论文部分内容阅读
[摘 要] 压力容器焊接是保证压力容器气质量的关键。本文就常见的压力容器焊接缺陷的成因进行分析，进而提出防止措施。
[关键词] 压力容器 焊接缺陷 防止措施
压力容器焊接质量是保证压力容器气密性和强度的关键。为保证压力容器安全正常运行，必须保证压力容器焊接质量，否则将可能发生泄漏甚至人身安全的事故。实践必须防治产生焊接质量缺陷，因此本文对压力容器焊接质量缺陷的成因和防治措施进行探析。
1、常见质量缺陷
压力容器焊接质量缺陷种类很多，按其位置不同可分为外部质量缺陷和内部质量缺陷。
1.1焊接外部质量缺陷
1.1.1错边和角变形
错边是指两个焊接工件在厚度方向上错开一定位置。错边和角变形属于几何缺陷，一般是在组装时产生。应力分析表明错边和角变形常引起应力集中，严重时会造成压力容器的使用安全。
1.1.2咬边
由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是操作方法不当，焊接规范选择不正确，如焊接电流太大、电弧过长、运条方式和角度不当、坡口两侧停留时间太长或太短；埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因,均有产生咬边的可能。焊缝咬边减小了母材接头的工作面,在咬边处造成应力集中会引发压力容器事故发生。
1.2焊接内部质量缺陷
1.2.1.气孔
气孔是指在焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：电弧保护不好，弧太长；焊条或焊剂受潮，气体保护介质不纯；坡口清理不干净。由于气孔的存在,使焊缝的有效截面减小,过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。
1.2.2.夹渣
夹渣是残留在焊缝中的熔渣。其形状有点状、条状、链状、密集夹渣，易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。产生夹渣的原因熔池温度低（电流小），液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出；运条不当，熔渣和铁水分不清；坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮；多层焊时熔渣清理不干净。在使用酸性焊条时,由于电流太小或运条不当，或使用碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确均会造成夹渣。进行埋弧焊封底时,焊丝偏离焊缝中心,也易形成夹渣。其危害较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，会降低焊缝的强度和致密性。
1.2.3未焊透、未熔合
未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透而留下的部分,未熔合是一种常见的缺陷,是指熔焊金属与基体母材或与相邻焊道间及焊缝层间的局部残留间隙。未焊透和未熔合缺陷一般存在于焊缝坡口的中部,离表面较深,断面形状呈椭圆或不规则形状。未焊透或未熔合是比较严重的焊接缺陷,使工作面积减小，尖角易产生应力集中，常常会出现间断或突变,使焊缝的焊接强度大大降低,也容易产生裂纹，从而发生安全事故。未焊透和未熔合的产生原因主要是坡口角度小，间隙小，钝边太大；电流小，速度快来不及熔化；坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属；焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。
1.2.4焊接裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺陷。按裂纹形成的条件，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。其产生的主要原因是焊接熔池中存在低熔点杂质,由于这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,凝固后的塑性和强度又极低；焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时；收弧过于突然,在形成的凹坑上产生裂纹。
2、压力容器焊接质量缺陷的防止措施
2.1错边和角变形
错边和角变形常会引起几何应力集中，产生附加弯曲应力。错边和角变形在制造大型压力容器过程中很难避免,而且完全消除也较困难。正确的处理方法是要严格执行压力容器制造标准,把焊接缺陷限制在条件允许的范围之内。
2.2咬边
防止产生咬边的办法是:选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高,焊机轨道要平整；焊条摆动时,在坡口边缘运条稍慢些中间运条速度要快些，焊条角度适当。
2.3气孔
预防产生气孔一是设法杜绝有害气体来源，不让气体进入熔池；二是一旦气体进入熔池，就想办法保证液态金属有足够的高温停留时间，使进入的气体外溢。具体措施：一控制气体来源。焊条防潮和烘干。加强对焊件表面的清理工作,如焊件表面的油污、氧化膜等；二加强防护。如起弧接头时,焊条端头药皮熔化不好、保护差,易产生气孔,要有足够的加热；三正确选用焊条。焊条应符合国家标准,要有质量保证书。特别重要的焊件或对焊条有怀疑时,应进行复验；四选择低氢焊接方法。不论是酸性焊条还是碱性焊条,均推荐采用直流反接法进行焊接；五严格按焊接工艺规程调节焊接规范等。
2.4夹渣
防止夹渣产生首先应提高焊接操作技术，焊接过程中始终要保持熔池清晰、熔渣与液态金属良好分离；彻底清理坡口及两侧的油污、氧化物等；按焊接工艺规程正确选择焊接规范；选用焊接工艺性好、符合标准要求的焊条；接头时要先清渣且充分加热,收弧时要填满弧坑、将渣排出。
2.5未焊透或未熔合
防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸,合理选用焊接电流和速度,坡口表面氧化和油污要清除干净;封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔合情况。
2.6焊接裂缝
为防止焊接裂缝，焊前认真组装,检验组装质量合格后再焊接。定位焊焊缝要焊透焊牢,对过高的定位焊缝,要磨修好再焊。不使用偏心焊条,防止电弧偏吹,始终保持好焊条角度。运条速度要均匀,安排多层焊时每层厚度要合适,加强操作技术练习,提高操作水平等。当焊件拘束度大时将预热温度相应提高；严格控制焊接参数,减慢冷却速度适当提高焊缝系数,尽可能采用小电流多层多道焊以避免焊缝中心产生裂纹；认真执行工艺规程,选取合理的焊接程序,以减小焊接应力。
3、结束语
通过对压力容器焊接质量缺陷产生的原因、影响的分析，以理论为基础，联系多年的实践，找到切实有效地防止措施，应用于实践并取得较理想的效果，保证了焊接质量。■
参 考 文 献
[1]常引娣。谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施[J].科技信息,2007(29)
[2]董建峰等.压力容器焊接质量缺陷成因及控制措施[J].中国高新技术企业，2008（16）
[3]陈风元.浅淡常见手工电弧焊夹渣气孔表面缺陷及防止措施[J].黑龙江科技信息，2008（07）
[4]顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施[J].科技信息，2007（36）
[关键词] 压力容器 焊接缺陷 防止措施
压力容器焊接质量是保证压力容器气密性和强度的关键。为保证压力容器安全正常运行，必须保证压力容器焊接质量，否则将可能发生泄漏甚至人身安全的事故。实践必须防治产生焊接质量缺陷，因此本文对压力容器焊接质量缺陷的成因和防治措施进行探析。
1、常见质量缺陷
压力容器焊接质量缺陷种类很多，按其位置不同可分为外部质量缺陷和内部质量缺陷。
1.1焊接外部质量缺陷
1.1.1错边和角变形
错边是指两个焊接工件在厚度方向上错开一定位置。错边和角变形属于几何缺陷，一般是在组装时产生。应力分析表明错边和角变形常引起应力集中，严重时会造成压力容器的使用安全。
1.1.2咬边
由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是操作方法不当，焊接规范选择不正确，如焊接电流太大、电弧过长、运条方式和角度不当、坡口两侧停留时间太长或太短；埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因,均有产生咬边的可能。焊缝咬边减小了母材接头的工作面,在咬边处造成应力集中会引发压力容器事故发生。
1.2焊接内部质量缺陷
1.2.1.气孔
气孔是指在焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：电弧保护不好，弧太长；焊条或焊剂受潮，气体保护介质不纯；坡口清理不干净。由于气孔的存在,使焊缝的有效截面减小,过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。
1.2.2.夹渣
夹渣是残留在焊缝中的熔渣。其形状有点状、条状、链状、密集夹渣，易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。产生夹渣的原因熔池温度低（电流小），液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出；运条不当，熔渣和铁水分不清；坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮；多层焊时熔渣清理不干净。在使用酸性焊条时,由于电流太小或运条不当，或使用碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确均会造成夹渣。进行埋弧焊封底时,焊丝偏离焊缝中心,也易形成夹渣。其危害较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，会降低焊缝的强度和致密性。
1.2.3未焊透、未熔合
未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透而留下的部分,未熔合是一种常见的缺陷,是指熔焊金属与基体母材或与相邻焊道间及焊缝层间的局部残留间隙。未焊透和未熔合缺陷一般存在于焊缝坡口的中部,离表面较深,断面形状呈椭圆或不规则形状。未焊透或未熔合是比较严重的焊接缺陷,使工作面积减小，尖角易产生应力集中，常常会出现间断或突变,使焊缝的焊接强度大大降低,也容易产生裂纹，从而发生安全事故。未焊透和未熔合的产生原因主要是坡口角度小，间隙小，钝边太大；电流小，速度快来不及熔化；坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属；焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。
1.2.4焊接裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺陷。按裂纹形成的条件，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。其产生的主要原因是焊接熔池中存在低熔点杂质,由于这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,凝固后的塑性和强度又极低；焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时；收弧过于突然,在形成的凹坑上产生裂纹。
2、压力容器焊接质量缺陷的防止措施
2.1错边和角变形
错边和角变形常会引起几何应力集中，产生附加弯曲应力。错边和角变形在制造大型压力容器过程中很难避免,而且完全消除也较困难。正确的处理方法是要严格执行压力容器制造标准,把焊接缺陷限制在条件允许的范围之内。
2.2咬边
防止产生咬边的办法是:选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高,焊机轨道要平整；焊条摆动时,在坡口边缘运条稍慢些中间运条速度要快些，焊条角度适当。
2.3气孔
预防产生气孔一是设法杜绝有害气体来源，不让气体进入熔池；二是一旦气体进入熔池，就想办法保证液态金属有足够的高温停留时间，使进入的气体外溢。具体措施：一控制气体来源。焊条防潮和烘干。加强对焊件表面的清理工作,如焊件表面的油污、氧化膜等；二加强防护。如起弧接头时,焊条端头药皮熔化不好、保护差,易产生气孔,要有足够的加热；三正确选用焊条。焊条应符合国家标准,要有质量保证书。特别重要的焊件或对焊条有怀疑时,应进行复验；四选择低氢焊接方法。不论是酸性焊条还是碱性焊条,均推荐采用直流反接法进行焊接；五严格按焊接工艺规程调节焊接规范等。
2.4夹渣
防止夹渣产生首先应提高焊接操作技术，焊接过程中始终要保持熔池清晰、熔渣与液态金属良好分离；彻底清理坡口及两侧的油污、氧化物等；按焊接工艺规程正确选择焊接规范；选用焊接工艺性好、符合标准要求的焊条；接头时要先清渣且充分加热,收弧时要填满弧坑、将渣排出。
2.5未焊透或未熔合
防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸,合理选用焊接电流和速度,坡口表面氧化和油污要清除干净;封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔合情况。
2.6焊接裂缝
为防止焊接裂缝，焊前认真组装,检验组装质量合格后再焊接。定位焊焊缝要焊透焊牢,对过高的定位焊缝,要磨修好再焊。不使用偏心焊条,防止电弧偏吹,始终保持好焊条角度。运条速度要均匀,安排多层焊时每层厚度要合适,加强操作技术练习,提高操作水平等。当焊件拘束度大时将预热温度相应提高；严格控制焊接参数,减慢冷却速度适当提高焊缝系数,尽可能采用小电流多层多道焊以避免焊缝中心产生裂纹；认真执行工艺规程,选取合理的焊接程序,以减小焊接应力。
3、结束语
通过对压力容器焊接质量缺陷产生的原因、影响的分析，以理论为基础，联系多年的实践，找到切实有效地防止措施，应用于实践并取得较理想的效果，保证了焊接质量。■
参 考 文 献
[1]常引娣。谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施[J].科技信息,2007(29)
[2]董建峰等.压力容器焊接质量缺陷成因及控制措施[J].中国高新技术企业，2008（16）
[3]陈风元.浅淡常见手工电弧焊夹渣气孔表面缺陷及防止措施[J].黑龙江科技信息，2008（07）
[4]顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施[J].科技信息，2007（36）