚度、焊接坡口形式及尺寸、焊接方法、焊接材料的牌號(hào)及其規(guī)格、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、最低預(yù)熱溫度、最高層間溫度、熱處理方法、焊接操作程序、對(duì)焊縫的檢驗(yàn)方法及合格標(biāo)準(zhǔn)等。

3.3焊接工藝評(píng)定

壓力容器焊接必須依據(jù)經(jīng)過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程，并根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品的焊接評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，編寫(xiě)焊接工藝評(píng)定記錄（PQR）。若工藝評(píng)定試驗(yàn)的結(jié)果全部符合預(yù)定的評(píng)定要求，則認(rèn)為評(píng)定合格，可用于壓力容器焊接，若工藝評(píng)定試驗(yàn)的結(jié)果未能達(dá)到預(yù)定的評(píng)定要求，則認(rèn)為該評(píng)定的WPS不合格，不允許應(yīng)用到產(chǎn)品焊接，應(yīng)進(jìn)一步分析工藝試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行修改和補(bǔ)充，再進(jìn)行一次工藝評(píng)定試驗(yàn)。

3.4加強(qiáng)焊接質(zhì)量工藝員工作

首先，要做到對(duì)焊接工人上崗資格的控制，組織焊接工人在焊接壓力容器前按照《鍋爐、壓力容器、壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》進(jìn)行培訓(xùn)、考試、獲得上崗資格，才能進(jìn)行壓力容器焊接。單位要指定人員檢查和監(jiān)督焊接工作，組織經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接操作人員，根據(jù)實(shí)際情況和產(chǎn)品參數(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊接操作人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)，加強(qiáng)操作人員的質(zhì)量意識(shí)，提高操作人員的工作責(zé)任感，專(zhuān)職檢查焊接工序。

3.5加強(qiáng)無(wú)損檢測(cè)控制

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的常用方法無(wú)損檢測(cè)技術(shù)常用的檢測(cè)方法主要有兩種形式，首先是目視檢測(cè)，然后再借助高端儀器。目視檢測(cè)的范圍主要包括來(lái)自焊接部位表面的缺陷問(wèn)題，如焊縫表面裂紋、凸凹、漏焊點(diǎn)、焊位銜接誤差等；目視檢查的第二項(xiàng)是壓力容器的內(nèi)部，表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凸凹、斑點(diǎn)、腐蝕等缺陷；第三項(xiàng)則是按照技術(shù)要求規(guī)定的項(xiàng)目對(duì)壓力容器工作后的狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)窺檢測(cè)；第四項(xiàng)是使用三維工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡對(duì)裝配質(zhì)量進(jìn)行檢查；第五項(xiàng)是多余物檢查，主要是檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余屑、外來(lái)物等。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)所應(yīng)用的另外一種常用方式，也是壓力容器無(wú)損檢測(cè)的主要方式，就是用高端技術(shù)手段、借助高科技儀器進(jìn)行的檢測(cè)，主要包括：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、磁記憶檢測(cè)。

4“環(huán)境”因素控制

在壓力容器制造過(guò)程中應(yīng)該對(duì)焊接環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制，依照GB150與JB/T4709標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接環(huán)境的要求：一是焊接環(huán)境溫度不得過(guò)低，不銹鋼材料焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，不允許焊接作業(yè)；但可以采取保溫、升溫措施，保證焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度不低于5℃，對(duì)于一般碳鋼材料當(dāng)焊件溫度為-20℃-0℃時(shí)，應(yīng)將待焊接處及周邊100 mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃以上，當(dāng)焊件溫度低于-20℃時(shí)，不宜焊接。二是焊接周邊風(fēng)速限制，對(duì)于氣體保護(hù)焊焊接風(fēng)速應(yīng)小于2 m/s，手工電弧焊風(fēng)速應(yīng)小于8 m/s，超過(guò)要求或焊接作業(yè)區(qū)若有串堂風(fēng)或鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)采取防風(fēng)措施。三是焊接作業(yè)區(qū)的相對(duì)濕度不得大于90%，應(yīng)盡量保持干燥。四是焊接作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不存在導(dǎo)電粉塵或現(xiàn)場(chǎng)地面金屬導(dǎo)電物質(zhì)占有系數(shù)大于20%。在不銹鋼設(shè)備加工、焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鐵離子和其他有害雜志的污染，由于不銹鋼材料表面覆有氧化膜，可對(duì)母材起到很好的保護(hù)作用，但不銹鋼表面容易被鐵末、鐵粉或鐵銹污染，鐵粉與母材附近氧氣反應(yīng)造成此處不銹鋼氧化膜的自然形成難度增大，鐵氧化后形三氧化二鐵等物質(zhì)與空氣中二氧化碳的溶解，這就在鐵和不銹鋼之間形成了1個(gè)碳酸性缺氧環(huán)境，并伴隨著三價(jià)鐵離子的電解質(zhì)環(huán)境，不銹鋼表層的不完整氧化膜在該電解質(zhì)環(huán)境中，氧化膜和裸露的母材之間組成了原電池，從而使基體遭受腐蝕容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。

壓力容器焊接過(guò)程中變形的控制對(duì)策主要表現(xiàn)在以下方面：首先原材料；

建立健全原材料的檢驗(yàn)手段，使不符合生產(chǎn)要求的原材料被拒絕在生產(chǎn)環(huán)節(jié)外。在符合設(shè)計(jì)要求且成本允許的前提下，選擇機(jī)械強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)需求、塑性、韌性、穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的原材料；選擇具有良好的熱加工性、焊接性能，且有腐蝕性介質(zhì)、耐蝕性、抗氫性；選擇在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，且低溫下有良好的韌性。

其法；法作為生產(chǎn)工序中的工程語(yǔ)言，具有可追塑性。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)實(shí)施全面質(zhì)量控制，貫徹工藝文件，執(zhí)行工藝紀(jì)律，監(jiān)督檢查工藝紀(jì)律，對(duì)工藝技術(shù)文件進(jìn)行定期及不定期的改進(jìn)與考核。在某種程度上，焊接工藝是決定壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵因素。工藝文件應(yīng)符合圖紙、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，具備正確性、統(tǒng)一性、完整性、可操作；定期對(duì)工藝技術(shù)文件的使用情況進(jìn)行檢查，及時(shí)對(duì)工藝文件進(jìn)行修訂完善。

5結(jié)語(yǔ)

隨著新焊接設(shè)備、新方法、新工藝的不斷應(yīng)用，焊接質(zhì)量得到更大、更有效地提升，因此做好焊接控制尤為重要，為壓力容器焊接發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。綜上所述，在進(jìn)行壓力容器焊接過(guò)程中，要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的焊接缺陷和影響因素進(jìn)行全面的分析，然后采取有效措施來(lái)給予預(yù)防和解決，這樣不僅可以確保壓力容器焊接工作的順利開(kāi)展，而且還能提高壓力容器焊接質(zhì)量的控制效果，提高其安全使用性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 滕明勝.壓力容器的管道焊接技術(shù)應(yīng)用以及質(zhì)量控制方法分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（01）：10.

[2] 周英龍.鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制途徑討論[J].石化技術(shù)，2018，25（10）：172.

[3] 王桂江，張磊磊.不銹鋼復(fù)合材料的壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（17）：26-27.

[4] 馬園.鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制系統(tǒng)的建立與質(zhì)量控制[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（16）：145-146+153.

[5] 郭優(yōu).淺析壓力容器制造中的焊接技術(shù)與質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（03）：142-143.

[6] 高建華，郭珍.不銹鋼復(fù)合材料的壓力容器焊接質(zhì)量控制[J].化工管理，2018（05）：248.

（作者單位：大連萬(wàn)陽(yáng)重工有限公司）