摘要：壓力容器屬于在石油化工行業(yè)中運(yùn)用的主要設(shè)備，多數(shù)都是在高溫條件或者高壓環(huán)境以及在疲勞和腐蝕等較為嚴(yán)苛的條件下使用，焊接的質(zhì)量對(duì)容器負(fù)荷承載的實(shí)際能力具有重要影響，抗腐蝕性強(qiáng)弱差異較大。文章從化工壓力容器常見(jiàn)的缺陷入手，對(duì)化工壓力容器焊接質(zhì)量缺陷及控制措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：化工壓力容器；焊接質(zhì)量；焊接缺陷；控制措施；石油化工行業(yè)；抗腐蝕性 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TH49 文章編號(hào)：1009-2374（2016）25-0085-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.041

壓力容器屬于在石油化工行業(yè)中的主要儲(chǔ)存類(lèi)設(shè)備，焊接的實(shí)際質(zhì)量對(duì)設(shè)備的運(yùn)用安全性有著較高的要求，同時(shí)也對(duì)其有重要的影響作用。本文主要對(duì)化工容器的焊接過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)質(zhì)量缺陷問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后有針對(duì)性地提出了合理的控制措施。

1 化工壓力容器常見(jiàn)的缺陷分析

從壓力容器的焊接質(zhì)量存在缺陷角度分析，焊接缺陷可以劃分為外部和內(nèi)部?jī)煞N不同缺陷，外部存在缺陷一般情況下包括了焊接尺寸控制和選擇不合格、焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊瘤，焊接過(guò)程中存在咬邊、焊接弧坑以及表面發(fā)生飛濺等；在焊接內(nèi)部存在的缺陷主要包括了焊接發(fā)生裂紋，焊接存在夾渣，焊接氣孔問(wèn)題以及未能進(jìn)行透徹焊接、沒(méi)有徹底做到焊接熔合等。焊接裂紋是對(duì)壓力容器產(chǎn)生影響的重要缺陷，同時(shí)也是壓力容器檢驗(yàn)過(guò)程中的重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容。

1.1 外部原因分析

1.1.1 焊縫尺寸缺陷：焊接的實(shí)際寬度控制失準(zhǔn)，焊接寬度過(guò)窄，分析其主要原因在于焊接設(shè)備的實(shí)際焊接電流過(guò)小、焊接的速度過(guò)快或者焊接的弧長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)等，同時(shí)也可以讓焊接所形成的焊接熔池大小不符合標(biāo)準(zhǔn)，焊接熔池的實(shí)際保持和控制時(shí)間過(guò)短，多數(shù)情況下都是由于鋼水流動(dòng)不通暢所導(dǎo)致的，這樣會(huì)導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力嚴(yán)重集中在焊縫及熱影響區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致壓力容器失效。通常情況下，發(fā)生該類(lèi)型壓力容器缺陷主要集中在熔點(diǎn)比較高，同時(shí)進(jìn)口操作設(shè)備上。

1.1.2 焊縫余高過(guò)高：當(dāng)出現(xiàn)焊縫的余高過(guò)高問(wèn)題時(shí)，分析其原因大部分都是因?yàn)楹腹さ牧?xí)慣性行為引起的。在焊縫過(guò)高的情況下，容易導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中，從而容易出現(xiàn)過(guò)早的壞損；角焊縫出現(xiàn)單邊以及下陷等問(wèn)題過(guò)大，主要的問(wèn)題原因就在于坡口存在的不規(guī)則問(wèn)題以及焊接縫隙的不均勻問(wèn)題等，同時(shí)，焊條與工件之間也存在明顯的夾角不合適問(wèn)題，焊接參數(shù)與實(shí)際的焊接工藝要求不吻合等。

1.1.3 弧坑一般情況下都是由于息弧的時(shí)間太短或者設(shè)備的實(shí)際電流過(guò)大所引起的，所以容易在列管形式的換熱器管頭焊接縫隙或者部分的焊接角焊縫中

出現(xiàn)。

1.1.4 當(dāng)出現(xiàn)焊接咬邊時(shí)，大部分的原因在于電弧的實(shí)際熱量過(guò)高，焊條的運(yùn)行速度過(guò)快，同時(shí)實(shí)際的焊接角度存在問(wèn)題導(dǎo)致的，例如存在焊接電流過(guò)大，在電弧焊接縫隙邊緣部分進(jìn)行融化過(guò)后沒(méi)有得到一定的熔敷的金屬進(jìn)行補(bǔ)充，由此所導(dǎo)致留下一定的缺口。

1.1.5 在實(shí)際的焊接處理過(guò)程中，焊瘤的出現(xiàn)大部分都是由于焊接的電流過(guò)大，所以進(jìn)行快速的加熱融化過(guò)后的金屬容易流出熔池，流動(dòng)到母材料中，導(dǎo)致形成一定的焊瘤。

1.1.6 嚴(yán)重飛濺，當(dāng)出現(xiàn)焊接飛濺嚴(yán)重時(shí)，大部分的原因就在于操作焊接的工人沒(méi)有按照實(shí)際的焊接規(guī)定來(lái)進(jìn)行焊接操作，還有可能是使用了受到嚴(yán)重?fù)p害的焊條所導(dǎo)致的，同時(shí)在沒(méi)有探傷要求的設(shè)備上，該問(wèn)題的出現(xiàn)尤其突出。

1.1.7 壓力容器的焊接縫隙的表面存在很多的裂紋，該部位出現(xiàn)的裂紋大致可以劃分為宏觀性的裂紋和顯微形式裂紋，這在大部分情況下都是由于焊接操作過(guò)程中出現(xiàn)的嚴(yán)重內(nèi)應(yīng)力所導(dǎo)致的，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致在焊接過(guò)程中的原子結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞，從而在焊縫上再一次形成了新的焊接縫隙，這都是壓力容器最為常見(jiàn)的危害性缺陷。

1.2 內(nèi)部原因分析

1.2.1 焊接夾渣主要是因?yàn)楹附舆^(guò)程中，焊件的表面在焊接操作前期沒(méi)有清理到位，所以焊接存在殘留油以及焊接殘留銹等，同時(shí)還有可能是因?yàn)閷?shí)際的焊接電流過(guò)小或者焊接的運(yùn)行速度過(guò)快等，導(dǎo)致焊接的金屬熔池溫度控制失調(diào)，溫度低于實(shí)際要求，從而液態(tài)的金屬和金屬熔渣導(dǎo)致無(wú)法發(fā)生分離或者焊接的熔渣沒(méi)有及時(shí)浮出，熔池便開(kāi)始發(fā)生凝固而產(chǎn)生缺陷。通常情況下的形狀有可能包括點(diǎn)狀、鏈條狀、條形狀以及密集的夾渣等，在焊縫的內(nèi)部深埋的點(diǎn)狀以及條形狀?yuàn)A渣都是壓力容器在進(jìn)行實(shí)際檢查過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的重要焊接缺口

問(wèn)題。

1.2.2 焊接氣孔的出現(xiàn)存在很多原因，分析其存在的原因主要在于需要填充的焊接口位置的金屬表面存在一定的殘留銹、殘留油污等，導(dǎo)致了實(shí)際的冷卻速度過(guò)快；焊條使用之前沒(méi)有進(jìn)行完全的烘干、實(shí)際的焊接操作周?chē)h(huán)境過(guò)于潮濕等因素。焊接氣孔屬于焊接縫隙內(nèi)部較為常見(jiàn)的一種缺陷，主要的氣孔產(chǎn)生都是集中在焊接靠近表面的位置，同時(shí)也是造成焊接過(guò)程中出現(xiàn)裂紋的重要原因。

在進(jìn)行壓力容器焊接缺陷分析的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，焊接缺陷的成因廣泛涉及到了人機(jī)的實(shí)際工作性能、人機(jī)工作狀況和工作材料的篩選，同時(shí)焊接方法、工作環(huán)境等因素也會(huì)產(chǎn)生影響。大部分情況下，因?yàn)楦黝?lèi)型焊接因素產(chǎn)生的交叉影響，所以焊接技術(shù)的選擇與焊接工藝的篩選都是非常重要的影響因素。有些時(shí)候，只要焊接的技術(shù)選擇到位同時(shí)焊接工藝選擇合理，就可以最大程度避免此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)，該類(lèi)型的缺陷也就不會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。

2 焊接質(zhì)量控制對(duì)策

如果按照較為全面的焊接質(zhì)量控制管理要求進(jìn)行分析，可以將整體的焊接壓力容器的整體生產(chǎn)與制造過(guò)程綜合劃分為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的工藝制定、產(chǎn)品的材料選擇、產(chǎn)品的實(shí)際焊接操作與焊接熱處理和焊接檢驗(yàn)等。在焊接處理過(guò)程中還可以進(jìn)行焊接檢驗(yàn)與焊接理化處理，再通過(guò)無(wú)損檢測(cè)等多道工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而確保各個(gè)不同環(huán)節(jié)的焊接質(zhì)量管理，確保在后期的焊接施工過(guò)程中各個(gè)不同環(huán)節(jié)不會(huì)受到相應(yīng)的影響，同時(shí)焊接也是其中較為重要的一個(gè)工具，壓力容器的實(shí)際工作質(zhì)量與工作狀態(tài)和性能都可以在很大程度上產(chǎn)生影響。

2.1 設(shè)計(jì)控制

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行焊接設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要充分了解該壓力容器的使用工況，綜合壓力、溫度、工作介質(zhì)，使用地點(diǎn)外部環(huán)境，對(duì)壓力容器的母材、焊材、焊接環(huán)境、焊后理化處理等提出要求，同時(shí)對(duì)各焊縫的結(jié)構(gòu)形式、焊接方式、填充金屬做出要求；配合相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)；確保壓力容器的制造質(zhì)量和使用要求。

2.2 焊接材料控制

在進(jìn)行焊接材料選擇和控制的過(guò)程中，應(yīng)該采用有生產(chǎn)質(zhì)量證明同時(shí)有生產(chǎn)廠(chǎng)家鑒定書(shū)的焊料，焊接材料在各個(gè)方面的質(zhì)量都必須要求符合國(guó)家和政府的相關(guān)管理規(guī)定，焊條的化學(xué)成分與焊體的實(shí)際成分都必須符合實(shí)際的國(guó)家相關(guān)規(guī)定的要求，所以應(yīng)該以不同強(qiáng)度等級(jí)的焊體材料為基準(zhǔn)，同時(shí)在部分較為特殊的情況下選擇低強(qiáng)度的焊接應(yīng)用材料，在固定焊接的固定焊接板的第一道焊接處理位置，選擇強(qiáng)度較高的焊接材料，所以焊接操作處理人員需要按照相關(guān)的焊接管理規(guī)定進(jìn)行焊接處理。

2.3 焊接工藝控制

在控制實(shí)際的壓力容器焊接接頭質(zhì)量的過(guò)程中，焊接具體工藝的選定和評(píng)價(jià)都屬于重要部分，同時(shí)也是對(duì)各項(xiàng)不同工藝和參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證的重要措施，所以必須要選擇本單位個(gè)人主體所制作的工藝評(píng)定方案，不能隨意借鑒其他類(lèi)型的工藝評(píng)定內(nèi)容。實(shí)際的焊接操作人員對(duì)整體的工藝評(píng)定過(guò)程中的焊接質(zhì)量都應(yīng)該負(fù)起責(zé)任，從而進(jìn)一步確保各個(gè)工序達(dá)到工藝評(píng)定書(shū)的內(nèi)容要求和技術(shù)要求。同時(shí)在不同的情況下，焊接工藝控制都可能有不同的要求。在焊接工藝評(píng)定后期，可以對(duì)受壓元件進(jìn)行不同情況下的焊接工藝執(zhí)行處理。焊接能量線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接處理過(guò)程中的焊接參數(shù)與對(duì)接性能的影響，從而可以進(jìn)一步體現(xiàn)其參數(shù)的實(shí)際合理性特征，所以應(yīng)該堅(jiān)持規(guī)范和合理的原則，在此原則下選擇更為合理的能量線(xiàn)。

2.4 焊接上崗資格控制

在焊接操作過(guò)程中，焊縫實(shí)際質(zhì)量的控制是對(duì)焊工實(shí)際操作水平進(jìn)行管理的關(guān)鍵所在，在同等的施工操作環(huán)境下，不同的焊工在實(shí)際焊接操作過(guò)程中都會(huì)以容器的最佳工作性能為基準(zhǔn)，選擇不同方案。企業(yè)也必須要聘用有國(guó)家考核通過(guò)的資格證書(shū)的人員，應(yīng)該根據(jù)各個(gè)不同的工序以及工作特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行焊工技術(shù)水平提高，所以應(yīng)該合理安排焊接工作。同時(shí)，應(yīng)該對(duì)在職工人進(jìn)行定期焊接技術(shù)培訓(xùn)，從而不斷提高焊接工人綜合素質(zhì)和綜合水平。在保證了焊接操作工人的工作素質(zhì)以后，還需要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，主要包括焊接前、中、后的檢驗(yàn)，包括焊接的外觀檢測(cè)，做好相應(yīng)的控制管理措施，采用多種無(wú)損探傷檢測(cè)方法，同時(shí)結(jié)合耐壓測(cè)試來(lái)進(jìn)行液壓試驗(yàn)和相關(guān)的氣壓試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

焊接的實(shí)際質(zhì)量對(duì)壓力容器的安全運(yùn)動(dòng)發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也是安全運(yùn)行的關(guān)鍵，焊接的質(zhì)量控制對(duì)化工壓力容器從焊接方案設(shè)計(jì)到焊接出廠(chǎng)產(chǎn)品運(yùn)用的各個(gè)環(huán)節(jié)都產(chǎn)生了重要影響。一個(gè)壓力容器的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)，無(wú)論是高層領(lǐng)導(dǎo)者，還是一線(xiàn)焊接工人，都應(yīng)該嚴(yán)格遵守國(guó)家對(duì)化工壓力容器的生產(chǎn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)程序，從而進(jìn)一步抓好在焊接操作過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題。

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作者簡(jiǎn)介：扈然（1985-），女（回族），山東棗莊人，山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院棗莊分院助理工程師，研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)。

（責(zé)任編輯：王 波）