俞海濱，劉玉梅

（1.甘肅金昌化學工業(yè)集團建筑安裝工程有限責任公司，甘肅 金昌 737100；2.甘肅有色冶金職業(yè)技術學院，甘肅 金昌 737100）

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的設備，而壓力容器又容易發(fā)生事故，因此如何有效控制壓力容器制造過程中的質量成為當前一個重要課題。壓力容器制造過程中質量的控制，應該是從材料驗證，焊接控制，無損檢測控制，直到辦理設備整體驗收手續(xù)為止的全過程。

1 材料方面的因素

在壓力容器制造程序中規(guī)定了材料的采購與控制，所進的材料必須與圖紙規(guī)定或相關規(guī)范相符，如果發(fā)生材料代用，必須按照相關規(guī)定執(zhí)行，即取得原設計單位的同意，而且及時與監(jiān)檢單位聯(lián)系進行備案。另外在《壓力容器制造許可條件》中規(guī)定：壓力容器制造的質量保證體系人員中，制造企業(yè)具有與所制造壓力容器產(chǎn)品相適應的，具備相關專業(yè)和一定資歷的材料質控系統(tǒng)責任人。

而許多小單位并沒有專職的材料質控責任人，即使在程序文件、質量手冊中有明確的規(guī)定，但也只是流于形式，往往是沒有足夠的責任心，缺乏對材料的有效控制，更談不上對材料進廠時的檢驗驗證，因此材料本身所帶的缺陷自然發(fā)現(xiàn)不了。從材料方面的缺陷帶進了容器，這些缺陷在容器使用過程中，由于介質的腐蝕、溫度、壓力以及疲勞破壞的影響會導致容器發(fā)生泄漏，甚至爆炸事故的發(fā)生。

2 制造工藝方面的因素

制造工藝方面的缺陷主要是焊接時產(chǎn)生的缺陷，而焊接缺陷分為內部缺陷和外部缺陷。

2.1 外部缺陷

外部缺陷主要是咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時還有表面氣孔和表面裂紋，外部缺陷容易發(fā)現(xiàn)，也容易處理。外觀缺陷產(chǎn)生的原因主要是焊工技術水平低、責任心不強，以及不按照合理的焊接規(guī)范焊接。相比較內部缺陷來說，外觀缺陷對容器的安全可靠性影響不大，但是如果超出規(guī)范所規(guī)定的要求，外部缺陷同樣威脅容器的安全使用。

2.2 內部缺陷

影響容器安全可靠性的主要是內部缺陷，內部缺陷主要是裂紋、未焊透、未熔合、氣孔、夾渣等，以下筆者逐一分析內部缺陷產(chǎn)生的原因。

2.2.1 裂紋

裂紋按照產(chǎn)生的機理分為冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂裂紋等。

1）冷裂紋

冷裂紋是在焊接過程中或焊后，在較低的溫度下，大約在300～200℃以下的溫度區(qū)間產(chǎn)生的，故稱為冷裂紋。產(chǎn)生冷裂紋的原因：

①焊接接頭形成淬硬組織，我們大多數(shù)使用的容器所采用的材料都是碳素鋼，碳含量較大，在焊接時鋼材容易發(fā)生淬硬傾向。

②鋼材及焊縫中含擴散氫較多，氫原子聚集產(chǎn)生壓力，使焊接接頭開裂，這種現(xiàn)象主要是所用的焊接材料所致，一方面的原因是焊接材料代用，另一方面是焊工責任心不強，隨便使用焊接材料。

③應力集中導致的冷裂紋，這種裂紋主要是容器結構所導致的，往往是在容器開孔的部位或容器結構發(fā)生急劇變化的部位，焊接拉應力超過接頭的強度極限是產(chǎn)生開裂的主要原因。

④選材方面的因素主要是母材和焊材選擇匹配不當，造成懸殊的強度差異，材料中含碳、鉻、鉬、釩、硼等元素過高，鋼的淬硬敏感性增加。

⑤焊接工藝方面，焊條沒有充分烘干，藥皮中存在水分，焊材及母材坡口上有油、銹、水、漆等，這是目前制造壓力容器時最應該引起重視的因素。環(huán)境溫度太低，焊接速度太快，焊接線能量太少，會使接頭區(qū)域冷卻過快，造成很大的內應力。這是冬季施工應該注意的因素。

2）熱裂紋

熱裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，所以稱為熱裂紋。從熱裂紋產(chǎn)生的原因來看，可從材質方面和焊接工藝方面來分析，熱裂紋都是奧氏體晶界開裂，所以又叫晶界裂紋，多出現(xiàn)在焊縫中間，特別是弧坑處，或焊縫凝固的最終位置，比如接管是10＃鋼，材料本身所含雜質（S、P）較多，所以就容易形成裂紋，故在圖紙設計中就規(guī)定，所有角焊縫進行100%磁粉探傷。

①選材方面：限制鋼材和焊材中有害雜質的含量，即S、P、C的含量，故在材料采購時必須采用正規(guī)廠家生產(chǎn)的材料，如果對材質有懷疑時，必須在下料前進行化學分析。另外提高焊條和焊劑的堿度，以減低焊縫中雜質的含量。

②焊接工藝方面：選擇合理的坡口形式，即按照設計圖紙加工坡口，加工坡口比較隨意，有時甚至是有意將坡口加工小，目的在于快速焊接，就是這種窄而深的坡口，使得焊縫成為梨形，在焊縫中心形成裂紋。

③再熱裂紋，再熱裂紋是在熱處理的過程中產(chǎn)生的，因此在容器熱處理之后，必須增加無損檢測，以判斷是否產(chǎn)生再熱裂紋。

2.2.2 未熔合

未熔合是指熔焊時，焊道與焊道之間，未完全熔化結合的部分。產(chǎn)生原因：在目前制造容器的過程中，該類缺陷占了大約40%，分析產(chǎn)生該類缺陷的原因，主要有焊接電流太小、焊速太快、焊接極性接反、坡口太小、坡口上有銹、油污等，這些原因都造成焊縫形成未熔合。但究其原因，我認為從主觀上來看焊工責任心不夠強，另外焊工不按照規(guī)范或焊接作業(yè)指導書進行焊接；從客觀上來看是焊工的技術在日益下滑，片面追求利潤而忽視了對質量的控制。

2.2.3 未焊透

未焊透是指焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，這種缺陷在目前容器制造中出現(xiàn)的幾率大約占30%左右，在現(xiàn)場管道焊接中占到大約60%。產(chǎn)生原因：

①坡口及裝配方面的原因主要是焊接時間隙過小，鈍邊太厚，坡口角度太小，坡口歪斜，或錯口嚴重。

②焊接工藝方面主要是電流過小，焊速過大，電弧偏吹，極性接反。

③操作方面：焊條太粗，操作歪斜，坡口根部有銹、油、污物。

以上三方面的因素在現(xiàn)場管道安裝中經(jīng)常出現(xiàn)，比如坡口導致未焊透，有時在施工現(xiàn)場，焊工根本不讓鉚工打坡口，目的是焊接速度快 。

2.2.4 氣孔

氣孔是指焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來在焊縫中形成的空穴，分為內部氣孔和外部氣孔。產(chǎn)生的原因：

①收弧太快，保護不好，空氣中的N2侵入。

②焊條未按照要求烘干，或烘干后未保溫；或烘干溫度過高，使藥皮成分變質，失去保護作用。

在壓力容器的制造中出現(xiàn)最多的是氣孔，如果抽查50張射線底片中可以看到有20張左右的底片上可以看到氣孔，而且經(jīng)返修后，氣孔仍然存在。分析成因，以上兩方面原因都有。

2.2.5 夾渣

夾渣是指焊后殘留在焊縫中的金屬夾雜物。夾渣主要是操作原因，熔池中的熔渣來不及浮出，而存在于焊縫中。

夾渣在目前制造的容器中表現(xiàn)不明顯，主要原因是焊接時，每層焊完后都清根，所以在清根過程中，發(fā)現(xiàn)夾渣后及時清除，故在檢測時未發(fā)現(xiàn)夾渣缺陷，這里不再進行贅述。

3 結 語

為杜絕壓力容器制造中的各類缺陷，提高壓力容器的制造質量，還需要從質量管理體系抓起，讓質量管理體系貫穿于生產(chǎn)現(xiàn)場的各個作業(yè)程序中，要求每個操作人員掌握質量管理的程序，熟悉壓力容器制造的相關規(guī)范，在制造過程中嚴格按照規(guī)范施工。另外還需要我們在實際工作中不斷積累經(jīng)驗，

判斷制造缺陷存在的原因與防止方法，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以分析，及時采取對策，以保證所制造的壓力容器質量符合驗收規(guī)范的規(guī)定，確保壓力容器的安全使用，杜絕壓力容器安全事故的發(fā)生。

［1］ 鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法 第三十一條 采購與材料控制［S］.國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2002

［2］ 唐超.如何從制造上提高壓力容器的安全可靠性［J］.石油化工設備技術，1997，18（6）：31～35

［3］ GB150－1998鋼制壓力容器［S］.北京：中國標準出版社，1998

［4］ 王茂元.機械制造技術［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005

［5］ 曾志新，呂明.機械制造技術基礎［M］.武漢：武漢理工大學出版社，2001