压力容器焊接质量的优化措施关键研究

孙海涛

哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 河北秦皇岛 066206

压力容器承担着耐高（低）温、耐高压、耐腐蚀的功能和任务，是工业生产中最重要的设备。对压力容器来说，焊缝质量的高低直接影响到容器的可靠性和耐用度，因此，对焊接技术进行研究和优化，保证压力容器在焊接环节上得到优质管控，有着重要的意义。本文结合压力容器焊接质量问题进行分析，对于提高焊接质量的优化策略阐述观点。

1 压力容器焊接方法

压力容器最常用的焊接方法有：埋弧焊、手工电弧焊、氩弧焊等。

（1）埋弧焊——埋弧焊是电弧在焊剂保护层下进行焊接时自动送丝及行走；进行燃烧焊接，此时电极为自耗电极。作为焊接方法的一种，焊机（焊车）电弧光不外露，装有自动送丝机构，在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，埋弧焊所用的金属电极是不间断送进的裸焊丝，具有焊接速度快、生产效率高、焊缝成型美观的特征。

（2）手工电弧焊的特点能进行全位置焊接，手工电弧焊熔剂熔化时形成焊渣能够起到保护气体和保护熔敷金属的作用。——手工电弧焊操作灵活方便；不足之处是金属电极外由矿物质熔剂包覆、生产效率低，劳动强度大。

（3）氩弧焊——氩弧焊技术是在普通电弧焊基础上，由于在高温熔融焊接中熔敷率高，表面没有焊渣，热能也是由电弧提供不断送上氩气，容易引弧；使焊材利用氩气热量集中的优势，对金属焊材进行保护的一种焊接技术。不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，多用于打底焊接，基本上杜绝了夹渣缺陷的产生。

2 压力容器焊接中常见的质量问题

压力容器焊接过程中，经常会发生一定的质量问题，包括外部焊接缺陷和内部焊接缺陷。外部焊接缺陷往往通过观察就可以发现，在焊接接头表面可能出现咬边、裂纹及成型不良。内部焊接缺陷在直接观察的方式下难以发现，须利用无损检测的手段来加以排查。

（1）焊接裂纹是焊接件中最常见的一种缺陷。在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。焊接裂纹是焊接缺陷中危害性较大的一种，根据其部位、尺寸、形成机理，可分类为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等。

（2）焊接气孔是指焊接熔池中的气体来不及逸出而停留在焊缝中形成的孔穴。气孔的形状、大小及数量与母材钢种、焊条性质、焊接位置及施焊技术有关。焊接气孔产生的主要原因有：金属表面清洁度不好；焊接中所产生的气体里含有过量的氢气及一氧化碳；母材中含硫量过多；焊接部位冷却速度过快等。

（3）焊接夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。夹渣属于固体夹杂缺陷的一种，根据其成形的情况，可分为线状的、孤立的以及其他形式。夹渣会降低焊缝的塑性和韧性。其产生原因主要有：焊接电流小，焊接速度过快；层间清理不干净；焊条电弧焊时焊条角度不正确等。

3 压力容器焊接质量的优化

基于上述焊接方法及常见焊接质量问题，提高压力容器的焊接质量，就要对影响压力容器焊接质量的原因进行分析，并有针对性的制定措施。

（1）使用条件及焊接方法结合压力容器的结构特点，焊接材料的好坏，根据母材的化学成分、力学性能，选择压力容器焊接材料，应参考焊接性能，选用焊接材料总方针。对于焊接质量有决定性因素要优先参考。下列焊条都可以采用：J506，J507，J507R，J507G，J507RH，J507DF等。满足图样规定的技术条件要求，应按照JB/T4709-2000中原则规定“焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的要求下”，并综合考虑选用焊接材料。例如焊接16MnR钢，①从焊接设备考虑，J506使用交流焊机，J507使用直流焊机；②从抗裂性考虑，J507RH优于J507；③从劳动保护考虑，J507DF(低尘)要优于J507；④从提高效率考虑，铁粉焊条J507Fe优于了507。选用何种焊材应综合考虑上述因素后确定。

（2）焊接工艺评定提出的项目，能为焊接工艺参数的编制提供指导。实施流程应为：草拟焊接工艺方案；为焊接操作人员提供可靠的依据通过焊接工艺评定，编制焊接工艺评定报告；采用焊接工艺评定试验检验按拟订的焊接工艺是否能够符合设计要求，编制焊接工艺规程（作业指导书），为焊接工艺的实施提供指导。

（3）对焊接工艺进行优化，是保证焊接质量的重要因素。焊接工艺体现在焊接质量的控制，焊接操作的规范等环节中。对于焊接流程进行标准化设置，包括对焊接方法、母材型号、焊接接头形式以及焊接验收方法等参数进行科学化管理；对具体的产品进行结构特点的分析，论证相应具体的焊接工艺；制定出合理的能够减少焊接变形和焊接应力的方案等。对于重点部位焊接，应由技术人员把关，进行焊接工作的指导。

（4）对于焊接环境进行优化，需要在制造车间进行适合压力容器焊接的设置。为满足焊接环境，如焊接温度、相对湿度等要求，可以采取搭设防风棚、采暖、除尘等措施。在实施焊接过程中，还应注意保持清洁，包括环境的清洁和焊缝及周边金属表面的，定期清理清洁工作现场，焊接过程中注意对焊接表面的打磨和清理等。

（5）根据质量保证要求，对压力容器焊接应实施过程质量管控，在关键工序上设置控制点，并设定各个控制点的责任人，保证施工的时候，各项条件符合焊接工艺要求。在焊接结束后，应立即对焊缝进行检验，包括外观目视检查，以及针对内部的无损检测等。质量检查应全面及时，确保焊接缺陷被及时发现，并且能够立即采取补救措施。

4 结语

由于压力容器的制作往往在工艺流程上比较复杂，在焊接环节上，一点小的失误都将被放大成设备质量的缺陷，因此对于压力容器焊接必须设置严格的管理环节，层层落实，层层防控。同时，压力容器制造企业应重视并强化质量文化的建设，提高工艺人员和操作人员的基本素质，树立强烈的责任心，才能使压力容器焊接质量得到有力保障。