压力容器焊接缺陷及新技术应用

张世超 李雪翠 孙向元

摘要：近现代工业中，压力容器通常作为石油、天然气、化学溶液等物质的主要承载体，而应用于航空、海洋、石油运输、化工等各种领域中。大型压力容器受限于它的体积、重量以及材质，在它的生产过程中，往往需要通过焊接的方式将各个大型部件拼接成型。基于此，本文对压力容器焊接缺陷进行研究，进而提出了有效的措施。

关键词：压力容器;焊接;矫正措施

在实际使用过程中，压力容器由于焊接部位存在缺陷众多，组织成分不均，力学性能较差等问题，成为大型压力容器整体性能最薄弱的区域。因此，开展对压力容器焊接接头表面强化处理设备的探索与改进，探寻焊接接头最优处理工艺条件，对生产实践给出合理性建议是十分有必要的。

一、压力容器焊接缺陷矫正意义

压力容器缺陷类型较多，如错边和角变形，这属于典型的几何缺陷，在组装环节极易出现，其中错边要求焊接的工件在厚度保持错开。若是解决错边和角变形问题，将引起压力容量的压力过于集中，使用时也存在较大安全隐患。同时由于压力容器使用环境一般比较恶劣，通常会受到运输、腐蚀介质、疲劳载荷、冷热变形等因素的考验，一但压力容器的某些性能达不到所需标准，极有可能发生强度失效，结构失稳，出现泄露甚至发生爆炸，造成不堪设想的后果。另外，尤其是对埋弧焊的运用，若是焊接速度过快，焊机运行轨道无法保持平整，将促使焊接工件熔化，让焊接深度超出设计范围。若是填充金属无法填充完整，在焊缝处出现咬边情况。焊缝咬边的存在，会导致压力容器工作面减少，且咬边区域的应力会变得过于集中，让压力容器难以正常使用。为保证压力容器使用更加安全与稳定，应该加强压力容器焊接缺陷的矫正，结合压力容器焊接实际情况，找到焊接缺陷的成因，有针对性采取矫正措施，保证发挥压力容器在生产中的作用。

二、压力容器焊接缺陷分析

常见的压力容器焊缝有环缝和筒体纵缝的焊接、安全端焊接以及各种表面的耐蚀层、耐磨层等。压力容器焊接存在的缺陷有：气孔、夹杂、裂纹等，这将有可能是造成事故的潜在因素。

2.1气孔

焊接气孔会造成应力集中，成为焊缝断裂的裂纹源。气孔按形成机理可以分为冶金气孔和工艺气孔两大类。冶金气孔主要有氢气孔和氮气孔，工艺气孔则大多不规则，且大多分布在焊缝中心区。气孔的形成因素很多，主要和焊前母材的表面处理情况和焊接工艺有关。焊前待焊表面的氧化膜和油垢是形成气孔的主要根源。

2.2裂纹形成机理

结晶裂纹是焊缝金属在结晶过程中处于固相线附近的温度范围内，由于凝固金属的收缩，而此时残余的液相又不充足，在承受拉应力时，就会造成沿晶界的开裂。焊缝凝固时，以树枝状结晶方式进行，枝晶轴上元素的熔点较高，杂质元素较少，相反，枝晶间低熔点元素富集，杂质元素含量较高，这种凝固偏析导致焊缝中化学成分极不均匀，随着焊缝中杂质元素含量的增多，这种现象变得更加严重。

2.3焊缝中低熔点相

低熔点相的形成与焊缝中的夹杂物密切相关，夹杂物的形成既有母材自身的缺陷，也有焊接过程中金属与非金属元素发生化学反应而产生的各种夹杂物。低熔点相含有较多的杂质元素，多分布在晶界处，这是由于在焊缝的凝固过程中，高熔点的元素优先凝固，形成枝晶轴，低熔点元素被排擠到枝晶间，随着温度的进一步降低，形成固态的低熔点相或共晶相。另外，其他焊接缺陷有夹渣、未焊透、未熔合，焊瘤等，这些缺陷与焊前处理不彻底及不合理的焊接工艺参数密切相关。

三、压力容器焊接新技术的应用

焊接技术在压力容器生产过程中发挥着至关重要的作用，并且焊接技术水平的高低决定着压力容器的生产质量，因此，焊接技术需要进行相应的创新，如此一来能够提高压力容器的制造质量。

3.1窄间隙埋弧焊技术

在焊接压力容器过程中需要根据压力容器的类型选择合适的焊接技术。压力容器的壁厚度如果小于100mm，就可以选择U型或者是V型坡口对其进行焊接。如果压力容器壁厚度大于100mm时，采用这两种类型的坡口不会实现预期的焊接效果，同时还会使资源得到不必要的浪费，在这种情况下可以使用窄间隙埋弧焊进行焊接，从而有效地处理这一问题。

3.2接管自动焊接技术

现阶段，在处理压力容器焊接过程中，有效运用自动化技术成为时代发展的必然要求。通过将接管自动焊接技术有效地应用在压力容器焊接处理过程中可以呈现出显著的优势，可以实现较强的自动化效果，并且还可以简化压力容器焊接的流程，在一定程度上大大提升了压力容器焊机的效率。

3.3带极堆焊接技术

在对压力容器进行焊接过程中可以使用金属带代替焊丝，使用带极堆焊接技术这一新型电极能够实现良好的焊接效果，同时还可以提升压力容器焊接的性能，确保压力容器焊接的质量，在今后压力容器焊接处理过程中会得到广泛的应用。

结论

掌握压力容器焊接缺陷具体的防止措施，避免或减少缺陷的产生，对提高压力容器焊接质量、 保证设备的安全运行具有重要指导意义。借助新型的焊接技术不仅可以矫正压力容器焊接的缺陷，提高压力容器焊接的高效性，而且还需要实现良好的焊接效果，进而保证压力容器安全稳定运行。

参考文献

[1]李子正，赵一恒.压力容器焊接常见缺陷的产生和防治措施[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（03）：25-26.

[2]董红瑞.压力容器焊接新技术及其应用[J].时代农机，2019，46（10）：15-16.

[3]王丹阳.压力容器焊接新技术及其应用分析[J].中国设备工程，2019（19）：163-164.

[4]单冬芳，石素萍，黄小俊，黄志娟.压力容器焊接常见缺陷及防治措施探讨[J].科技风，2018（24）：186.

（山东海洋环保设备有限公司）