淺析承壓類設備中的焊接質量

張占濤

摘 要：在現實生產中，許多企業的質量管理仍然停留在只進行焊后檢查這一環節上，這不利于焊接質量的提高。在管理中應加強下道工序是上道工序的客戶這一理念，加強過程中的質量控制。只有對承壓類設備焊接過程中這些容易忽視的問題，引進足夠的重視，使其都得到了有效的控制，制造（安裝）質量才能得到進一步的提高。

關鍵詞：承壓設備；焊接；質量

1 前言

承壓設備是在生產、生活中廣泛使用的可能引起燃爆或中毒等危險的特種設備。承壓設備的制造（安裝）主要是通過焊接連接的，因此焊接質量的好壞直接影響承壓設備的制造（安裝）質量。雖然制造（安裝）單位對于焊接有一套焊接質量控制系統，但在焊接材料選擇、角焊縫的焊接及坡口制備、組裝方面仍然存在一些容易忽視的問題。

2 焊接材料選擇

焊接材料的選擇是等強度原則，如果選擇不當，就會造成焊接接頭強度與塑性、韌性匹配失調。我 國 承 壓 設 備 所 使 用 的 焊 接 材 料 標 準 主 要 有：GB/T5117-1995《碳鋼焊條》、GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》、GB/T983-1995《不銹鋼焊條》、GB/T14958-1994《氣體保護焊用鋼絲》、NB/T47018.1 ～ 47018.7-2011《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》等。

3 角焊縫焊接

角接焊縫與對接焊縫在受力、焊接、檢驗方面存在較大的差異，因此角焊縫是承壓設備制造中的薄弱環節。

3.1 在受力方面，角焊縫受力狀況相對于對接焊縫差得多

（1）角焊縫一般位于承壓設備結構不連續部位，例如接管與筒體連接焊縫，受到較高的局部集中高應力。對接焊縫一般位于承壓設備的殼體上，所受的力與殼體相同，且受力均勻。（2）角焊縫不僅要受到拉伸應力的作用，還要受到彎曲應力和剪切應力的作用。對接焊縫一般只受到拉伸應力的作用，受力比較簡單。（3）角焊縫多位于開孔等部位，加工尺寸難以達到規定的要求，易產生較大的裝配殘余應力。對接焊縫的組對可通過制造公差保證，裝配的自由度較大，拘束度小，裝配所產生的殘余應力較小。

3.2 在焊接方面，角焊縫焊接質量較難保證

（1）母材不等厚度的角焊縫，厚度差可達幾倍甚至十倍，焊接時既要考慮厚板的熔透，又要考慮薄板的過熱等，焊接工藝較難控制。對接焊縫兩邊的母材相等或厚度差很小，焊接工藝比較容易控制。（2）異種材質的角焊縫，焊材選擇較困難，須要較合適的焊接工藝才能保證異種鋼的焊接質量。對接焊縫兩邊的母材一般為同種鋼，焊接質量容易控制。（3）多種坡口型式的角焊縫，坡口加工多采用手工切割，加工尺寸不易達到規定的要求，坡口大小不等，寬窄不一，質量較差，給焊接帶來較大的困難。對接焊縫一般為雙面焊的坡口型式，坡口采用機械加工，易達到規定的尺寸和要求。

3.3 檢驗方面

角焊縫較難進行焊縫內部無損探傷檢驗，焊縫內部缺陷不易準確消除。對接焊縫可以進行無損探傷，焊縫內部缺陷能夠及時清除。

4 坡口的制備與組裝

4.1 坡口的尺寸對焊接質量的影晌

坡口的尺寸主要指坡口角度、鈍邊尺寸，對U形坡口還包括圓弧R的尺寸。坡口一般用機加工或火焰氣割而成，機加工坡口質量好，但成本高；火焰氣割坡口成本低，方便易行且用途廣泛，但是質量難以控制，因此氣割完畢后需要修整。

（1）不正確的坡口角度。坡口角度不合適會對焊接質量產生不同程度的影響。①坡口角度過大。表面上看，只是會造成填充金屬增多，焊接時間變長，增加生產成本，增大了焊接變形。需要進行焊后校形，會增加很高的校正成本，其成本甚至會高于焊接成本。②坡口角度過小。容易造成熔深不足，甚至夾渣。熔深不足會影響焊縫的有效厚度，從而降低焊縫強度。還容易產生裂紋。這一問題不是孤立存在的，它還和焊接電流大小，焊縫成形系數等密切相關。這是因為：焊縫液態金屬的凝固是由于母材的冷卻作用引起的，并沿著焊縫金屬兩側向里發展，最后凝固的液體金屬位于焊縫中心線的平面上，如果焊縫深度大于焊縫面的寬度，焊縫表面會先于焊縫中心固化，這樣其收縮力就會作用在半液態的焊縫中心上，因而產生中心裂紋。

（2）不正確的坡口尺寸。坡口尺寸主要是指鈍邊尺寸，對于U形坡口還包括圓弧的尺寸。①鈍邊。鈍邊不合適會對焊接質量造成影響，過小容易造成燒穿，過大容易造成未焊透。如果接頭兩側的鈍邊同時過大或過小還比較容易處理，可以通過調節電流來控制熔深。但如果出現一側鈍邊大，另一側鈍邊小，就比較麻煩，選用小電流，就會未焊透，選用大電流，就會燒穿，這種情況在單面焊雙面成型的焊接工作中應引起足夠的重視。②U形坡口圓弧的尺寸。這種坡口比較節約焊材，但圓弧的尺寸必須保證焊條或焊絲能夠伸到坡口底部進行焊接。③選擇正確的坡口形式。常用的坡口形式中，U形坡口最節約焊材，一般要求用機加工的方法；V形和雙V形坡口使用最廣，可以采用氣割方法，但不能嚴格地保證尺寸，采用氣割方法時，應注意下料時控制尺寸，焊接前還要進行檢查，以便選擇正確的工藝參數進行焊接；對于只允許單面焊接的焊縫，可以考慮采用單面焊雙面成型的坡口形式，這種坡口形式對坡口尺寸精度和焊工水平要求較高，因此，如果條件允許，也可以考慮采用加墊板形式的單面焊接，這種坡口形式對坡口尺寸精度和焊工水平要求不是很高。

4.2 接頭的組裝對焊接質量的影響

在生產中，最難控制的就是組裝帶來的質量問題。（1）錯邊。錯邊是接頭組裝的常見問題，一般隨板厚增大而增大，錯邊帶來隱藏的危害就是錯邊會減少受力面積，產生附加彎曲應力，使其對裂紋十分敏感。（2）不正確的坡口間隙。坡口間隙過小會引起未焊透，過大會引起燒穿。雖然焊工可以根據坡口間隙的大小來調節電流、焊速來解決這一問題，但是所起的作用是有限的。在各種坡口形式中，單面焊接要求較嚴格。（3）組裝前的清理工作。如果在組裝后清理焊接接頭，則坡口根部很難清理干凈，因此，組裝前就應該將坡口表面及兩側的水、鐵銹、油污、積渣和其他有害雜質清理干凈，組裝后立即焊接。

5 結束語

在購買焊接材料時，首先要審查焊材的材料質量證明書，選擇熔敷金屬抗拉強度在規定值至規定值加100MPa之間的焊接材料，以保證最后的焊接質量。

為使角焊縫質量能得到有效的控制，建議：（1）在設計和制造中應將角焊縫作為重點質量控制部位，應將角焊縫質量與對接焊縫等同對待。（2）加強對角焊縫的結構設計。在設計中，應盡可能改善焊縫的受力，采用合理結構，保證角焊縫能焊透，提出合適的焊接方法、熱處理要求及檢驗要求等。（3）制造中應按實際焊接情況，做好焊接工藝評定，并嚴格執行焊接工藝，加強對焊縫坡口的加工質量，盡可能采用機械加工，使坡口尺寸和表面質量達到規定的要求。對須要焊透的角焊縫可進行打底焊的清根。要提高角焊縫表面質量，消除表面的粗波紋和凹凸不平，盡可能平整光滑。選用優秀焊工焊接重要角焊縫。

參考文獻：

[1] 羅曉明.特種設備焊接技術[M].機械工業出版社，2008.

[2] 桑衛軍，趙淑珍，侯仰博.承壓設備制造中應重視T形焊接接頭和角接焊接接頭的焊接質量[J].才智，2010.