压力容器焊接质量控制系统的现代研究

压力容器焊接质量控制系统的现代研究

摘要焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用，在一定程度上，压力容器的质量就是其焊接质量。焊接质量的控制包括焊接工艺，焊接材料和焊接检验等方面的控制。

关键词焊接；材料；检验

焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用，在一定程度上，压力容器的质量就是其焊接质量。焊接质量的控制包括焊接工艺，焊接材料和焊接检验等方面的控制。

1 焊接工艺

焊接工艺是将焊接工艺评定和焊接选择的能量参数在压力容器产品的实际运用，指导。

1.1 焊接工艺评定

焊接工艺评定是验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性，并评定施焊单位的能力。现行的标准是NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》，在生产加工发现在评定过程中存在以下问题：

首次使用的国外钢材且未掌握该钢号焊接性能，或者国内标准委员会认可，但未列入国家材料标准和国家压力容器标准的材料未及时做出相应的工艺评定；从评定合格的焊接位置改变位向上立焊的焊接位置缺少焊接工艺评定。增加或变更次要因素时，没有重新编制预焊接工艺规程。

1.2 焊接能量参数的选择

焊接能量参数指焊接电流，电弧电压和焊接速度。焊接能量参数选择是一个复杂问题，涉及多种因素，包括材料和焊接方法等。焊接参数不当，有可能导致焊接接头不合格。

焊接能量参数通常以热输入（线能量），即熔焊时，有焊接能源输入给单位长度的焊缝上的热能来表征，线能量影响焊缝和热影响区的冷却速度，由此也影响合金钢和中合金钢焊接接头淬硬程度，氢的扩散速度以及焊接残余应力水平，最终影响到接头的冷裂倾向。

在低合金钢焊接时，适当增大线能量是有益的，采用焊接热输入高的焊接方法，如埋弧焊，增大线能量可增加高温停留时间，使800～500℃的冷却时间增大，从而提高了接头的抗冷裂性。对不同焊接方法通过增大線能量降低接头的冷却速度的作用并不相同。在线能量相同时，埋弧焊的冷却速度最慢，手工电弧焊

的速度最快，氩弧焊比埋弧焊的冷却速度快一些。此外，在焊接电流或者速度相差很大时，即使线能量相同，产生的影响也可能不一致，最终导致接头热影响区耐蚀性降低。对于奥氏体，必须控制线能量，增大线能量容易形成粗大的马氏体组织，将十分有害。对于某些低合金高强钢，过高的热输入会明显地降低接头的冲击韧性和强度。

焊接工艺规定的焊接能量参数时在焊接工艺评定合格基础上制定的。因此对于焊接接头性能是有保证的，实际施焊时应严格控制，不认真执行或任意改变焊接能量参数可能会导致焊接接头性能恶化，产生焊接质量问题。

2 焊接材料

首先，要选用好的焊接材料。选用原则是：应根据母爱的化学成分、力学性能、焊接性能，并结合压力容器的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料，必要时通过实验确定。对于碳素钢及低合金钢制压力容器，一般按等强性原则来选用；有的制造厂在选用焊材时，为保证焊缝的强度不低于母材，存在宁高勿低的倾向，致使塑性降低；在低合金高强钢选材时应特别注意这个问题；低温容器需保证接头的低温韧性不低于母材；高温容器和有耐腐蚀容器，焊材的选择应与母材化成分大致相同；不同强度级别的钢材，原则上应选择低强度等级的焊接材料；形状复杂，结构刚性大以及大厚度的焊件，由于焊接过程中产生较大的焊接应力，容易产生裂纹，应选用抗裂性好的低氢焊条。

其次，焊接材料的验收、保管及领用也不容忽视。不同厂家生产的同一型号或牌号的焊条，其工艺性能有可能存在差异，因此制造厂应根据自己的实践使用经验，选定相对固定的焊条生产厂家。焊接材料进厂验收时要具有正确、齐全的合格证和质量证明书，且包装完整，生产批号清晰，合格后及时办理入库手续，入库后按类别、型号、牌号和批号分别排放位置保存。焊条和焊剂在使用前必须严格按照规定的温度和时间烘干并保温。哄好的焊条在空气中放置时，药皮将吸收空气中的水分，时间越长吸收的水分越多，而且随着焊条强度等级的提高，焊条在大气中允许存放的时间越短。因此领用焊条时应使用保温筒且做到随用随领。

3 焊接检验

焊接检验包括焊前，施焊过程中和焊后三方面的检验。

焊前检验主要审查焊工资质，压力容器焊工必须按照TSGZ6002-2010《特种设备焊工考试规则》的规定考试合格并取得资格证书，方可施焊。焊接坡口、接头装配及坡口的清理也需要关注，这些方面的缺陷将直接影响到焊缝性能。

施焊过程中的检验主要是检查焊接工艺、技术标准、图样规定等方面的执行情况，焊工持证上岗情况，产品试板及焊缝外观质量检验等。焊缝外观检查在一定程度上有助于分析和发现内部缺陷，这就要求焊工都要了解外观检查的要求，以及表面缺陷产生的原因和防止措施，认真操作，这对保证焊缝质量起着重要的

作用。产品焊接试板时焊接过程中质量检验的一种重要手段，是对产品的主体材料综合检验。因此要求产品试板必须与主体材料同材料同工艺且连接在第一筒节的纵缝上，由施焊改焊缝的焊工施焊；有热处理要求的产品，其试板必须与筒体同炉热处理。

焊后检验时焊接质量检验的最后步骤，在焊接完成后即可进行，但对有延迟裂纹倾向的高强钢应在焊后一段时间（通常24小时后）进行或者复查。焊后检验以无损检测、耐压试验为主要手段。现在无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。无损检测时应主要几个问题：探伤部位必须具有代表性。包括“T”形焊缝，可疑部位及设计要求的特殊部位。无损检测各个方法局限性及受限部位采用无损检测方法变通。

焊缝经局部无损检测发现有不允许的缺陷时，应在该焊缝缺陷两端增加检查长度，增加的长度为该焊接接头长度的10%，且两侧均不小于250 mm。若仍有不允许的缺陷，则对该焊接接头做全部检测。

耐压试验包括水压试验和气压试验，其目的是检验焊缝的致密性及受压元件的强度。耐压试验应在所有工序都完成之后进行的。耐压试验的具体要求按TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150.1～4-2011《压力容器》及相关标准及技术协议要求执行。

综上所述，压力容器制造过程中应加强焊接工艺、焊接材料和焊接檢验等方面的质量控制，从而保证压力容器产品的焊接质量，提高压力容器产品的安全性能。