单位文秘网 2021-07-24 08:12:10 点击: 次
【摘要】压力容器在焊接的过程中容易产生各种焊接缺陷。焊接缺陷是一种潜在的安全隐患,既有可能导致压力容器出现渗漏和泄露问题,严重时还会导致压力容易发生爆炸事故,严重的威胁着人们的生命安全。基于此,文章重点论述了压力容器焊接中出现的常见缺陷类型以及缺陷产生的原因,并提出了防止焊接缺陷出现的主要措施。
【关键词】压力容器;焊接缺陷;成因;防治措施
对压力容器进行焊接是确保压力容器致密性和强度的关键步骤,也是确保压力容易质量的关键。在对压力容器焊接的时候,由于多种因素,难免会在焊接接头位置产生各种焊接缺陷,这些焊接缺陷严重影响着压力容器的安全使用,是一种潜在的安全隐患。因此,研究压力容器焊接中的常见缺陷以及防治措施尤为必要。
一、压力容器焊缝缺陷的种类及产生的原因
(一)气孔
气孔主要是在焊接的过程中,熔池内的气体在焊缝金属凝固之前没有及时逸出,从而形成的空穴气体,可能是熔池从外界直接吸收的,也可能是焊接的过程中由于反应而形成的气孔。依据气孔生成的位置可以将气孔分为表面气孔和内部气孔两种。气孔产生的根本原因在于焊接的时候,焊接本身所产生的气体或者是熔池外部的气体进入熔池,气体在熔池凝固之前未能及时逸出,进而残留在焊缝中。
(二)夹渣
焊缝中的夹渣主要是指残留在焊缝金属中的熔渣,夹渣一般多产生在坡口的边缘位置和每层喊道之间非圆滑过渡的位置。此外,在焊道的形状发生突变或者是深沟位置也会出现夹渣缺陷。夹渣一般多呈现不规则的几何形状,往往在尖角或者是棱角位置易于产生集中的应力。夹渣常是裂纹产生的起源。且夹渣还会消弱焊缝的有效截面积,并降低了焊缝的力学性能,容易导致焊接结构在承载的时候遭受破坏。因此夹渣的危害性相对气孔来说更加严重。夹渣产生的原因是:第一,焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等;第二,电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等,导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
(三)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。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。
(四)未焊透、未熔合
母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象称为未焊透。焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷称为未熔合。产生原因有:焊接规范不合适,导致电流过小或电弧过长、坡口角度过小、间隙过窄或钝边过大;操作方法不当,如运条速度过快、焊条角度不当、电弧偏吹、焊条摆动幅度不当等;焊条和焊道清理不净,存有杂物,影响熔合等。
(五)焊接裂纹
焊接裂纹是压力容器中一种非常严重的缺陷。依据裂纹形成的条件,可以将裂纹分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂四种。我们在此处仅探讨热裂纹和冷裂纹的产生原因。其一,热裂纹主要是焊缝的金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹,热裂纹在焊接之后立即可以看见,一般多产生在焊缝的中心位置。热裂纹产生的原因主要是焊接的熔池中含有低熔点的杂质。此外焊件以及焊条内部含硫和铜等杂质也是导致热裂纹产生的原因;其二,冷裂纹主要是指在冷却的过程中或者是冷却之后,在母材或者母材和焊缝的交接的熔合线上产生的裂纹。冷裂纹在焊接之后可能立即出现,也可能在焊接之后的几个小时、几天或者是更长的时间才出现。冷裂纹产生的主要原因有:第一,在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织;第二,焊缝中存在有过量的扩散氢,且具有浓集的条件;
第三,接头承受有较大的拘束应力。
(六)其他缺陷
除了以上常见的几种缺陷之外,在压力容器的焊接中还会出现焊瘤、弧弧坑、过热、过烧及焊缝外形尺寸和形状上的缺陷。焊瘤的产生主要是运条不均匀,熔池的温度太高,液态的金属凝固缓慢下坠形成;此外立仰焊的时候,由于电流过大或是弧长过大也是导致焊瘤的主要原因。弧坑产生的主要原因是息弧的时间太短或者是焊接突然中断或者是焊接时电流过大等。
二、压力容器焊接质量的控制措施
由于压力容器具备着高压、高温、低温、易燃、易爆、剧毒和腐蚀的介质。一旦压力容器发生泄漏或者爆炸,将会造成极为严重的危害。因此,有效提高压力容器的焊接质量,降低焊接缺陷的发生率尤为必要。对于压力容器的焊接缺陷进行控制的措施主要有以下几点:
(一)做好焊接前的材料准备和选择
对压力容器进行焊接时,焊接材料的质量和好坏事关焊接质量的高低。因此在开始焊接之前,必须做好焊接材料的准备和验收工作。第一,焊接材料必须是正规厂家生产的,并且具备合格证、质量证书,并且符合国家相关规范标准要求;第二,依据需要焊接的压力容器自身的力学性能要求,选择的焊接材料必须符合压力容器设计的要求。把好了材料质量关,是焊接质量得以保证的前提条件。
(二)规范焊接工艺和操作流程
焊接工艺对于焊接质量的重要性不言而喻。焊接的工艺主要包含了焊接的顺序、焊接材料的具体型号的选择、工艺计算后所得出的压力容器的强度要求、用量大小以及焊接接头的具体焊接方式等。为了有效确保焊接质量,必须严格要求焊接人员依据规范进行焊接操作,严禁违规操作。具体而言需要做好以下几点:第一,依据工艺计算结果,确定压力容器的具体厚度以及应力最小点的位置;第二,依据计算的结果和国家相关规范标准或者是行业标准的具体要求,确定钢材的型号及类型,并确定焊接方式;第三,依据压力容器的设计要求以及焊接人员的工作经验,制定出科学合理的焊接顺序、焊缝的形状和坡度等。以便降低工件在焊接过程中所出现的应力和形变。
(三)做好焊接后的质量检测
完成了压力容器的焊接工作之后,还必须做好焊接之后的质量检验工作。当前常见的压力容器焊接质量验收方法主要有耐压试验、无损探伤以及外观检验等。对压力容器进行水压试验可以确认错边的压力容器是否需要重新进行加工制备。进行无损探伤的方法有很多,可以以此来判断材料内部可能出现的裂纹、构件残余应力或者其他的缺陷等。外观检测可以较快的识别压力容器的外观缺陷问题。例如,当压力容器出现未焊透和未熔合等缺陷的时候,可以检查其尺寸是否在规范所要求的范围内,如果在尺寸允许的范围中即可不进行返修处理。同样对于裂纹,如果其尺寸在允许的范围内,可采用通打磨的方式对裂纹进行修补,如若超过了尺寸允许的范围,则可采用补焊的方法进行修补。因此可以根据不同的工作来确定检测方法。可以综合利用焊后检测的三种方法,多层次多角度的进行压力容器的焊后检测以保证容器的安全使用。
总之,压力容器在焊接的过程中,由于多种因素的影响,极为容易产生气孔、夹渣、咬边、未焊透未熔合以及裂纹等缺陷。这些缺陷严重威胁着压力容器的安全使用,威胁着人们的生命安全。因此我们在进行压力容器焊接的时候,应做好前期的材料准备工作,在具体焊接的时候还应该严格遵循相关焊接规范和工艺流程,在焊接结束之后还应该进行质量检测工作,进而有效降低焊接过程中出现的质量缺陷问题,确保压力容器的使用质量和使用安全。
【参考文献】
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[2]刘洪杰,韩庆元.压力容器焊缝缺陷的检测和分析[J].检查与测量,2011(01)
[3]綦丽.压力容器焊接中常见缺陷产生成因及控制措施[J].黑龙江科技信息,2013(25)
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