压力容器焊接过程中常见缺陷的产生原因及预防防治探析

孙佳超

哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 河北秦皇岛 066206

在核电、火电、石油化工等行业中压力容器的使用是比较广泛的。压力容器，作为一种承压关键设备，设备的运行安全性是有很高要求的，产品质量好坏直接影响其使用寿命。压力容器制造特别是焊接过程的质量，应加以严格控制与管理，要有严格的质量管控要求和方法，因此针对压力容器焊接常见缺陷进行原因分析和制定预防措施是非常有必要的，也是合格产品制造过程的必经之路。

1 进行压力容器焊接缺陷的控制的必要性

由于压力容器在生产过程中一般是针对一种能够盛装气体或者液体，且具有一定压力的密闭设备的总称，所以首先要从其作用原理上将压力容器进行分类。

依据压力容器在生产工艺过程中的作用原理进行区分，包括换热压力容器、分离压力容器、贮存压力容器和反应压力容器。无论是哪种压力容器，其结构都是看似相对简单，但是在受力上是非常复杂的。压力容器工作的条件各有不同，有的在高温环境中、有的在低温环境中、有的在强碱环境中、还有的在强酸环境中等等，如果在压力容器的焊缝中存在各种各样的缺陷，如咬边、夹渣、裂纹、气孔、未熔合及未焊透等，很容易导致压力容器在运行中出现质量问题或发生安全事故，甚至可能会导致爆炸，危及人民群众生命和财产安全。因此对压力容器内部介质、外部使用环境等进行有效的分析，对于设备主焊缝、设计的开孔附近和结构不合理位置的缺陷进行有效预防和处理，是非常有必要的，而且控制焊接质量就是提高压力容器安全工作水平的方式和方法，压力容器正常就是保证设备安全运行的前提[1]。

2 压力容器常见缺陷和原因分析

（1）在压力容器的电弧热量过高的状态下，容易出现咬边，咬边是焊缝边缘处表现为沟槽和凹陷，常常见于电弧焊。在焊缝边缘的母材熔化后，同时进行熔敷金属的填充，这种缺陷的出现，往往是由于操作过程中焊条或焊枪与工件间的角度不正确，焊条或焊枪的摆动不合理、电弧过长、焊接速度过快、磁偏吹等原因导致的。

（2）夹渣也是压力容器焊接中常见的缺陷，手工电弧焊或埋弧焊时，焊条药皮和焊剂中的造渣剂等熔渣，由于某种原因溶入熔池中，来不及浮出而在焊缝凝固后留在焊缝中形成夹渣。夹渣的出现，往往存在于焊接过程中，手工焊的焊接速度过快或过慢、焊接电流太小或焊条摆动幅度过大，都容易导致焊接过程中出现夹渣；埋弧焊的影响因素主要为焊接速度过快或焊接参数较小，同时异种钢焊接或焊接坡口设计不合理也容易导致夹渣的产生。另外在焊接过程中使用酸性焊条操作不当也容易导致夹渣的出现。

（3）裂纹是对容器安全运行危害最大的焊接缺陷，往往存在于焊接接头的局部区域，有焊缝表面裂纹、焊缝内部裂纹、热影响区裂纹、弧坑裂纹等。这是由于在焊接过程中存在焊接应力，在多方向应力的共同作用下产生的尖锐缺口，按裂缝形成的条件可以分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹等，低、中合金强度钢焊缝中，冷裂纹较多；厚壁的容器中会产生再热裂纹、层状撕裂。

（4）未熔合和未焊透是指在焊接接头部位或者是母材之间，由于电流熔化不够充分，导致焊缝内部产生空隙，未熔合和未焊透指的是母材金属和焊缝金属之间的缺陷。常见未焊透会出现在双面焊的中部，或者单面焊的根部。未熔合和未焊透对焊接结构的直接危害是承载截面积减小或者使应力集中，未熔合的危害，仅次于裂纹。未焊透或者未熔合，往往是由于在焊接坡口角度上的设置不合理导致的。如果焊接坡口存在铁锈、油污、氧化皮等杂质，这些杂质如果在焊接前不认真清理，一旦落入熔池金属中，则更加加剧未焊透或者未熔合的现象出现[2]。

3 压力容器中常见缺陷的预防措施

3.1 对于夹渣缺陷的防治措施，主要有以下几方面

对于较厚焊缝的焊接控制，要选用适当的焊接参数并采用多层焊，控制每层焊道的厚度和数量，将每一层的焊渣进行处理，对相应的焊接过程中发现的可见的深埋缺陷要进行处理，不能留有隐患，焊接过程中要根据实际情况进行实时地调整，保证适当的焊接电流和速度。厚壁深坡口或特殊材质的钢材进行焊接时，除要分层分道外，焊接过程要进行适当的摆动。

3.2 对于未焊透、未熔合缺陷进行防治

对产品施焊坡口的合理设置、装配间隙的合理设置都是防治未熔合、为焊透的重要因素和前提条件，防治焊接缺陷的产生是系统工程，不能单单从后续产品施焊过程中找原因，前期的设计也很关键。选择与坡口和母材相适应的焊接材料，尤其是焊材的规格，同时焊接前要对焊接坡口进行清理和打磨，避免表面杂质影响焊接过程。

4 结语

对于压力容器常见焊接缺陷的成因进行分析，才能根据原因找到解决方法。在压力容器的制造过程中，要立足于实际情况，根据缺陷出现的因素了解其复杂性，然后针对其复杂性判断焊接缺陷是否是可以避免的，如果是可以避免，则应该认真处理，要经过认真的分析和细致的总结，掌握压力容器焊接缺陷以及质量安全事故出现的原因和规律；如果不适合进行处理，则应该对材料和施工方案进行及时的调整或更换，保证压力容器在焊接之后能够安全稳定地运行。