压力容器焊接质量控制分析

压力容器焊接质量控制分析

在压力容器制造过程中，容器的制造质量在很大程度上取决于容器的焊接质量，焊接质量的优劣直接关系到产品的运行安全和人民生命财产的安全。因此，在压力容器的制造过程中对焊接方面的要求很高，焊接的质量控制是工程建设质量控制的关键。

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“质量-市场-效益-生存-发展”已成为现代经济生活的生命线，随着科学技术和世界范围的经济、贸易和交往迅速发展，质量也成为一个永恒的、跨越国界的主题。压力容器能否安全运行，首先取决于它的制造质量，而焊接质量又是压力容器制造质量的关键。

1 压力容器焊接常见的缺陷及原因分析

广义的焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头处产生不符合设计或工艺文件要求的缺陷，亦称为焊接缺欠。焊接过程中有着许多不能够人为控制的因素，焊件出现缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分为焊缝内部缺陷和焊缝外部缺陷两大类，其中内部缺陷有未熔透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等；外部缺陷有焊缝尺寸与形状不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、烧穿、表面气孔、表面裂纹等。

1.1 压力容器焊接常见的内部缺陷

夹渣是指焊后非金属夹杂物残留在焊道之间或焊缝与坡口侧壁之间的焊渣，究其原因主要是焊接过程中的被焊边缘和各层焊缝清渣不干净；焊条角度和运条技法不当；焊接电流过小，焊接速度过快；坡口设计加工不合适等。气孔是指在焊接过程中，熔池金属高温时产生和吸收的气泡，在凝固时未能及时逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔的产生有很多原因，主要的原因表现为焊接材料不干净或受潮，未按规定温度烘干；焊接线能量过小且熔池冷却速度大导致气体难以逸出；焊接区未能得到有效保护等。未焊透和未熔合是焊接时会产生的严重缺陷，未熔合是指在熔焊时，焊缝金屬与母材金属之间熔化不良的现象。未焊透是指焊接时，母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部。未焊透和未熔合一般出现在焊缝坡口中间。

1.2 压力容器焊接常见的外部缺陷

焊接裂纹是一种会造成极大安全隐患的严重缺陷，裂纹是指焊缝及附近区域内部或表面有裂纹。它具有尖锐的缺口和较大的长宽比，通常在焊接接头中是不允许存在的。焊接材料或工件化学成分不当、焊缝深宽比太大、焊缝金属冷却凝固过快、焊道太窄（特别是角焊缝和底层焊道）、焊接工艺不合理等都是造成焊接裂纹的主要原因。咬边则是由于焊接工艺参数选择不当，操作不当、焊接电流

大、焊接速度太快或焊接材料与母材化学成分匹配不当造成的焊趾（或焊根）处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽。

2 加强压力容器焊接质量控制的相应措施

压力容器是典型的焊接结构，其制造质量不可仅仅看做是焊接技术部门或检验部门的职责，因为压力容器的生产过程很复杂，涉及的因素很多，诸如设计、材料、工艺规范、焊接设备、检验手段及人的因素（操作技能、个性、情绪）等均能直接影响焊接质量。

2.1 焊接结构设计

在结构设计时，设计者应综合考虑压力容器的结构形状、使用要求、变形大小、焊件厚度、坡口加工的难易程度、焊接材料的消耗量等因素，以确定接头形式和总体结构形式。

2.2 焊接结构件材料的选择

制造压力容器的材料种类很多，总体上可以分为金属材料和非金属材料。目前除了极少数的低压容器采用非金属材料外，绝大多数都采用金属材料，而且多用钢材，主要是碳钢和合金钢。在满足工作性能要求的前提下，焊接结构应优先选择焊接性好的材料。压力容器用钢的良好焊接性能是保证压力容器产品安全可靠的首要条件。如碳质量分数小于0.25%的低碳钢和碳当量小于0.4%的低合金钢，塑性和冲击韧性优良，都具有良好的可焊性，设计中应尽量选用。对于焊接性较差的钢，只要采取合适的焊接工艺措施，也能获得质量较好的焊接接头。

对于同种金属的焊接，在选择焊接材料时，应尽量使它的成分接近基体金属的成分。而对于异种金属的焊接，必须考虑它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。

2.3 焊接过程的工艺设计

用焊接方法制造、安装、修理、改造压力容器的主要受压元件前，施焊单位应编写焊接工艺指导书，并进行焊接工艺评定，在符合国家标准的要求后，应提交完整的焊接工艺评定报告，并根据该报告和图样的要求制订焊接工艺流程。除设计规定外，焊接配件时不得强力对正。焊接装配和定位焊的质量应符合工艺文件要求后才允许焊接。焊接工的操作水平对焊缝质量起着决定性的作用，因此，还应注重焊接工的操作水平，最好是持有国家考试证书经基本知识考试和焊接操作技能考试合格的高级焊工，熟悉焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法及其对焊接质量的影响，掌握焊接质量管理体系、规章制度、工艺文件、工艺纪律、焊接工艺评定、焊工管理规则等基本知识。

2.4 焊后热处理

焊后热处理是指工件焊完之后对焊接区域或焊接工件进行的热处理，其作用主要是消除或部分消除焊接残余应力和改善焊接区的性能等有害影响，稳定零部件的结构形状和尺寸。压力容器用钢热处理的常见类型有退火、固溶、正火、回火、淬火、低温消除应力、析出热处理等。

2.5 焊接的质量检验

焊接过程中焊接出现缺陷是不可能完全避免，要控制焊接的质量，焊接检验过程是必不可少的。其中包括原材料检验、各工序的质量检验和设备的整体质量检验。

工序的质量检验是制造中的关键环节，它主要包括尺寸和几何形状及材质性质两方面的检验，其中材质方面的质量检验主要指焊接接头的质量检验。焊接接头的检验内容包括从图样设计到产品制出整个生产过程中所使用的材料、工具、设备、工艺过程和成品质量的检验，主要分为三个阶段：焊前检验、焊接过程中的检验和焊后成品的检验。检验方法根据对产品是否造成损伤可分为破坏性检验和无损检测两类。

（1）焊前检验。焊前检验包括检验技术文件（图样、工艺规程）是否齐备、焊接材料（焊条、焊丝）和母材金属的质量检验、毛坯装配和焊接件边缘质量的检验、焊接设备是否完善，以及焊工操作水平的鉴定等。（2）焊接过程中的检验。包括焊接工艺规范的检验、焊缝尺寸的检查、夹具情况和结构装置质量的检查等。（3）焊后成品检验。焊后成品检验是焊接质量检验的关键，是焊件质量最后的评定。常见的焊后成品检验方法很多，常用的有以下两种：一是外观检验，主要是肉眼观察。主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。二是物理方法检验。物理方法检验的主要手段是无损检测，设备的整体质量检验除外形尺寸测量外，一般只做耐压试验和泄漏试验。

3 结束语

焊接产品质量的好坏，将直接影响产品结构的安全性。通过分析压力容器焊接过程中所存在的缺陷，我们可以知道，焊接产品的质量除了取决于结构设计、材料选择、施工工艺等因素外，为了保证产品质量，还应在制造过程中对焊接材料、焊接工艺和焊缝检验进行控制，减少和避免焊接缺陷的产生，以便及时消除缺陷，这样才能确保压力容器的生产安全。

参考文献

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