馬福瑞

摘要：壓力容器的強(qiáng)度和氣密性，在很大程度上將受到壓力容器焊接質(zhì)量的影響。一旦出現(xiàn)焊接缺陷，會嚴(yán)重影響壓力容器的使用效果，甚至?xí)?dǎo)致破裂和爆炸事故。因此，做好焊接工作才能保證壓力容器在使用中始終安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：壓力容器；異種鋼；焊接；缺陷；預(yù)防

壓力容器一直是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，它在包括石化、醫(yī)療衛(wèi)生、國防等多種領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。壓力容器類型復(fù)雜，并且由于其功能的特殊性，如果使用存在焊接缺陷的壓力容器就可能導(dǎo)致安全事故，因此對壓力容器的制造必須極為慎重。

1 異種鋼焊接特性分析

1.1 熔合區(qū)組織特征分析

在異型鋼焊接中，熔合區(qū)通常指的是包括融合線在內(nèi)的結(jié)晶層和擴(kuò)散層之間的過渡區(qū)域，熔合區(qū)的構(gòu)成及性能變化對于焊接質(zhì)量的影響較大。異種鋼焊接中結(jié)構(gòu)破壞多發(fā)生在熔合區(qū)，這是由于基體金屬材質(zhì)和焊縫金屬合金在物理化學(xué)性能方面存在差異，晶格類型的差別不可避免地會在過渡區(qū)引發(fā)晶格的畸變，最終導(dǎo)致焊接缺陷的發(fā)生。另一方面，該區(qū)域處于高溫環(huán)境中的時間較長，擴(kuò)散層的面積會隨時間延長，增加了金屬不均勻性的可能性。研究發(fā)現(xiàn)，對于熔合區(qū)性能和組織影響最為明顯的兩個過程分別是異種金屬結(jié)晶過程和擴(kuò)散過程，前者決定了熔合區(qū)和靠近焊接縫區(qū)域的金屬成分的變化，后者則表明雖然兩種金屬的類型不同，但是其晶格基本相同，在相互接觸的過程中，存在結(jié)晶相熔的可能性。

1.2 異種鋼焊接熱脆性分析

異種鋼焊接熱脆性主要受到運(yùn)行時間、化學(xué)成分、鋼材組織特性和熱穩(wěn)定性的影響。具體來看，奧氏體鋼和珠光體鋼的熱脆性表現(xiàn)形式是不同的，珠光體鋼在熱脆性發(fā)生的同時，其他特性參數(shù)變化不十分明顯，但是奧氏體鋼經(jīng)常伴隨著韌性和強(qiáng)度的劇烈變化。部分學(xué)者指出回火脆性和熱脆性的原理基本一致，都是在一定的溫度范圍內(nèi)才發(fā)生的，發(fā)生該現(xiàn)象的同時，斷面收縮率和延伸性等主要的力學(xué)特性變化并不明顯；另一方面，在材質(zhì)中加入一定的金屬鎢能夠達(dá)到降低金屬脆性的目的。

1.3 珠光體對于碳化物球化的耐受特性

在珠光體鋼長期高溫環(huán)境下使用中，珠光體的球化和碳化是不可避免的現(xiàn)象，碳化物球化之后，鋼材的持久強(qiáng)度和抗蠕變能力都會顯著下降，碳化物球化現(xiàn)象隨著高溫運(yùn)行時間和使用溫度的上升，而加劇。電站鍋爐中球化的原因主要是以下兩方面：首先過熱管運(yùn)行溫度超過了設(shè)計(jì)的溫度；其次，使用過程中短時超高溫導(dǎo)致過熱時間延長。對電站鍋爐中過熱管異型鋼研究發(fā)現(xiàn)，影響珠光體球化的主要因素有以下幾方面：溫度和時間；異型鋼化學(xué)成分；應(yīng)力應(yīng)變；母材組織成分；異型鋼的晶粒大小及冷變形性能等。

2 壓力容器異種鋼焊接中常見缺陷的防治措施

2.1 焊接前設(shè)計(jì)

為提高壓力容器焊接綜合質(zhì)量，減少各類缺陷的發(fā)生，必須要基于焊接作業(yè)要求，提前對整個過程進(jìn)行梳理，在圖紙上將焊條、焊絲、焊劑以及對接焊縫等相關(guān)參數(shù)明確標(biāo)注出來。尤其是特殊工況更是要特別說明，做好詳細(xì)標(biāo)注，為實(shí)際焊接作業(yè)的開展提供參數(shù)支持。例如焊管與殼體連接焊縫形式、焊縫是否焊透以及幾何尺寸等，所有參數(shù)均要保證準(zhǔn)確清晰，保證焊接作業(yè)可以有效進(jìn)行。

2.2 焊機(jī)材料控制

材料性能在很大程度上決定著壓力容器的性能質(zhì)量，壓力容器多由耐熱材料制作，為避免焊接作業(yè)對壓力容器運(yùn)行效率產(chǎn)生不良影響，需要全程做好焊接材料管理，嚴(yán)格按照焊接作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來選擇采購焊接材料。并且在焊接材料進(jìn)場時，要安排經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員進(jìn)行驗(yàn)收，確定其性能與質(zhì)量是否達(dá)到焊接施工標(biāo)準(zhǔn)，全面檢查判斷是否存在質(zhì)量缺陷，在確定無誤后放置在提前設(shè)計(jì)好的位置。對于入庫的焊接材料，要進(jìn)行編碼并記錄，在實(shí)際焊接時需要根據(jù)焊接材料編碼以及規(guī)格進(jìn)行發(fā)放，同時落實(shí)統(tǒng)一完善的管理制度，對材料進(jìn)場、管理、使用以及回收等進(jìn)行詳細(xì)管理，排除因材料因素帶來的質(zhì)量問題。

2.3 氣孔缺陷的防治措施

氣孔是常見的焊接缺陷的一種，過多或者過大的氣孔可能導(dǎo)致嚴(yán)重的問題，因此在必要時可以進(jìn)行消除處理。正確的處理氣孔的方式包括以下幾個方面：首先是要在確定適宜的焊接電流、速度、熔渣粘稠度以及焊接工藝參數(shù)方面做好準(zhǔn)備。其次要認(rèn)真做好坡口邊緣的清理工作，避免因存在水份、油污以及銹跡所導(dǎo)致的問題。最后是要制定科學(xué)合理的規(guī)定，并嚴(yán)格依據(jù)這些規(guī)定做好焊接材料的清理、保管工作，在進(jìn)行焊接操作前，做好焊條、焊劑的烘干工作，為防止其出現(xiàn)再次吸水的問題，在完成這項(xiàng)工作后應(yīng)將其放置于保溫桶之中，同時應(yīng)嚴(yán)令禁止使用變質(zhì)的焊條。

2.4 夾渣缺陷的防治措施

夾渣實(shí)際上也屬于深埋缺陷，是否需要對其進(jìn)行消除處理主要取決于夾渣是否存在擴(kuò)展的跡象，如果在使用過程中出現(xiàn)了較大的變化，造成了較大的危害就必須及時對其進(jìn)行處理。預(yù)防夾渣出現(xiàn)的主要方法具體如下：首先與氣孔的預(yù)防措施相同，必須選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏髋c速度，同時要確保焊條的擺動科學(xué)合理。其次，在對坡口的尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，確保其不會對焊接過程的質(zhì)量造成影響之后，同樣需要做好清潔工作，防止因存在熔渣所導(dǎo)致的問題出現(xiàn)。最后，如果需要進(jìn)行多層焊接，必須要保持對坡口兩側(cè)融化狀況的密切關(guān)注，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，同時切實(shí)做好每一層的焊渣處理工作；在進(jìn)行封底焊接時，也要注意進(jìn)行全面細(xì)致的焊渣清理。

2.5 未焊透、未熔合缺陷的防治措施

未焊透缺陷在自動焊與手工焊的交界面處最易出現(xiàn)，未熔合缺陷則常見于焊縫的金屬及其坡口的交界處。目前針對這兩種常見缺陷的主要防治措施有四種：第一是要通過設(shè)置符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定的焊接構(gòu)件坡口尺寸與角度來防止這些問題的出現(xiàn)；第二是注重清理坡口處的各種雜質(zhì)，如果出現(xiàn)了氧化層也要及時進(jìn)行處理；第三是要確保所選用的焊接電流大小以及焊接速度是科學(xué)合理的；最后，在完成封底焊接工作時，要對其根部進(jìn)行細(xì)致地檢查，確保所采用的焊條擺動方式是完全正確的。

3 結(jié)語

壓力容器焊接過程中，經(jīng)常會因?yàn)楦黜?xiàng)因素的影響而出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，不同缺陷產(chǎn)生原因不同，且表現(xiàn)形式差異較大，這需要結(jié)合壓力容器缺陷的實(shí)際情況以及以往焊接和對類似問題的處理經(jīng)驗(yàn)，來對各類缺陷原因和預(yù)防措施進(jìn)行總結(jié)，作為后續(xù)焊接施工作業(yè)開展的技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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