压力容器焊缝缺陷的检测和分析

田金元

摘要：随着全球现代化的不断深化，压力容器在现代化工业当中的使用越发广泛。由于压力容器的体积和使用条件的影响，焊接技术是不可缺少的加工工艺之一，同时也是保持其强度和保证使用寿命的重要手段，同时压力容器的焊接质量的好坏直接影响着压力容器的安全性。在焊接过程当中不可避免的会出现局部缺陷，其中焊接焊缝处如果出现缺陷则对压力容器的影响最大。

关键词：压力容器；焊缝缺陷；预防措施

压力容器是指盛装气体或者液体并能在一定压力下安全工作的密闭设备，在石油化工、医疗卫生、国防安全、科技研究等领域均有广阔使用，是各工业行业均涉及的通用性特种设备。压力容器制造过程中所产生的焊接缺陷主要有：表面缺陷，如咬边、焊瘤、弧坑等；面积型缺陷，如裂纹、未熔合、未焊透等；体积性缺陷，常见的有气孔、夹渣类等。在压力容器的检测过程当中，对焊缝的检验是极为重要的环节，为此本文将压力容器检测过程中焊缝的缺陷进行概括和分析，并总结检验方法。

1.压力容器中常见焊缝缺陷

焊缝的缺陷有多种，其中最为常见且影响最为严重的有：

1.1气孔。气孔是在压力容器的焊接过程中产生的，由于金属熔池中的气体在凝固之前没有完全逸出所以残余气体在金属凝固之后在焊缝处形成了气孔。

1.2夹渣。夹渣是由于杂质或固体残留物等存在于金属熔液当中，凝固时残留在焊缝处而产生的，这是一种能够降低焊接接头致密性且能够降低金属强度的缺陷。

1.3焊接裂纹。裂纹是对压力容器影响最大的缺陷之一，正常使用的压力容器当中是不允许存在裂纹缺陷的。焊接裂纹中最为常见的是热裂纹和冷裂纹，其中热裂纹产生于焊缝处或热影响区金属温度降到固相线附近的高温区，冷裂纹产生于冷却过程中或冷却后焊接接头的熔合线处。

2.压力容器焊缝及其附近微裂纹检测

在相关法规文件中，明确规定焊缝的检验需要使用无损检测项目，其中强制要求对焊缝进行超声检测。无损检验的主要方法有超声检验、磁粉检验、渗透检验、涡流检验和射线检验等。

正如前一部分概括而言，为保证压力容器的安全性和正常使用性，对于其焊接焊缝进行无损检测。一般根据检测的目的选择无损检测的使用时机。例如，封头拼接的焊缝检测应在封头压制成型后进行，将无损检测作为最终的安全检测步骤。再如，对于高强钢制造的压力容器，要检查焊缝中是否具有延迟裂纹，则无损检测实施的时机就应安排在焊接完成24h以后进行[1]。由此可见，为了得到准确和有意义的检测数据，必须采用综合测试的方法，才能使压力容器内部的缺陷在并未扩大时尽早被发现，以达到彻底清除处理的目的。

对于压力容器焊缝进行超声波检测时，应该注意使探头保持一个合适的倾斜角度，探头如果过高会影响探伤的灵敏度，而过低则不易发现裂纹和未熔合缺陷。并且为了检测焊缝的死角，探头可以做锯齿形运动。为避免干扰，可以将耦合剂涂在超声波反射面的焊缝波纹处，目的是提高检测的准确性。焊接接头热影响区与焊缝区的缺陷类型并不相同，则需要有针对性的检测。

对于射线检测发现不了的表面极浅裂纹并不需进行补焊处理，只需使用角磨机打磨消除。而对于较为深重的裂纹则需要补焊，补焊的手法是在两端进行钻孔磨削后进行焊接，焊接完成后需要进行热处理消除残余应力。

造成压力容器焊接缺陷的原因有很多，这就要求我们在验收过程中，依据压力容器焊接工艺相关标准进行质量评级，选用一种或多种方法尽可能地发现缺陷并及时处理，保证压力容器安全运行。另外，压力容器并不仅在出厂时需要进行焊缝检测，在使用一段时间之后由于受到载荷和温度变化的影响，原先不超标的缺陷可能产生扩展。因此为了安全起见，必须在工作过程当中也制定相应的检测方案，并且定期进行检测，以防止出现一些不必要的经济损失和安全事故。

3.分析过程和解决方案

初选的典型缺陷波的部位，采用气切割的方法进行取样，试样表面的淬硬层采用特定机械加工方法去除，机械加工后需要将处理面磨平、抛光。由超声检测定出缺陷位置之后，通过金相显微镜对经过磨抛处理的缺陷进行观察发现可能存在的杂质、尖端，并呈现裂纹形貌。之后通过扫描电子显微镜对缺陷进行进一步的放大观察，确定缺陷部位的元素含量，并根据材料的实际情况进行分析。

对于平面型缺陷而言，超声检测在不同方向上检测到的缺陷回波高度有显著差异。当缺陷分布出现异常时必须采用其他方法再次进行缺陷确认以避免漏检。而通过电子扫描显微镜可知，超声检验能够发现及细小的裂纹。同时对于厚焊缝的超声检验，需要使用直探头进行检测[2]。

一般而言气孔的存在是由于母材或填充金属表面含有杂质和锈蚀污染，预防气焊接气孔的主要方法有：选择合理的焊接电流和适宜的焊接速度；坡口边缘仔细清理；焊接材料的使用和保管需要严格遵守操作规程。而夹渣产生的主要原因是焊缝边缘在焊接过程当中产生的熔渣，预防措施主要有：选取正确的坡口形式并在焊接前保证坡口清洁；选择适宜的焊接电流和速度；多层焊时需要查看坡口两侧的熔化情况，清理掉每层的焊渣。对于裂纹的处理主要是打磨和补焊。

4.总结

压力容器焊缝的缺陷的形成主要是在焊接过程当中出现，因此需要在生产过程党政工严格按照相关规范和标准进行生产，而对于压力容器焊缝中所存在的缺陷的处理应该从实际情况出发，理论联系实际。并且由于压力容器的使用条件和环境的原因，压力容器应当在使用一定时间后进行安全检查，及时发现缺陷并修补。

参考文献：

[1]郑志忠.有关压力容器的焊缝检测问题分析[J].大科技，2011，8（1）：6.

[2]刘洪杰.压力容器焊缝缺陷的检测和分析[J].检查与测量，2011，1：57.