简述控制压力容器的焊接质量

摘 要：压力容器是一种特殊设备,其制造过程中的焊接质量控制相当关键.所以,只有建立完善的焊接质量控制系统,才能生产出合格的压力容器.从焊接材料、焊接工艺、焊接检验等几个方面来细述如何控制焊接的质量.

关 键 词：焊接；工艺；质量；控制；

前言

压力容器是一种特殊设备,其制造过程中的焊接质量控制相当关键,起着决定性的作用.焊接质量对压力容器的寿命与安全运行起着重要作用,它直接关系到人民群众生命与财产安全.从某种意义上说,焊接的质量就是压力容器的质量.焊接接头质量的控制主要包括对焊工管理、焊接材料、焊接工艺、焊接检验等方面的控制.

1焊工管理

焊接是特殊工种,焊工是焊接质量的制造者,其操作技能的好坏直接体现在焊接质量上.因此,压力容器焊工应严格按《特种设备焊接操作人员考核细则》的要求,进行相应项目的考核,取得特种设备作业人员证后方可施焊.焊工合格证有效期限为4年,在合格项目有效期满前3个月,须提出申请进行复审；中断与特种设备有关的焊接工作6个月以上再从事特种设备焊接工作的,必须重新考试.持证焊工应在合格项目允许的范围内施焊,不可无证施焊,制造厂的质检部门应经常检查焊工的持证情况.焊工施焊时严格按照焊接工艺执行.

2焊接材料

2.1焊接材料的选择

压力容器与其它设备焊接结构不同,它要求采用全焊透结构,其焊接接头承受着与容器壳体相同的各种载荷、温度和工作介质的物理、化学作用.对焊缝金属不仅要求具有与壳体材料基本相等的强度,而且要求具有足够的塑性和韧性,以防止受压部件焊接接头在运行过程中,因各种应力和温度的共同作用而提前失效或产生脆性破裂.此外,某些场合,还要求焊缝金属具有抗工作介质腐蚀的性能.因此,压力容器用焊接材料的选择需要考虑各方面的因素.

2.2焊接材料的验收、保管和领用

焊接材料的验收、保管与领用也是焊接质量控制过程中重要的环节之一.不同厂家的同一型号或牌号的焊条,其工艺性能也可能存在差异,因此,制造厂应根据自己的实际经验,选定相对固定的焊条生产厂家.焊接材料入库验收时要有制造厂提供的质量保证书,而且包装完好,生产批号清晰,必要时按相应标准进行抽样复验,验收合格后及时入库.入库后的焊材按牌号、规格、批号分别储放在温度＞5℃,相对湿度不大于60%的焊材库内.焊条和焊剂使用前必须按规定的烘干参数进行烘干.焊条从烘干炉取出后,在大气中存放时,焊条药皮将吸收大气中的水分,存放的时间越长吸收的水分越多,因此焊工在领用焊条时应配备焊条保温筒,做到随用随取.焊材发放时,焊工应持焊接材料领用卡领取焊接材料,领用卡应注明产品编号、焊接材料牌号、规格和数量,并做好发放记录.

3焊接工艺

压力容器的焊接工艺是控制接头焊接质量的关键因素.因此必须按焊接方法、焊接材料的种类、板厚与接头形式编制焊接工艺.

3.1焊接工艺评定

焊接工艺评定是保证压力容器焊接质量的重要措施.焊接之前,应先拟订预焊接工艺规程（pWPS）,并对拟订预焊接规程进行评价,形成焊接工艺评定（PQR）,根据合格的焊接工艺评定编制焊接工艺规程(WPS)和焊接作业指导书（WWI）.

焊接工艺评定从一个方面反映了制造厂的焊接能力.但在执行过程中总是存在若干问题,主要体现在以下几个方面：

（1）首次使用的国外材料未进行焊接工艺评定.

（2）用不等厚试件进行评定,经评定合格后适用不等厚焊件母材厚度的范围,应按厚边对厚边,薄边对薄边分别计算.

（3）不少制造厂对拼焊钢板热冲压成形封头的焊接工艺评定,都没有考虑热冲压过程,认为热冲压是热加工而不是焊后热处理,而且热冲压温度是高于上转变温度,因此焊件的最大厚度为试件厚度的1.1倍.

（4）改变焊后热处理类别未重新做焊接工艺评定.

3.2焊接工艺参数的选择

焊接工艺参数是指焊接时,为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称.焊接工艺参数的确定涉及到多种因素,包括材料种类、规格和焊接方法.焊接热输入是指熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量.它综合体现了焊接工艺参数对焊缝性能的影响.对于低碳钢来说,这种钢的塑性和冲击韧性优良,焊接接头的塑性和冲击韧性也很优良,一般情况下可对线能量的控制范围适当放宽.但使用埋弧焊时若焊接线能量过大,会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大,甚至会产生魏氏组织,从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低,导致冲击韧性和弯曲性能不合格.故在使用埋弧焊焊接,尤其是焊接厚板时,应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊.对于低合金钢,一般应注意不要使用过大的线能量.含碳量较低的Q345R钢焊接时,焊接线能量控制范围适当放宽,因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小.但对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢,如18MnMoNbR,由于这种钢淬硬倾向较大,又要考虑其热影响区的过热倾向,则在选用较小线能量的同时,还要增加焊前预热、焊后及时后热等措施.低温钢和不锈钢焊接时,为保证焊接接头的韧性和耐蚀性,也应选用小线能量,且快速焊,严格控制层间温度.还有一点要注意的是,在容器生产中会常常遇到异种钢焊接.焊接时,为了防止焊缝金属的稀释,应采用小线能量焊接.焊接工艺卡上的焊接工艺参数是根据评定合格的焊接工艺评写作定的,实际施焊时应严格执行,不得随意改变.

3.3产品试板

产品试板用于考证按照所制定的焊接工艺施焊时焊缝的质量,对试板的检验就是对焊工实际施焊工艺、焊工技能和焊接条件等因素的综合检验.因此,它代表实际产品的焊接接头性能.压力容器产品试板应按《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150—2011《钢制压力容器》的规写作作产品试板,并按JNB/T47016—2011《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》的规定进行试件的制作和检验.3.4焊缝检查

焊接接头表面应按相关标准进行外观检查,不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满、夹渣和飞溅物；焊缝与母材应圆滑过渡；角焊缝的外形应凹形圆滑过渡.

容器的焊接接头,应在形状尺寸检查、外观检查合格后,再进行无损检测.无损检测分为局部检测和全部检测,在进行局部射线或超声检测时,应对所有的丁字形焊接接头以及将要被其他元件所覆盖的焊接接头进行检测.经过局部射线检测或超声检测的焊接接头,若在检测部位发现超标缺陷,则应当对缺陷的两端延伸部位各进行不少于250mm的补充局部检测；若仍不合格,则应当对该条焊接接头全部进行检测.如果焊缝经无损检测后发现存在不允许的缺陷,应进行返修.首先应对需要返修的缺陷分析其产生的原因,制定返修方案,并编制返修工艺.焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次.

制造完工的容器应按设计文件规定耐压试验.耐压试验分液压试验、气压试验以及气液组合试验.其目的是检验产品受压元件的强度和焊缝的致密性,同时也能起降低焊接应力的作用.

结语

总之,焊接质量是一件十分复杂,涉及面非常广的工作,以上的分析只是概述了其中的几个主要方面.在压力容器的实际生产中,必须严格执行国家相关标准和行业标准规范.于此同时还应加强有关人员的培训,提高素质与责任心,使质量控制落实到每个人员.只有这样,才能保证压力容器的焊接质量,提高压力容器产品的安全性能.