浅谈压力容器焊接质量控制

刘云飞

阜阳安固锅炉压力容器制造有限公司 安徽 阜阳 236000

引言

近几年，我国工业化发展进程加快，这为压力容器焊接技术的发展提供了基础，同时，也使得对焊接质量的要求越来越严格，在焊接压力技术的调控下，可以对焊接质量进行有效的保证，以满足不同容器焊接的需求。对于焊接质量的控制，一般是从整体角度出发，做好各方面的协调工作，拓宽焊接范围，使得焊接接头性能得到显著的提升，保证压力容器运行的稳定性[1]。

1 控制压力容器焊接质量的重要性

压力容器属于承压特种设备的范畴，因为此类容器在工作过程中需要高温高压的条件，因此一旦安全性能受损，则可能导致严重的安全事故，造成人身财产损失。压力容器在制作的过程中，核心环节在于焊接环节，因为这一环节能够对压力容器的质量和工作性能产生直接的影响。从一定程度上讲，压力容器的质量几乎完全取决于制造人员的焊接水平。在焊接过程中，材料的使用、技术的成熟度、设备本身的性能等也能够决定焊接的质量。因此，在进入压力容器的焊接环节时，制造人员应当做好充分的准备，严格控制焊接质量[2]。

2 影响压力容器焊接质量的因素分析

受外界因素影响，在焊接压力容器的时候，存在的不可控因素比较多，需要注意的地方比较多，任何一个环节出现失误都有可能导致压力容器出现焊接缺陷，影响整体性的容器焊接质量，从结构特点上来看，容器焊接缺陷主要可以化分为2种：一是焊接外部缺陷，二是焊接内部缺陷。不同的缺陷类型造成的原因也不一样，需要进行合理的区分。外部缺陷主要表现在尺寸焊接不达标，存在偏差，夹渣和表面飞溅都是焊接外部缺陷的一种，而气孔、裂纹等属于焊接内部缺陷，其中出现问题频率最高的为裂纹，裂纹在压力容器焊接过程中最容易看到，这种缺陷的出现频率比较高，是重点监测对象。其中焊接尺寸不达标主要表现在焊缝宽度方面，焊接的焊缝宽度与预期标准存在过大的偏差，使得两者不能一一对应，从源头上进行分析的话，主要原因在于焊接的电流过低，当然，也可能是焊弧过长，总之，这两种因素都会导致焊接焊缝出现偏差，会使得金属在高温状态下融化后，熔池之间的连接性降低，钢水无法形成有效的流动循环体系。咬边主要是因为电弧热量的不稳定波动形成的，当融化的金属无法有效填充焊缝所形成的缺口。

3 控制压力容器焊接质量的有效策略

3.1 严格把控焊接材料

在进行压力容器的焊接工艺时，制造人员应当重视对焊接材料的选择，因为材料是决定焊接质量的独立影响因素，其独立于焊接技术和工艺之外。因此，在焊接工作正式开始前，应当首先对焊接材料进行遴选。能够纳入选择的焊接材料应当具有专业认证的合格证书，且符合国家对焊接材料的各项标准和要求。与此同时，在选择焊接材料时，还应当考虑待焊接压力容器本身的力学设计、工作性能和实际用途，焊接材料应当与这些因素相匹配，避免材料之间互不相容。在购买焊接材料时，应当及时检查其是否具备质量证书，且能否符合国家对此类材料的相关要求，并且在材料投入使用前，应当对其各项信息进行再次的核查[3]。焊接材料的选择工序、保管环节和领用环节都是材料质量控制过程的重要组成部分。购入焊接材料后，应当对其进行随机抽样，再次检查其质量和使用性能，并且将检查合格的材料依据相应的管理办法办理入库手续。在入库后，应当按照材料本身的类型、批号等分类条件对其进行归类存放，以便于后期取用。在焊接工作开始前，应当以规定的温度与实践对焊条和焊剂进行烘干和保温，因为刚从烘箱中取出的焊条会因表皮的吸水性而出现表面湿润的现象，这一现象对焊条质量的影响较大。焊材的种类也越来越多样化，在众多焊材中，要想挑选价格实惠的材料，其难度是非常大的，所以直接选用高品质的原材料会节省很多的时间，同时也可以有效提高其焊接质量。在选择厂家的时候，应选择信誉度高、知名度高、口碑好的厂家，这样能够在最短的时间内选择到最优的材料。

3.2 选择合适的焊接工艺参数

焊接工艺参数的控制包括电流大小、焊接速度、电压等，通常情况下，焊接各种参数大小可以根据熔合比确定。在异种钢焊接工作中，熔合比不宜过大，所以使用的焊接电流一般都比较小，而且要保持较快的焊接速度，并且用多层多道的焊接方式满足焊接工作要求。如果母材的焊接性能比较差，焊接开始之前需要做好预热工作防止出现裂纹。所有工艺参数的选择都需要以焊接接头的质量作为依据进行合理选择，获得最好的焊接效果。

3.3 从焊接工作人员的角度进行质量控制

在焊接的时候，主体操作者是工人，也就是说，工作的焊接水平在一定程度上决定了压力容器的焊接质量，工人在焊接的时候，如果个人能力受限，无法满足焊接需求，操作能力低，实践经验少，存在态度消极等情况，那么会极大地影响压力容器的焊接质量，所以我们要采取适当的措施对焊接人员进行管理，提高其综合能力水平，焊接工作人员要有端正的态度，在正式焊接前，需要做好相关准备工作，落实每个人的职责范围，保证他们能够各司其职，做好自己的本职工作，让他们能够在自己的工作岗位上认真负责，努力提高焊接人员的专业能力水平，好的焊接人员态度端正的同时更具有高操作技能水平，基于焊接的特殊性，需要对人员进行全面培训，保证其专业技能水平达标，符合焊接要求，将理论与实践相结合，让焊接人员自行感悟和感受，这对于焊接人员专业技能水平的提升有着显著的作用。与此同时，要重视对人员的考核，焊接工作对人员的技术性水平要求比较高，每个焊接人员都需要持证上岗，要认真筛选和培养焊接人员，保证其焊接质量，对于具体上手操作的人员，要具备相关资质证书，同时，也要有系统性的知识体系，知道基本的焊接问题处理方法。

3.4 制备焊接试板的条件

制备焊接试板条件的主要差异有以下几个方面：①随着我国制造工艺水平的提高，容器产品焊接工艺的成熟，焊接接头力学性能不合格的概率大大减少。出现焊接接头力学性能不合格主要是焊接缺陷或焊接工艺纪律执行不严造成的，而焊接试板的检验属于事后监督检查，其可以避开焊接缺陷取样，不能检查由于工艺纪律执行不严而出现的焊接缺陷问题，因此我国企业法规也大大地减少了容器产品焊接试板的数量，但是对一些发生事故危害性大的产品，为了提高其安全可靠性，仍保留了焊接试板的要求。按照GB/T150标准规定具有A类纵向焊接接头且符合下列条件之一的还需制备焊接试板：盛装介质毒性为极度或高度危害的容器；材料标准抗拉强度Rm≥540MPa的低合金钢制容器；低温容器；制造过程中通过热处理改善或者恢复材料性能的钢制容器。相比较于我国标准，ASME标准对焊接试板的要求更宽松一些，它更关注产品的焊接工艺评定。欧美国家认为焊接工艺评定对于降低风险的作用比焊接试板更积极有效，其可以承担事前预防与控制失效风险，制造企业严格按照评定合格的焊接工艺进行施焊，焊接接头的力学性能是可以得到保证的。因此，ASME标准中没有制备产品焊接试板来验证焊接接头的拉伸、弯曲性能的要求，仅针对有冲击性能要求的焊接结构钢制容器规定了焊接试板要求。②我国标准中规定多台容器焊接试板是不可以合并的，应逐台制备；而ASME标准则允许多台容器焊接试板合并，只要多台容器材料牌号相同，焊接工艺相同，在同一地点，3个月内焊成，钢材板厚变化不大于6mm或板厚的25%即可，合并制取时每120m焊缝长度取一块试板。压力容器设备都是单独设计制造，批量生产的可能性很小，一般在同一个项目定制多台时才存在合并的可能性，多数情况都不满足合并制备的条件，因此，焊接试板是否可以合并制备，对公司的产品成本控制影响不大。③除非设计有特殊规定，国标不要求B类焊接接头鉴证环；而ASME标准中规定当需要制备焊接试板时，若B类接头的焊接工艺与A类接头不同，产品应制备B类焊接接头鉴证环。

3.5 优化压力容器的焊接工艺并制定完善的评价机制

焊接工艺是对压力容器的焊接操作质量进行分析和检验的主要依据，由于焊接工艺直接规定了焊接操作的工艺参数和具体流程。因此为了提高焊接工作的质量，第一应对焊接工艺优化管理，合理设计或选择最优的焊接工艺。第二是结合压力容器的生产标准和实际情况，有针对性地优化焊接工艺规程，确定焊接操作的具体步骤。第三是完善焊接工艺的控制评价机制，在进行焊接操作时，作业人员需要严格按照焊接操作规范进行操作。第四是优化焊接工艺的工艺标准，构建起合理且科学的焊接工艺评价和管理机制，将焊接工艺的管理和评价工作细化到具体的参数设定和操作步骤方面，使焊接工艺更加标准化和规范化。最后，在对焊接工艺进行评价时，需要明确不同类型焊接工艺的实际应用情况，对工作人员的操作水准进行严格的管理和评价，将焊接操作流程和焊接工艺应用的质量控制机制落实到位，严格把控焊接过程中每一个环节的质量。

3.6 焊接后质量控制

焊接流程结束后，应当及时对焊接的成果进行检验。影响焊接质量的因素包括自然和人为因素两种，这些因素都应当纳入检验的范围。为提升压力容器的工作性能，应当对焊接完成后的容器进行全面检查，检查的精细程度能够对压力容器的质量和工作能力产生极大的影响。为判断焊接质量，应当进行按揭后检验，包括外观检验、无损探伤和耐压检验3种方式。其中，无损探伤的作用是对材料内部的、肉眼不可见的裂纹进行探查，避免残余应力等对容器质量造成影响。外观检测的含义是对压力容器的外观进行检查，以排除其肉眼可见的表面缺陷，若压力容器未焊透或未融合，则应当及时检验容器的尺寸，以判断其各项指标参数是否符合相应的规范。若尺寸不符合规范，则应当对其进行及时返修，不得抱有侥幸心理。若容器出现裂纹，也应当对裂纹的尺寸进行测量，若在标准范围之内则可以借助打磨对其进行磨平，若裂纹尺寸超出标准范围，则应当进行补焊。上述3种质量检测方式能够对焊接完成后的压力容器进行及时的质量检查，以排除可能的安全隐患。

3.7 加强焊接设备的维护工作和焊接工作的质量

焊接设备是开展焊接作业的前提和基础，需要加强对焊接设备的定期维护，保证焊接工作的稳定进行，也能避免事故发生，确保焊接人员在工作中的安全。焊接之前应该对压力容器的基本配置状况进行有效检查，防止焊接前出现装备缺陷，为焊接工作创造清洁的环境[4]。

4 结束语

在压力容器的全部制造工艺流程中，焊接工作是重要的组成部分，因此，应当对容器的焊接质量进行控制。压力容器施焊过程质量控制的影响因素众多，既与焊接技术人员、焊工等人员技术水平、经验和责任心有关，又与焊接设备的稳定性和焊接材料的性能有关，导致整个过程存在一定的不确定性，因此强化施焊过程的质量控制非常重要。当下，我国的压力容器焊接流程存在一系列的问题，为切实解决这些问题，应当对焊接材料和工艺进行有效的管控，并且在焊接结束后，也应当对压力容器进行进一步的质量检测，以免安全隐患的出现，此外，还应当开展针对焊接技术人员的培训工作。只有如此，才能不断提升我国压力容器的质量、规避系列安全隐患，提升焊接技术的市场竞争力，并进一步推动工业化的进程[5]。