压力容器焊接工艺技术研究

王大鹏

营口连营重工机械有限公司 辽宁营口 115000

1 压力容器焊接工艺和技术

1.1 底层焊接

压力容器在焊接制造的过程中，一般按照由内到外的顺序进行逐步焊接，首先需要进行底层焊接即打底焊，以保证压力容器底层的质量。焊接时通常会根据部件的不同，而选择不同的焊接方法。如筒体对接接头，一般采用埋弧自动焊的方法；人孔法兰与筒节的对接接头，一般采用手工电弧焊的方法；法兰与接管的对接接头，一般采用氩弧焊的方法进行焊接。同时在焊接的过程中，要保证焊缝的均匀性，防止出现裂纹。

1.2 中层焊接

在底层焊接结束之后，需要进行中层焊接即填充焊。填充焊的焊接应注意每层焊缝焊后焊道表面需进行清理，以避免下一层焊道出现夹渣缺陷；错开每道焊接接头与下一层焊接接头的距离，以避免焊道接头重合，应力集中；严格控制层间温度及焊接线能量的输入，以避免过高引起焊缝热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降。同时对于焊接热敏感性比较强的钢材的焊接，在焊接过程中应做好预热和缓冷工作[1]。

1.3 表层焊接

在中层焊接结束之后，需要进行表层焊接即盖面焊。盖面焊时要注意防止出现焊缝咬边,未熔合，焊缝余高超高，接头不良等焊接缺陷。操作时应注意控制好焊缝的余高、宽度及直线度。同时焊渣必须清理干净，不可马虎，若有突起须打磨至圆滑过渡。

1.4 无损检测

无损检测技术主要是针对焊接接头的焊接质量进行检测，检测焊缝表面及内部的质量是否符合压力容器制造的相关要求。其常用检测方法为射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等。

2 压力容器焊接中的缺陷成因

2.1 夹渣及其成因

夹渣是较为常见的压力容器焊接缺陷，形成夹渣的原因很多，主要表现为：其一，焊接过程中，在液态金属熔池中掺入熔渣时，采用了小剂量电流焊接，使得熔池受热缓慢且温度较低，由于液态金属粘性较大，且整个焊接过程速度快，导致熔渣无法在液态金属凝固前有效浮于表面，从而混杂于金属熔池中，形成熔渣；其二，在使用焊条焊接时，由于电流大小把控不当或操作流程不规范等情况造成焊道产生夹渣现象；其三，多层焊接时，由于熔渣或焊剂的残余物等清理不彻底，便遗留于焊接缝隙处形成夹渣[2]。

2.2 气孔及其成因

在压力容器焊接时，由于液态金属熔池在作业中容易产生气体或存在外界气体混入现象，气体一旦无法在金属熔池凝固前有效排出，则会形成气孔。气孔有的分布在表面，称为表面气孔；气孔分布在内部，称为内部气孔。产生气孔的原因主要是：其一，焊接过程中，原材料未仔细清理，原材料中残留的杂质在焊接作业时形成气体混入液态金属熔池，当气体无法有效排除时，便产生了压力容器气孔缺陷；其二，液态金属熔池凝固迅速，导致气体排出时间紧迫，使得部分气体无法及时排出，从而形成气孔缺陷。

2.3 裂纹及其成因

裂纹是焊接接头中最危险的缺陷，它直接给承压设备的正常运行带来严重隐患，可以引起大部分的焊接结构的破坏。产生裂纹的原因多种多样，但主要分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。热裂纹多是焊缝金属及热影响区的熔化金属凝固产生晶体时，如果产生偏析，其晶体则多为低熔点共晶物。在一定条件下，先凝固金属收缩的拉力会将刚凝固的共晶构造拉裂，这就是焊缝金属中部为什么多发裂纹。冷裂纹形成的原因则是焊接接头形成了淬硬组织，减小了金属的塑性；焊缝中存在扩散氢；焊件的刚性大而产生的焊接拉应力；焊缝由于某种缺陷，产生的应力集中。再热裂纹的产生原因有多种解释其主要原因还是与焊接残余应力有关。

3 压力容器焊接中缺陷应对措施

3.1 焊接前编制工艺

为提高压力容器焊接综合质量，减少各类缺陷的发生，必须要基于焊接作业要求，提前对整个过程进行梳理，在工艺中将焊条、焊丝、焊剂以及对接焊缝等相关参数应明确标注出来，做到每一道焊缝都有相关工艺规定执行。针对特殊工况更是要特别说明，做好详细标注，为实际焊接作业的开展提供参数支持。例如焊接接管与壳体连接焊缝形式、其焊缝是否焊透以及几何尺寸等，所有参数均要保证准确清晰，保证焊接作业可以有效进行[3]。

3.2 焊接材料控制

材料性能在很大程度上决定着压力容器的性能质量，压力容器多由专用钢材制作，为避免焊接作业对压力容器运行效率产生不良影响，需要全程做好焊接材料管理，严格按照NB/T47018标准来选择采购焊接材料。并且在焊接材料进场时，要安排经验丰富的专业人员进行验收，确定其性能与质量是否达到焊接施工标准，全面检查判断是否存在质量缺陷，在确定无误后放入焊材库保存。对于入库的焊接材料，要进行编码并记录，在实际焊接时需要根据焊接材料编码以及规格进行发放，同时落实统一完善的管理制度，对材料进场、管理、使用以及回收等进行详细管理，排除因材料因素带来的质量问题[4]。

4 结语

压力容器在使用过程中，出现失效的概率比较大，压力容器失效后不仅会影响化工生产作业的正常进行，还会降低运行安全性，同时还会缩短压力容器使用寿命。基于实践经验可以确定，焊接部位的焊缝为造成压力容器失效的关键因素，为改善此类问题，还需要重点做好压力容器焊接作业管理，保证每个环节和每道工序实施的规范性和有效性，从根本上来排除因焊接的各项因素带来的质量隐患。