王萬河 孫貴卿 常彥彥

（石家莊工大化工設(shè)備有限公司)

壓力容器焊接質(zhì)量的控制

王萬河*孫貴卿 常彥彥

（石家莊工大化工設(shè)備有限公司)

壓力容器是一種特殊的焊接結(jié)構(gòu)，在化工、煉油、醫(yī)藥、軍事、航天等行業(yè)中壓力容器幾乎成為生產(chǎn)中的主要設(shè)備。對壓力容器制造、安裝的每個環(huán)節(jié)都必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制與檢驗(yàn)，尤其是焊接質(zhì)量，它對壓力容器的使用壽命與安全運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。只有采用完善的質(zhì)量控制措施，才能生產(chǎn)出合格的壓力容器。

壓力容器焊接質(zhì)量焊接檢驗(yàn)控制焊接工藝焊接工藝評定

0 前言

壓力容器是承壓類特種設(shè)備，其質(zhì)量稍有問題就會有安全隱患，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來潛在的威脅。焊接接頭的質(zhì)量，對壓力容器的使用壽命和安全運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。石家莊工大化工設(shè)備有限公司取得壓力容器A2設(shè)計(jì)及制造資質(zhì)以來，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。筆者憑借多年的壓力容器焊接的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出壓力容器焊接過程中質(zhì)量控制的幾方面措施。焊接接頭的質(zhì)量取決于焊接材料、焊接工藝、焊接設(shè)備、焊接檢驗(yàn)、焊工管理等因素?？刂七@幾個方面的因素，是確保焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 焊接材料的控制

1.1 焊接材料的選用

焊接材料的選用原則是：焊縫金屬的力學(xué)性能應(yīng)高于或等于母材規(guī)定的性能，當(dāng)需要時其他性能也不得低于母材性能的相應(yīng)要求。如點(diǎn)固焊或厚板的第一道焊道往往要求強(qiáng)度高，可以選擇高強(qiáng)度的焊接材料。焊接材料的選擇還要綜合考慮結(jié)構(gòu)、剛度和工藝因素等的特點(diǎn)，如冷沖壓卷要求焊接接頭有較高的塑性變形能力，熱卷或熱處理則要求焊接接頭經(jīng)高溫?zé)崽幚砗笕员ＷC所要求的強(qiáng)度與韌性，不銹鋼要保證其焊縫有與母材一樣的耐腐蝕性能，因此應(yīng)選用合金成分較高的焊材。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性大的焊件或大厚度的焊件，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條。

1.2 焊接材料的驗(yàn)收、保管、領(lǐng)用

用于制造壓力容器受壓元件的焊接材料應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制造單位要從焊接材料的進(jìn)廠、驗(yàn)收或復(fù)驗(yàn)、入庫、保管、烘干、發(fā)放、回收等環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制。不同廠家生產(chǎn)的同一型號或牌號的焊條，其工藝性能有可能存在差異。制造廠應(yīng)根據(jù)其實(shí)踐情況，選定相對固定的焊材生產(chǎn)廠家。焊材生產(chǎn)廠家對其焊接材料必須有質(zhì)量證明書和清晰牢固的標(biāo)志（如批號），并保證所提供的焊接材料符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或供貨協(xié)議要求。焊材買回后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)，驗(yàn)收合格后及時辦理入庫手續(xù)。

焊接材料入庫后要按類別、型號、牌號及批號分別存放，焊接材料的存放環(huán)境要符合JB/T 3223《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》的要求。焊材管理員應(yīng)具備焊接材料的基本知識，熟悉該崗位的各項(xiàng)管理制度，定期對焊條庫進(jìn)行檢查，并將檢查結(jié)果做書面記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)由于保存不當(dāng)而可能引起焊接質(zhì)量問題時，要及時向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告。為了避免焊接材料的超期，引起焊接質(zhì)量問題，焊接材料的發(fā)放應(yīng)遵循先入庫的先出庫原則。焊接材料的出庫量應(yīng)根據(jù)材料定額控制，以領(lǐng)料單為依據(jù)，經(jīng)庫管員核實(shí)后方可出庫，并做好發(fā)放記錄。出庫的焊條應(yīng)按照說明書進(jìn)行烘干，再用保溫桶存放，沒有用完的焊條要及時退庫。

2 焊接工藝的控制

2.1 焊接工藝評定

焊接工藝是控制壓力容器焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵。焊接工藝是按容器生產(chǎn)技術(shù)要求和質(zhì)保體系運(yùn)轉(zhuǎn)要求進(jìn)行編制的，焊接工藝應(yīng)具有現(xiàn)場焊接的指導(dǎo)性和施焊質(zhì)量控制的跟蹤性。產(chǎn)品施焊前，對受壓元件之間的焊縫、與受壓元件相焊的焊縫以及上述焊縫的定位焊縫，都要進(jìn)行焊接工藝評定，受壓元件母材表面的堆焊、補(bǔ)焊也要進(jìn)行焊接工藝評定。制造廠應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的情況，如焊接方法、母材鋼號、母材厚度和熔敷金屬厚度、焊材保護(hù)氣體、有無襯墊、是否預(yù)熱和焊后熱處理等做多種焊接工藝評定，以滿足工藝需要。

2.2 焊接工藝與質(zhì)控環(huán)節(jié)

焊接工藝是指導(dǎo)焊工按法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求焊制產(chǎn)品焊縫的重要工藝文件。一份完整的焊接工藝規(guī)程，應(yīng)當(dāng)包括為焊制質(zhì)量符合技術(shù)要求的焊縫所必須的全部焊接參數(shù)，具體項(xiàng)目包括焊接方法、鋼材類別及鋼號、厚度范圍、焊接材料種類、接頭形式、坡口形狀及尺寸、焊縫編號、工藝卡號、焊縫位置、焊接操作技術(shù)和焊接質(zhì)量檢查方法及其要求、焊工上崗條件等。任何一個主要焊接參數(shù)的改變都會對接頭的性能參數(shù)產(chǎn)生較大的影響。焊接線能量綜合體現(xiàn)了焊接規(guī)范參數(shù)對接頭性能的影響。對于低合金高強(qiáng)鋼、低溫鋼和不銹鋼要求采用小線能量焊接。對于易淬火鋼采用小線能量焊接時冷卻速度快，易產(chǎn)生冷裂紋，因此需采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度和焊后緩冷等工藝措施。僅僅是線能量的控制往往是不夠的，如果焊接電流、電壓和速度之間配合不合理，也不能得到好的焊縫性能，因此應(yīng)在規(guī)范合理的原則下選擇合適的線能量。焊接工藝全方位規(guī)范了焊工上崗行為和工藝裝備范圍，是指導(dǎo)焊工焊接的重要工藝文件，是確保焊接質(zhì)量的工藝手段。

2.3 現(xiàn)場焊接設(shè)備的控制

現(xiàn)場的焊接設(shè)備和焊接工裝是按焊接工藝要求進(jìn)行配備的，所配備的設(shè)備和工裝要明確型號、規(guī)格、性能、狀況、臺數(shù)、適用范圍，以便于焊工按焊接工藝要求使用。工作狀態(tài)良好的焊接設(shè)備，是順利完成焊接工作、保證焊接質(zhì)量的必要條件。焊接設(shè)備包括焊條烘干設(shè)備、電焊機(jī)等必須由專人管理、使用，并定期檢查維護(hù)。電流表、電壓表應(yīng)工作正常，并在檢定期內(nèi)。制造廠應(yīng)根據(jù)自己的需要合理選購較先進(jìn)的設(shè)備，先進(jìn)的焊接設(shè)備是提高焊接質(zhì)量的一個重要因素。

3 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制

焊接質(zhì)量檢驗(yàn)是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的過程中，從焊接工藝裝備和焊材的領(lǐng)用到焊接質(zhì)量檢驗(yàn)，每道工序都要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，這是預(yù)防和及時消除焊接缺陷的重要手段。這樣做更能節(jié)約時間、材料和勞動力，既能保證質(zhì)量，又可降低成本。所以，焊接質(zhì)量檢驗(yàn)是焊接結(jié)構(gòu)制造過程中不可缺少的重要工序。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)按檢驗(yàn)時間的順序劃分，有焊前檢驗(yàn)、焊中檢驗(yàn)和焊后檢驗(yàn)三類。

3.1 焊前檢驗(yàn)

焊前檢驗(yàn)是保證焊接質(zhì)量的前提。著重檢查焊工技術(shù)水平，焊接施工用的設(shè)備和工具，母材和焊接材料的質(zhì)量，焊接工藝和焊件裝配，焊接環(huán)境，以及焊接方法等是否符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。

3.2 焊中檢驗(yàn)

焊接過程中的檢驗(yàn)主要依靠焊工在整個焊接操作過程中來完成，通過焊中檢驗(yàn)?zāi)軌蛴行Х乐褂捎诓僮髟蚧蚱渌蛩赜绊懚a(chǎn)生的焊接缺陷，也便于及時發(fā)現(xiàn)并清除產(chǎn)生的焊接缺陷。通常，焊中檢驗(yàn)從以下四個方面進(jìn)行：（1）對焊接設(shè)備運(yùn)行情況的檢查。（2）對焊接工藝措施執(zhí)行情況的檢查。（3）中間試驗(yàn)。（4）對層間焊道的檢驗(yàn)。

3.3 焊后檢驗(yàn)

焊后檢驗(yàn)是焊接質(zhì)量檢驗(yàn)最重要的一關(guān)，主要有非破壞性檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)兩大類。

常用的非破壞性檢驗(yàn)方法有外觀檢查、強(qiáng)度檢驗(yàn)和無損檢測。焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)主要為焊縫成形尺寸、表面質(zhì)量、焊縫標(biāo)記和焊工鋼印等。強(qiáng)度檢驗(yàn)是通過水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)，對焊接容器進(jìn)行致密性和強(qiáng)度檢驗(yàn)。無損檢測可有效地探測焊接接頭各種外表和內(nèi)部缺陷。常見的無損檢測方法有目視檢測，以及射線、超聲波、磁粉、滲透檢測等。每種檢測方法都具有自身的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)受檢承壓設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制造方法、工作介質(zhì)以及使用條件下可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和方向選擇適宜的檢測方法。射線和超聲波檢測主要用于承壓設(shè)備內(nèi)部缺陷的檢測。磁粉檢測主要用于鐵磁性材料承壓設(shè)備的表面和近表面缺陷的檢測。滲透檢測主要用于非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設(shè)備的表面開口缺陷的檢測。

破壞性檢驗(yàn)方法常用于測定焊接接頭及焊縫金屬的力學(xué)性能、化學(xué)成分和金相組織等檢測項(xiàng)目。根據(jù)設(shè)備的使用工況，有的壓力容器往往要做產(chǎn)品的破壞性試驗(yàn)以驗(yàn)證其極限耐壓能力。這一項(xiàng)是按GB150和《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求進(jìn)行的，試件要與其所代表的焊縫母材、焊材、焊接方法、焊縫坡口形式、焊接環(huán)境和焊接工藝相同，這樣焊接的試件經(jīng)過機(jī)械性能試驗(yàn)，才能正確反映出受壓元件焊縫的焊接質(zhì)量是否合格。

4 焊工管理

4.1 焊工資格審查

焊接產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，焊工個人因素也是不可忽略的。尤其在當(dāng)前，焊條電弧焊仍占很大比例，焊接質(zhì)量在很大程度上決定于焊工的操作技能水平。在培訓(xùn)和考試前對焊工進(jìn)行審查是必要的，是提高焊工合格率的一個重要前提。如果焊工培訓(xùn)審查不嚴(yán)，理論培訓(xùn)往往就會流于形式。焊工必須經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)、考核，取得相應(yīng)的合格證后，才能擔(dān)任產(chǎn)品的焊接工作。

4.2 焊工定期培訓(xùn)與考試

焊工培訓(xùn)是保證焊接質(zhì)量的前提。焊工培訓(xùn)教師的自身素質(zhì)是搞好培訓(xùn)的關(guān)鍵，應(yīng)聘任具有較高理論水平與高超操作技能的焊接培訓(xùn)教師。作為實(shí)際操作的老師應(yīng)熱心于培訓(xùn)工作，毫不保留，言傳身教。焊工培訓(xùn)的重點(diǎn)是實(shí)際操作，只有通過科學(xué)的訓(xùn)練，才能成為一名合格的焊工，這樣才能確保和提高焊接質(zhì)量。

5 結(jié)語

由于焊接是壓力容器制造中的一個特殊工藝過程，因此焊接過程控制是設(shè)備建造中非常重要的工作，只有從最細(xì)微的小處著眼，及時規(guī)避、制止違規(guī)操作，才能保障設(shè)備的制造質(zhì)量。

[1] 戴建樹.焊接生產(chǎn)與管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2] NB/T 47015—2011.壓力容器焊接規(guī)程[S].

[3] 孫景榮.實(shí)用壓力容器焊工讀本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

Welding Quality Control of Pressure Vessel

Wang WanheSun GuiqingChang Yanyan

Pressure vessel is a kind of special welding structure.In the chemical,refining,pharmaceutical,military,aerospace and other industries,pressure vessel has almost become the main production equipment.Strict quality control and inspection should be carried out on each link of pressure vessel manufacture and installation,especially on welding quality because it plays a key role in the service life and safe operation of pressure vessel.Only perfecting quality control measures have been adopted,can qualified pressure vessel be produced.

Pressure vessel;Welding quality;Welding inspection;Control;Welding process;Welding procedure qualification

TQ 050.6

*王萬河，男，1974年生，助理工程師。石家莊市，200333。

2012-04-16）