烟台市特种设备检验研究院 山东省烟台市 265508
摘要：现阶段，焊接技术有着迅猛发展的势头，在压力容器的制造过程中，焊接是极为重要的关键环节，焊接的质量对容器能否安全运行有着直接的影响。因此，对压力容器焊接中常见缺陷产生的成因进行分析与研究，并提出相应的控制对策，减少焊接缺陷，确保压力容器的安全运行，对维护国民安全很有意义。
关键词：压力容器；焊接；常见缺陷；控制对策
压力容器作为工业生产中不可缺少的一种重要设备，被广泛应用于各个行业，包括石油化工，科研，国防部门等等。其数量多和类型复杂的特点，决定了压力容器不仅要承受内部介质对容器的压力，而且要时常受到容器内所盛介质化学成分的影响，若有不慎，极易发生爆炸、火灾、泄漏等事故。压力容器的焊接影响着压力容器的安全运行，因此压力容器的焊接质量成为了压力容器制造过程中的一个重要控制环节
一、压力容器焊接中常见缺陷成因分析
压力容器焊接过程中最容易发生的质量缺陷可由其发生部位来区分，分别是容器外部质量缺陷和容器内部质量缺陷。其中，外部质量缺陷包括错边、咬边、棱角等，内部质量缺陷包括气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。气孔缺陷，是焊接金属表面不干净且存在少量油污所致。此外，焊接所处环境的潮湿问题与焊接工作不规范等，也是导致气孔问题出现的原因[1]。夹渣问题，主要出现于不平滑的位置，如坡口边缘。另外，电流大小与标准不一致以及焊接速度过快和焊接轨道不稳也会导致产生夹渣的问题。压力容器的裂缝病害，是导致其安全性能下降的最为严重的因素。其出现的原因是材料受外力作用影响，导致原子层面的结合力受损，进而使容器界面出现了裂纹病害。
（1）外部质量缺陷之咬边缺陷的成因是母材沿焊趾的方向上出现凹陷。通常咬边是因为焊接参数出现问题而发生，也可能因为焊接工技术不到位致使电流太高、电弧太长或焊机运行轨道凹凸等。
（2）夹渣与气孔焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快，这些都是发生夹渣的因素。电流太小焊接速率太快、不合适的运条、使用碱性焊条时，因为电弧太长或者极性不准确也会导致产生夹渣这种质量缺陷的因素。防备发生夹渣的办法是：准确选择坡口分寸，仔细处理坡口边缘，采用适宜的焊接电流与焊接速率，运条摆动要合适。如果母材或者填充金属表面发生锈蚀、表面被油污、水等污染的话就会发生气孔，这是发生气孔的重要因素。提防焊接气孔的措施重要有：采取准确的焊接电流和合理的焊接速率；确保坡口边缘的干净、整洁[2]。
（3）未焊透的缺陷指的是没有将焊接接头的根部完全熔透，未熔合的缺陷指的是焊接金属和母材之间焊接不完全，从而导致了焊接缝隙的产生。导致此两种质量缺陷的原因有：坡口角度不够大、间隙太小、焊接速度太快[3]。
（4）裂纹是焊接缺陷中损害性极大的一种缺陷形式，它将明显减少承受面积，重要的是裂纹端部会有锋利的缺口，应力高度集合，极易产生扩展造成毁坏。热裂纹是指焊缝金属从液态到固态的结晶过程中发生的裂纹，它的特点是焊接后马上可以见到，焊缝中心是产生热裂纹的多发地，沿焊缝长度方向分布。热裂纹是因为焊缝冻结紧缩而得到拉应力，碳化物堆积在晶内的位错区上，使晶内强化水准很大高于晶界，再加上应力松弛而带来的塑形变形，所有晶界区金属会发生移动。阻止热裂纹的办法是：一要严格掌控焊接工艺参数，放慢冷却速率，适宜提升焊缝外形系数，小电流多层多道焊要尽可能使用，以防止焊缝中心发生裂纹；二是仔细试行焊接工艺原则，采用有利的焊接参数，以减少焊接应力[4]，三是，精炼母材，减少有害杂质。
二、压力容器焊接常见缺陷的控制措施
压力容器的质量、安全使用均要靠高技术的焊接过程来保证，因此压力容器的焊接如果出现了缺陷，极有可能会导致压力容器发生断裂，严重的甚至可能会导致压力容器发生爆炸。因此，对压力容器的焊接质量必须要严格把关，将焊接缺陷限制在一定范围内以保证压力容器的安全。
（1）错边与棱角一般会产生几何应力集中，发生贴附弯曲应力。在大型压力容器的拼装中一般很难防止的就是错边与棱角，一旦压力容器现出了错边与棱角，想要全部解决也是非常困难的。准确的解决措施是要严格施行压力容器生产工艺准则，把焊接缺陷规定在要求准许的范围之内。禁止强力组对，焊接时要采取相关的防变形办法[5]。
（2）气孔与夹渣在一定程度上也会产生应力集中并产生扩展。防止发生焊接气孔的措施是：采用适宜的焊接电流与焊接速率；仔细处理坡口边缘的水份、油污与锈迹；严厉依照规则保存、处理与焙烘焊接材料；过期的焊条不能用。埋弧焊时，要采用适宜的焊接工艺参数，尤其是薄板自动焊，焊接速率或许要减去些。防止焊接夹渣的措施主要包含：提高焊接操作技术，焊接过程中始终要保持熔池清晰、熔渣与热态金属良好分离；清理坡口及两侧的油污和氧化物等；采取适宜的焊接电流与焊接的速率；接头时要先清渣且充分加热，收弧时要填满弧坑、将渣排出。
（3）未焊透危害性大于气孔、夹渣和夹钨等缺陷，属于危害性较大的缺陷。未焊透减少了焊缝的有效面积，使接头强度下降；其次，未焊透引起的应力集中所造成的危害，比强度下降的危害大的多；未焊透严重降低焊缝的疲劳强度；未焊透可能成为裂纹源。未焊透的防止措施是：选用较具渗透力的焊条；使用适当电流；改用适当焊接速度；增加开槽度数，增加间隙，并减少根深。
（4）裂纹压力容器损害性比较大的缺陷之一就是裂纹。因为焊接裂纹的形成繁杂，形态万千，很容易扩大，不能料想的原因有很多，所以一定要高度重视焊接裂纹的解决。防止发生裂纹的重要措施是：严格掌控焊接工艺参数、放慢冷却速率、合适提升焊缝外形系数、尽能够使用小电流多层多道焊，以防止焊缝中心发生裂纹；需要时，可将母材预先加热到指定的温度，适当增加焊接时的线能量，可减去结晶裂纹的发生；依据焊件材质、焊接工艺评定合理调整焊接次序、严格施行焊接工艺，也能减轻裂纹的发生。
三、总结
经过本人多年经验和研究，有许多因素都会造成压力容器焊接出现问题，因此在处理和解决压力容器焊接缺陷时，一定要结合具体情况制定就有针对性的解决方案，将理论与实际进行结合，认真分析和总结每一次产生超标缺陷的原因，找出其中规律，不断总结以保证压力容器的稳定运行。
参考文献：
[1]苗龙.16MnDR钢低温压力容器焊接接头缺陷原因分析[J].金属加工（热加工），2020，（5）：61-64.
[2]刘泽锋，吴文鸿，平萍，等.海洋核动力平台反应堆压力容器接管安全端焊接工艺研究[J].金属加工（热加工），2020，（4）：38-40.
[3]于瑛琦，陈毅磊，贾思洋.钢制压力容器焊接工艺及焊后热处理方法分析[J].科技创新与应用，2020，（6）：118-119.
[4]杨延辉.压力容器焊接技术在油田施工中的应用探讨[J].化工管理，2020，（6）：170-171.
[5]王艳荣，刘汉青.锅炉压力容器的焊接工艺与设备发展[J].神州，2020，（7）：279.