基于压力容器的焊接技术分析与缺陷预防措施

摘 要：由于压力容器的广泛使用，引起了更多学者的关注与重视。对于压力容器在焊接过程中产生的缺陷进行分析，并对不同的缺陷进行预防，采取科学合理的方法，以此来保障压力容器的焊接质量和安全使用性能。

关键词：压力容器；焊接技术；分析；预防措施

0引言

随着我国特种设备的不断发展，压力容器的应用场所也越来越普遍。面对日益增长的需求，压力容器的质量与安全显得尤为重要。在压力容器的制作过程中，焊接是一道极其重要的工艺，其焊接质量直接决定了压力容器的使用性能和安全生产，对压力容器的焊接中出现的缺陷有必要进行分析，并采取一定的预防措施。因此，为了保证容器焊接的质量，以免造成不必要的损失和伤亡，有必要提升压力容器的安全性。

1压力容器的焊接技术分析

压力容器的焊接接头按区域可以分为焊缝、熔合区和母材热影响区等三块，每个区域的组织成分与力学性能都存在一定的区别。通常来讲，焊缝的组织成分一般是以奥氏体柱状晶体的形式居多；熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡的区域，以黑色条状居多，也会存在较多的杂质，其组织成分以奥氏体柱状晶体与枝晶体的形式存在，该结构形式在焊接过程中由于组织成分的不均匀性会使得焊件的力学性能出现缺陷；母材热影响区属于过热区，其组织成分是以奥氏体孪晶体的形式存在，其焊接的接头缺陷一般也位于熔合区周围。在焊接时，由熔合区逐渐向母材热影响区拓展，其中，就会出现横向和纵向的焊接缺陷，出现该因素也是多种多样的成因，具体分析如下：

1.1横向焊接缺陷因素

在母材与焊缝的交界处，往往容易出现横向焊接缺陷，也就是在焊接时，熔合区由于在局部区域存在升温和冷却的情况，使得材料中部分的低熔点合金和夹杂物发生局部熔化，导致缺陷的产生。因此，横向焊接缺陷主要产生于熔合区周边以及向母材热影响区中的过热区扩展，如图1所示。

1. 2纵向焊接缺陷因素

纵向焊接缺陷主要来源于应力集中产生，在压力容器的焊接完成之后，其焊接的内部容易出现焊接的残余应力和变形。如果再将其成型，就会出现焊接残余应力与冷压成型应力，一旦超过材料的许用应力，就会影响其焊接的效果。

（1）焊接残余应力

在焊接过程中，总是局部焊接，整个焊接没有同时升温和冷却，使得焊缝金属及其附近区域的母材受热不均匀，从而部分区域受到膨胀，另一区域受到压缩，直接导致残余应力的出现，最后使得焊件变形。

（2）冷压成型应力

对于压力容器的制造过程中，在一定压力的作用力下，采用冷压成型工艺使压力容器制作完成。在压力容器的制造时，外加的应力会使焊缝区域出现应力，即冷压成型应力。

2.压力容器焊接质量存在的不足

（1） 焊接材料

压力容器焊接材料直接决定着焊接的质量，焊接过程中，会用到焊条、焊丝和保护气体等材料，因此，对于焊接材料的管理至关重要。在实际的管理过程中，往往存在一定的疏忽。由于技术人员与管理人员对原材料的质量的管理疏忽，直接导致焊接材料不能满足相应的标准，导致压力容器焊接出现缺陷。

（2） 操作人员的专业水平欠佳

对于焊接要求比较高的场所，其焊接工艺直接决定着焊接质量。此时很大程度上依靠操作人员的专业水平，根据焊接的要求对焊接的参数进行调整与试验。

对于上述的分析，往往会导致焊接过程中出现以下几点缺陷：

（1）焊接的咬边。

焊接的咬边属于压力容器的外部缺陷，即在焊接的连接区域出现大小不一的凹陷。该缺陷主要是由于在焊接时没有选择科学、合理的焊接方法。或者在焊接过程中没有将焊丝与中心位置保持一致，使得焊缝区长时间处于高温，进而造成咬边的缺陷。

（2）焊接的夹渣。

在进行焊接时，对于焊接的夹渣是无法避免的，人为又无法控制。一旦熔渣长期处于焊缝之中，就会形成夹渣的缺陷，进而影响压力容器的密封性和强度，该夹渣主要是由于焊接过程时坡口角度选的过大或者过小而造成的。

（3）焊接的气孔。

焊接的气孔直接影响到压力容器的密封性和强度。气孔的产生是在熔池形成之后，存在气泡没有在凝固之前得到排除，继而产生的气孔。该气孔的缺陷主要是由于坡口的区域没有将油污与灰尘清理干净。

（4）焊接的焊透与融合不完全。

焊接的焊透与融合不完全非常容易产生裂缝，形成严重的安全事故。在焊接时，常常在焊接的开始端与结束端产生，一旦该区域的金属直接没有得到融合，该区域就会出现融合不完全的缺陷。该缺陷主要受到电弧长度与标准相差过大和焊条直径过大等因素的影响。

3.压力容器的焊接缺陷的预防措施

从上述焊接技术的分析与缺陷的特点中可以推断出，压力容器出现任何的焊接质量问题都会直接影响着整个压力容器的性能与强度，对安全生产埋下严重的隐患。因此，需要对其采取一定的预防措施，从而保障压力容器的安全性与密封性，其预防措施如下：

（1）提升焊接人员的专业素养。

由于焊接人员的专业技能欠佳，操作不当，导致的焊接缺陷时常发生。为了提高压力容器的焊接质量，有必要对焊接技术人员进行专业技能考核，并持证上岗。有必要可以进行一定内容的培训，培训的内容需要依据公司的实际情况与工作环境进行重点说明。待考察合格之后，才能上岗。

（2）选择科学合理的焊接方法，对焊接方式采取规范化管理并严格执行。

选择科学有效的焊接方式能够直接决定压力容器的焊接质量。在开始焊接之前，操作人员需要根据现场的工作环境与焊接方法进行择优，采用合适的焊接方式，对焊接的相关数据进行统计和分析，选取最有效的方法。在选择该焊接方法后，要对焊接的工艺流程进行规范化实施，严格按照评定合格的焊接工艺执行，保障焊接的质量。

（3）焊接过程中的质量管理与监督。在进行焊接之前，有必要对焊接的准备工作进行审核，只有达标才能进行焊接，安全必须放在首位。

4.结论

综上所述，为了保证压力容器的安全性与质量，必须要对焊接技术进行分析，对于存在的焊接缺陷采取预防措施。焊接的从业人员需要不断加强自我的专业提升，企业单位需要制定焊接工作相关的管理制度，使焊接工作能够更加规范，从而提高压力容器的焊接质量与安全特性。

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作者简介：

杨林华（1963.2-）、男、汉族、四川广元、就职于南充市特种设备监督检验所、工程师、大学本科、长期从事压力容器、压力管道检验。