提高压力容器制造过程中焊接质量措施浅谈

摘 要 压力容器作为一种特殊设备，焊接质量对其使用寿命与安全运行起着关键的作用。只有采用完善的焊接质量控制措施，才能生产出合格的压力容器。本文从焊接材料、焊接工艺、焊接检验等方面来阐述如何提高压力容器制作过程中焊接的质量。

关键词 压力容器；焊接质量；控制

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0177-01

压力容器广泛用于石油、机械、化工、轻工、军事、航天等工业部门，质量的好坏对于压力容器尤为重要。钢制压力容器大多采用焊接方法制成，因此，焊接质量控制在压力容器的制作过程中非常关键。焊接质量对压力容器的使用寿命与安全运行起着非常重要的作用，直接关系到人民群众的生命和财产安全。

1 焊接材料

1.1 焊接材料的选择

压力容器是一种特殊的全焊结构，其焊接接头须承受与容器壳体相同的各种载荷、温度以及工作介质的各种物理、化学作用。焊缝金属既要其静载强度和壳体材料基本相等，还要求具有足够的韧性和塑性，以防止在加工和运行过程中，受压部件焊接接头因各种应力和温度的共同作用而提前失效或产生脆性破裂。某些特殊条件下，还要求焊缝金属具有抗工作介质腐蚀的性能。因此，选择压力容器的焊接材料的需要多方面的因素综合考虑。

低碳钢和低合金钢压力容器一般按等强性原则来选用，要求焊缝金属的抗拉强度高于母材标准规定值的下限。焊缝金属的强度应与母材的强度尽量相当，若焊缝强度过高，通常会降低塑性和韧性。低温容器应选用低温韧性不低于母材的焊接材料；高温容器选用的焊材应确保焊缝金属的合金含量不低于母材标准规定的下限值，以保证焊材与母材有相同的高温性能；在腐蚀介质中运行的不锈钢容器应选用与母材化学成分大致相同的焊接材料；低合金钢和不锈钢、碳钢和不锈钢之间的异种材料接头，宜选用高铬镍含量的焊材；厚度较大、形状复杂的工件，要选用抗裂性好的低氢焊条。焊接材料的选用还应充分考虑受压部件的加工工艺、焊接方法的热循环、冶金特点对接头性能的影响等因素。

1.2 焊接材料的验收、保管和领用

焊接材料的验收、保管和领用是保证焊接质量的重要环节之一。由于生产厂家的不同，导致同一牌号或型号的焊条工艺性能存在差异，因此，制造厂应根据实际经验，选择较为固定的焊条生产厂家。入库验收时，焊接材料要有制造厂提供的质量保证书，且生产批号清晰，包装完好，验收合格后入库。焊材在入库后的应按牌号、批号、规格存储在焊材库内，焊材库的温度>5 ℃，相对湿度不超过60%，使用前必须对焊条和焊剂按规定的烘干参数进行烘干。焊材发放时，焊工持注有产品编号、牌号、规格和数量的领用卡领取焊接材料，并做好发放记录。

2 焊接工艺

焊接工艺是控制压力容器接头焊接质量的关键因素，焊接工艺的编制必须从焊接方法、焊接材料的种类板厚和接头形式三方面来进行。

2.1 焊接工艺评定

焊接工艺评定是保证压力容器焊接质量的重要措施。焊接容器之前，必须制订焊接工艺指导书（WPS），焊接工艺评定即是验证最初拟定的WPS是否适当的方式，也是制定正式WPS的重要依据。焊接工艺评定按标准JB4708-2000执行，换热管和管板的工艺评定则按GB151-1999附录B执行。但在执行过程中总是存在以下几个方面的问题。

1）首次使用的国外材料未及时进行工艺评定。

2）将评定合格的焊接位置改变为向上立焊的焊接位置时未进行焊接工艺评定。

3）用不等厚试件进行评定，经评定合格后适用不等厚焊件母材厚度的范围，应分别计算厚边对厚边，薄边对薄边。

4）改变焊后热处理类别未对焊接工艺重新做评定。

2.2 焊接工艺参数的选择

焊接工艺参数是在焊接过程中，为保证焊接质量而选定的如焊接电流、焊接速度、电弧电压等物理量的总称。焊接工艺参数的确定涉及材料种类、焊接方法和规格等因素。

焊接热输入（线能量）指在熔焊时，单位长度焊缝上焊接能源输入的热量。它体现了焊接工艺参数对焊缝性能的影响。低碳钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性与冲击韧性同样优良。一般情况下，不严格限制低碳钢的线能量，若焊接线能量过大，会导致热影响区粗晶区的晶粒过于粗大，甚至出现魏氏组织，从而导致该区的冲击韧性与弯曲性能达不到要求。低合金钢一般不要使用过大的线能量。焊接含碳量偏下限的Q345R钢材时，由于其焊接热影响区脆化倾向较小，对焊接线能量无严格限制。低合金高强钢由于含碳和合金元素较高、屈服强度也较高，因此，既要选用较小线能量，还要采取焊前预热、焊后及时后热等措施。为保证低温钢和不锈钢焊接的接头韧性和耐蚀性，应选用小线能量，且应快速焊接，严格控制层间温度。在对异种钢焊接时，应采用小线能量焊接，防止焊缝金属的稀释。

2.3 焊缝返修

焊缝经无损检测后如发现存在不允许的缺陷，须进行返修。首先应分析缺陷产生的原因，制定返修方案，并编制相应的返修工艺。焊缝同一部位不宜超过2次返修，如超过2次，返修前应当通过制造单位技术负责人批准，且将返修的部位、次数、返修情况等信息记入压力容器质量证明文件。需要在焊后消除应力热处理的压力容器，须在热处理前返修，若在热处理后才进行焊接返修，返修后须依相关标准处理。经耐压试验后需返修的，返修部位必须按原要求经无损检测合格。

3 焊接检验

焊接检验是对焊接前、焊接过程和焊接后三个方面的检验。

焊工的资格问题是焊前检验应注意的。对压力容器进行施焊工作的焊工必须通过《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定考试合格并获得工作资格证方可施焊。施焊时焊工必须严格执行焊接工艺；焊工或检验员应在焊接工作结束后，在规定部位打上施焊焊工的钢印，并记录检验情况。

施焊过程中的检验主要是对焊接工艺、图样规定、技术标准等方面的执行情况，焊缝外观质量和产品试板等进行检验。对焊缝外观检查能在一定程度上帮助分析和发现容器内部缺陷，要求焊工掌握外观检查的要求、表面缺陷产生的原因以及防止措施，这能充分保证焊缝质量。产品焊接试板是对产品的主体材料包括主体焊缝的焊接工艺、焊接材料和焊工技能的综合检验，是焊接过程中质量检验的重要手段。

在焊接完成后即可进行焊后检验，对有延迟裂纹倾向的高强度钢应在焊后延迟一段时间（24 h后）进行或复查。焊后检验包括无损检测与耐压试验。在不损坏试件的前提下，通过物理或化学方法或是设备器材，对试件的表面以及内部的性质、结构、状态进行的测试和检查即为无损检测。无损检测时所检测的探伤部位必须具有代表性，如“T”形焊缝，特殊部位和可疑部位等。

耐压试验的目的是对焊缝的致密性和受压元件的强度进行检验，主要是水压试验和气压试验。耐压试验应在所有工序都完成之后进行，具体执行要求依《容规》和GB150等相关标准。

4 结束语

压力容器制造过程中的焊接质量控制是保证压力容器质量的重要环节，是十分复杂且涉及多方面的工作，压力容器制造厂只有加强对焊接工艺、焊接材料和焊接检验等方面的质量控制，才能保证压力容器产品的焊接质量，提高压力容器产品的安全性能。

参考文献

[1]李亚江,刘强,王娟,等.焊接质量控制与检验[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]曾晓虹,向凯,宋瑞艳.焊接应力和焊接变形控制[J].石油化工设备,2009,38(2):65-69.