王元平
摘 要：压力容器在许多领域之中都有着广泛的应用，而在压力容器进行生产的过程中，往往离不开焊接作业，焊接的质量对于压力容器的质量有着非常重要的影响，所以必须要注重对于焊接质量的控制。因此，本文首先就压力容器焊接质量控制的意义进行了探讨，然后分析了压力容器焊接过程中常见的质量问题，同时对于压力容器焊接质量影响因素进行了总结，最后提出了压力容器焊接质量控制措施。
关键词：压力容器 焊接作业 焊接质量
中图分类号：P6；TH49 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（a）-0030-03
压力容器属于国家的特种设备，其通常需要在高压、高温、腐蚀的条件下进行工作，因此，压力容器焊接质量的高低将会直接决定压力容器的整体质量，并决定其使用寿命。压力容器产生的事故往往是一些恶性爆燃事故，会给人民的生命和财产造成极大的损失，为了减少不必要的损失和杜绝压力容器事故，需要构建一套系统、完善的压力容器质量控制体系尤为关键。本文将会对压力容器中常见的焊接质量及影响因素进行分析，然后在此基础上制定有效的控制措施，从而更好地提高压力容器的焊接质量，保障压力容器的安全可靠性。
1 压力容器焊接质量控制的意义
压力容器是否可以正常使用主要取决于焊接质量的高低，而压力容器焊接质量控制涉及到压力容器生产的各个环节。如果压力容器生产过程中的设计、施工、监督、检验及每位参与者都能严格按照国家的规范和标准来对其进行生产，并严格落实质量控制措施，将会有效提高压力容器的焊接质量。通过对压力容器焊接质量中所存在的各种缺陷进行分析，可以更加清晰地意识到对焊接各个环节进行有效控制的重要性。在压力容器焊接过程中，最好对各种各样的焊接缺陷进行分析，并从中总结经验，同时还需要对压力容器的母材、焊接材料、焊接工艺、焊接管理、焊接检验等工作给予高度重视，只有这样才能更好地确保压力容器焊接质量，有效提高压力容器的安全性、可靠性。
2 压力容器常见焊接质量问题
2.1 焊缝内缺陷
2.1.1 气孔
气孔一般是在进行压力容器焊接过程中，在凝固时熔池中的气泡未能及时逸出，而出现空穴现象，如图1所示。研究发现，诱发气孔的因素包括坡口边缘有油污、水分和锈迹；焊剂或焊条未严格按照要求进行烘焙，焊芯锈蚀或药皮剥落等。同时熔渣粘度较大时也会导致气泡无法顺利通过熔渣，从而在焊缝金属表面富集；焊接速度过快，或电弧过长。预防气孔的措施是：焊接区域清理干净，焊接材料按工艺要求进行烘培，对熔池保护良好，控制铁水与熔渣分离，提高焊工操作技能；工件接地合理，并对电弧偏吹进行有效的控制；加强焊接过程的层道清理。
2.1.2 夹渣
夹渣主要是指焊接完成后熔渣残存在焊缝中。夹渣有非金属夹渣和金属夹渣两大类，其形状与分布有密集夹渣、条状、链状、点状等，其中焊缝内部深埋的条状、点状夹渣是最常见的一种焊接缺陷。控制夹渣的有效措施有：坡口要采用利于熔渣溢出的形状，一般采用V型、U型或双V型，坡口钝边厚度及坡口角度合理，焊接电流适中，运条方法得当，多层多道焊接清根干净。
2.1.3 未焊透和未熔合
在对压力容器进行焊接时，如果接头根部未完全熔透则称之为未焊透。而在焊件与焊缝层间或焊缝金属出现局部未熔透现象，则称之为未熔合。未焊透或未熔合是压力容器焊接过程中比较常见的一种缺陷，会导致焊缝出现不同程度的突变或间断，从而大大降低了焊缝的强度，严重时还会诱发裂纹。因此，在进行压力容器焊接过程中，严禁出现未焊透、未熔合缺陷的发生。实际上，未焊透和未熔合通常是因为焊件坡口角度或装配间隙太小、焊条直径太大、钝边太厚、速度太快、电流过小及电弧过长等引发，其多出现与焊缝坡口的中部。
2.2 焊缝表面缺陷
2.2.1 裂纹
在压力容器中，焊接裂纹相对比较严重的焊接缺陷。实际上，容器的破坏最初是从裂纹处开始的，因此，在进行压力容器焊接过程中要采取有效措施来避免裂纹的出现，而且焊接完成之后还需要采取有效方法进行检查，如果发现裂纹要给予针对性的补救。焊接裂纹有焊道下裂纹、焊根裂纹、焊趾裂纹等三大类，如图2所示。诱发焊接裂纹的主要因素包括：（1）在焊接热循环的影响下，会在热影响区出现淬硬组织。（2）焊缝过程中，出现大量扩散氢，而且出现了不同程度的浓集现象。（3）接头需要承受比较大的拘束应力。
2.2.2 焊瘤
在进行压力容器焊接过程中，还会出现焊瘤等表面缺陷，造成该种缺陷的主要因素包括：（1）运条不均匀，从而导致溶池温度过高，引发液态金属出现凝固缓慢下坠现象。（2）平焊阶段熔池温度过高而导致操作无法进行，在收弧处未填满弧坑。（3）立仰焊接过程中，选择了过大的焊接弧长和电流。（4）焊接薄板或焊接突然中断时电流过大。
2.3 宏觀及几何缺陷
2.3.1 角变形和错边
在压力容器焊接时，错边主要是指在厚度方向上两个工件出现了错开现象。实际上，角变形和错边属于几何缺陷，其多发生于组装阶段，一般会出现几何应力集中现象，有的时候还会影响压力容器的安全使用。
2.3.2 焊缝咬边
在焊缝边缘所遗留的凹陷，被称之为咬边，一般是因为焊接电流过大、电弧拉得过长、运条速度快或焊条角度不当等引发。埋弧焊的焊机轨道不平或焊接速度过快等也会导致焊件被不同程度的融化，同时填充金属又不能对其进行有效的填充从而出现咬边。通常情况下，咬边会使母材接头的工作截面变小，此时就会在咬边处出现应力集中现象。对于不锈钢压力容器一般要求其焊缝元件不出现咬边缺陷。在压力容器焊接过程中，避免咬边缺陷的措施有：合理选择运条手法和焊接电流，并对电弧长度和焊条角度给予控制；选择合适的埋弧焊工艺参数，尤其要对其焊接速度进行有效的控制，确保焊机轨道平整。endprint
3 压力容器焊接质量影响因素
3.1 操作人员技能因素
在进行压力容器焊接过程中，对操作人员提出了较高的要求，并且操作人员的理论知识、个人技能和工作态度都会对焊接质量产生决定性的影响。对于自动化程度比较高的焊接工艺，同样需要人为对其相关参数进行调整。因此，操作人员操作时粗心大意、质量意识差、操作技能低、不遵守焊接工艺规程、操作技术不熟练等都会对压力容器焊接质量产生一定的影响。
3.2 材质与焊材的选择因素
在压力容器焊接阶段所采用的焊材材质种类比较多，如焊丝、焊剂、焊条、保护气体等，是确保焊接产品质量的关键，如果未对材质与焊材的选择给予科学、合理的控制，将会对压力容器焊接质量产生不同程度的影响。因此，为了有效提高压力容器焊接质量，就需要做好焊接材质与焊材的选择工作，具体从以下几个方面来对接材质与焊材选择的影响因素进行控制：（1）加强原材料进厂的检查和验收工作。（2）构建材料标记移植制度，从而确保材料存在可追溯性。（3）完善材料管理制度。（4）尽可能选择产品质量较好、信誉比较高的厂商来进行加工和供货。
3.3 焊接设备质量的影响
各焊接设备的稳定性、可靠性、性能等都会对压力容器焊接质量产生影响。同时，设备结构越复杂，自动化、机械化程度越高，就会在一定程度上提高压力容器焊接质量对设备的依赖性。对于重要的焊接产品，要构建包括焊接设备在内的检验制度，最好做到以下幾点：（1）定期对设备进行维护、保养和检修。（2）完善设备使用状况的技术档案。（3）对设备上的电压表、电流表、气体流量计等仪表进行定期检查。（4）完善设备使用人员责任制及设备管理制度。
3.4 焊接工艺的影响
压力容器的焊接质量对焊接工艺提出了较高要求，已经成为影响压力容器焊接质量的主要因素。实际上，焊接工艺对压力容器焊接质量的影响包括：（1）执行工艺的严格性。（2）工艺制定的合理性。因此，需要制定一套科学、合理的焊接工艺，以确保压力容器焊接质量控制的效果，主要从以下几个方面着手：（1）根据相关规范和标准来进行压力容器焊接工艺的评定。（2）加强施焊现场管理和检查工作。（3）委派经验丰富的焊接人员来编制焊接工艺文件。（4）按照要求来设计和制作焊接工艺纪律检查试板和焊接产品试板，从而对工艺方法的合理性、正确性进行检验。
3.5 焊后热处理的因素
焊后热处理效果好坏将直接决定压力容器焊接质量，通常是指压力容器焊接完成之后对焊接工件或焊接区域进行热处理，可以局部或完全消除焊接残余应力，以更好地改善焊接区的性能。压力容器热处理类型包括正火、回火、退火、固溶、析出热处理、低温消除应力等。
3.6 焊接检验因素
在压力容器焊接过程中，缺陷是在所难免的问题，要想对焊接质量进行有效的控制，就需要对各个环节的焊接进行有效的检验和控制，尤其是原材料检验、设备的整体质量检验和各工序的质量检验，这些因素都会对压力容器焊接质量产生或大或小的影响，要给予高度重视。
4 压力容器焊接质量控制措施
4.1 加强对于操作人员的培训
操作人员对于压力容器焊接质量所起到的作用是不容忽视的，同时工作人员的工作技能、专业水平和工作态度都会对焊接质量产生影响。在进行压力容器焊接过程中，要加强对操作人员的培训工作，具体做到以下几点：（1）提高操作人员的专业技能。在进行压力容器焊接过程中，操作人员需要端正自己的工作态度，充分意识到专业技能的重要性，并不断加大对操作人员专业知识和技能的培训工作，以便更好地提高他们的专业技能水平。（2）保持正确的工作态度。明确操作人员的基本任务和职责，逐渐培养他们的责任心，使他们对压力容器焊接工作比较感兴趣，从而对工作一心一意，并负责到底。（3）对操作人员进行严格考核。要求所有操作人员必须持证上岗，让专业水平和操作技能比较高的人员来担任压力容器焊接工作，以确保焊接的整体质量。同时还需要定期对操作人员进行考核，只有考核符合要求的操作人员才允许开展工作。
4.2 加强对焊接环境的管理
焊接环境管理不仅包括施焊环境，而且还涉及到与焊接有关的所有环境条件。我国GB150-1998《钢制压力容器》对压力容器焊接的环境给予了明确规定，下述任何一项出现并且缺乏有效的应对措施都是不允许进行焊接施工的：（1）雨雪天气。（2）环境温度低于零下5℃。（3）气体保护焊时风速大于2m/s，手工焊时风速大于8m/s。（4）相对湿度超过了90%。通常情况下，焊接环境的相对湿度和温度一般是在距离压力容器表面500～1000mm的位置对其进行测量。
4.3 加强焊接全过程的质量管理
在进行压力容器焊接过程中，要加强焊接全过程的质量管理工作，只有这样才能实现对压力容器焊接质量的有效控制。（1）焊接前质量管理。在进行压力容器焊接之前，需要加强对焊接工具的选用、焊工技术的选择、焊接环境的优化、焊工的技能水平和焊接技术流程的规范等方面的管理工作，从而为提高压力容器焊接质量奠定良好的基础。（2）焊接中质量管理。在进行压力容器焊接过程中，需要对图样规定的执行、焊缝、产品焊接试板等进行全方位的检查，以便更好地了解和掌握压力容器焊接的基本情况。一旦发现压力容器焊接出现质量问题，要及时采取有效措施给予解决，避免问题的扩大化。（3）焊接后质量管理。压力容器焊接完成之后，需要在规定时间期限内对焊接质量借助无损检验和耐压试验两种方法来进行检查，以确保压力容器焊接的整体质量。
4.4 完善焊接工艺
在压力容器焊接过程中，焊接工艺是焊接质量控制过程中比较重要的组成内容，其主要包括焊接操作、焊接材料的使用、焊接接头的形式、焊接母材的型号、焊接质量验收等。在压力容器焊接之前，要根据实际情况来选择焊接工艺的各项参数，在焊接材料选择过程中要对焊缝的坡度、焊缝的形状等因素给予全面考虑，并委派经验丰富、焊接技术过硬的人员来担任焊接任务。同时要求焊接人员严格按照相关规范和流程来开展压力容器焊接工作，从而确保焊接参数的精确性。对焊接过程中出现的问题要及时采取有效措施给予解决，以确保压力容器焊接质量控制的效果和质量。
4.5 加强焊接设备的管理及维护
在进行压力容器焊接过程中，所需要的焊接设备有焊条烘干箱、焊机、加热器、温度测量仪、保温桶及钳形电流表等。要想提高压力容器焊接质量，就需要做好焊接设备的管理及维护工作。焊机最好配备与之相匹配的电流表、电压表，并定期对焊接设备的温度、电流、电压等参数进行校验，从而确保焊接设备的各项参数符合要求。此外，还需要做好焊接设备管理与维护的记录工作，以便备查。
4.6 落实产品质量长期跟踪
压力容器焊接质量的高低将会直接影响压力容器的使用效率和使用寿命，此时就需要做好压力容器焊接质量的长期跟踪工作，任何一个环节、一个零件、一个部位出现问题都需要对其进行全面的分析，并采取有效的措施给予解决，以确保压力容器焊接质量得到有效的控制。
5 结语
综上所述，在进行压力容器焊接过程中，要对各个环节存在的焊接缺陷和影响因素进行全面的分析，然后采取有效措施来给予预防和解决，这样不仅可以确保压力容器焊接工作的顺利开展，而且还能提高压力容器焊接质量的控制效果，提高其安全使用性能。
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