郭啟偉(錦州石化工程公司,遼寧 錦州 121000)

試述壓力容器異種鋼焊接常見缺陷及預(yù)防

郭啟偉(錦州石化工程公司,遼寧 錦州 121000)

石油化工行業(yè)中非常重要的設(shè)備便是壓力容器，其能夠在高溫、高壓的環(huán)境中得以更好應(yīng)用，對于促進(jìn)石油產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步具有重要推動作用。而異種鋼焊接過程中存在的各種焊接缺陷，對其進(jìn)行預(yù)防和解決就顯得尤為重要?；诖耍疚木蛪毫θ萜鳟惙N鋼焊接常見缺陷及預(yù)防進(jìn)行分析研究，以供參考。

化工壓力容器；焊接質(zhì)量；焊接缺陷；控制措施

異種金屬在性能上差別很大，焊接接頭區(qū)域存在著化學(xué)成分、力學(xué)性能和應(yīng)力分布的不均勻性等。異種鋼焊接時必須合理選擇焊材和工藝，嚴(yán)格控制焊接缺陷及焊縫稀釋率，以保證接頭的各種性能指標(biāo)。

1 壓力容器常見的焊接缺陷及原因

1.1 尺寸不合理

外形高低不平、焊波寬度不一及角焊縫單邊或下陷量過大等稱為焊縫尺寸不合理，產(chǎn)生的原因包括：坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻；熔渣的熔點(diǎn)和粘度高低參數(shù)不合適；焊接電流過大或過小，焊速不均，焊條角度不當(dāng)?shù)取?/p>

1.2 咬邊

由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后，沒有得到焊縫金屬的補(bǔ)充而留下缺口，從而消弱了受力面積，使接頭強(qiáng)度降低造成應(yīng)力集中。產(chǎn)生原因一般由于電流過大，電弧過長，運(yùn)條速度或角度不當(dāng)引起。

1.3 氣孔

由于焊接產(chǎn)生氣體來不及溢出而在焊縫內(nèi)部或表面形成孔穴。產(chǎn)生的原因包括以下幾方面：電壓偏高，電弧過長，焊速過快，電流過??；焊件表面油銹未清除干凈；預(yù)熱溫度過低；未將引弧和熄弧位置錯開；采用交流電源等。

1.4 夾渣

夾渣是金屬內(nèi)部或融合線處存在非金屬夾雜物。產(chǎn)生原因包括：多層焊時每層焊渣未清除干凈；坡口角度設(shè)計(jì)不合理；焊縫的熔寬與熔深之比過??；焊接電流過小，焊速過快等。

1.5 未焊透

母材或母材與熔敷金屬之間存在局部未融合，它對應(yīng)力集中及疲勞強(qiáng)度等性能影響較大。其產(chǎn)生原因包括：坡口角度小，鈍邊大，間隙小；焊條角度不正確；焊件上有銹未清除干凈；電流過小、電壓過低、焊速過快、電弧過長，有磁偏吹等。

2 壓力容器異種鋼焊接常見缺陷預(yù)防措施

2.1 合理選材

壓力容器異種鋼焊材的選擇是進(jìn)行焊接的關(guān)鍵所在，焊接接頭的質(zhì)量及使用性能都是和焊材有著重要的關(guān)系。本著合理、科學(xué)、有效的選材原則，在選用上應(yīng)遵守以下幾部分：

（1）碳鋼與低合金鋼焊接時，一般要求焊縫金屬或接頭強(qiáng)度不低于兩種被焊金屬的最低強(qiáng)度，選用焊條的熔敷金屬強(qiáng)度不低于較低側(cè)母材強(qiáng)度，同時焊縫金屬的塑性和沖擊韌性應(yīng)低于強(qiáng)度較高而塑性較差側(cè)母材的性能。因此，可按兩者之中強(qiáng)度較低的焊材選用。同時為了防止焊接裂紋，應(yīng)按強(qiáng)度高、焊接性較差的鋼種確定焊接工藝，包括焊接規(guī)范、預(yù)熱溫度及焊后熱處理等。

（2）低合金鋼與奧氏體不銹鋼焊接，應(yīng)按照熔敷金屬化學(xué)成分限定值來選用焊條，一般選用鉻鎳含量高、塑性、抗裂性好的奧氏體鋼焊條，按焊接性較差的不銹鋼確定焊接工藝及規(guī)范。

（3）不銹復(fù)合板焊接應(yīng)按基層、過渡層、復(fù)層要求選用不同種焊條。對基層（碳鋼或低合金鋼）焊接，選用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)鋼焊條；復(fù)層應(yīng)選用相應(yīng)的奧氏體鋼焊條；過渡層必須考慮基層材料稀釋作用，選用鉻鎳含量高、塑性和抗裂性好的奧氏體鋼焊條。

2.2 設(shè)計(jì)合理的坡口形式

異種鋼焊接在坡口形式上應(yīng)采用降低焊縫金屬的稀釋率，盡可能選擇對接焊縫，不留尖角、縫隙。加大坡口角度可以增加焊絲熔入焊縫，降低熔合比。坡口形式通常選用GB/T985中的形式，復(fù)合板材料選擇NB/T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》中的形式，這些都可以采用V形、V和U聯(lián)合形坡口、X形。另外，在復(fù)合鋼板焊接時，可以在接頭側(cè)通過機(jī)加方式，削薄基層金屬，這樣可以保證焊接復(fù)層及過渡層時，使過渡層焊縫金屬過渡到基層中去，保證復(fù)層焊接質(zhì)量，確保使用性能。

2.3 選擇合理的焊接工藝參數(shù)

異種鋼焊接工藝參數(shù)的設(shè)定與熔合比有著重要關(guān)系。異種鋼焊接所規(guī)定的熔合比較小，應(yīng)采用小線能量進(jìn)行焊接，一般采用較小的電流、高焊速、多層多道焊。預(yù)熱溫度選擇上應(yīng)采用就高原則，對于焊接性能較差的鋼材，應(yīng)該通過預(yù)熱的方式來預(yù)防冷裂紋的出現(xiàn)。兩種鋼一種需要預(yù)熱，一種不需要預(yù)熱，在焊接時，就應(yīng)該采用預(yù)熱措施。比如珠光體耐熱鋼需要預(yù)熱和低碳鋼不需要預(yù)熱，就應(yīng)該按珠光體耐熱鋼的預(yù)熱溫度進(jìn)行預(yù)熱。如果一種鋼預(yù)熱溫度較高，另一種相對較低，進(jìn)行焊接時就應(yīng)按照較高的溫度進(jìn)行預(yù)熱。

2.4 正確執(zhí)行焊接工藝規(guī)程

壓力容器異種鋼焊接工藝規(guī)程是進(jìn)行焊件加工和實(shí)踐要求的參考文件，可確保由熟練焊工進(jìn)行質(zhì)量再現(xiàn)，也是焊接工藝人員對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查的參考標(biāo)準(zhǔn)。對于一些產(chǎn)品的具體焊縫，必須應(yīng)用理論實(shí)踐專業(yè)知識設(shè)計(jì)出合理、科學(xué)的工藝規(guī)程，將工藝規(guī)程下發(fā)到焊工手中，而焊工必須嚴(yán)格的按照工藝規(guī)程中規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行焊接，決不能按照工作習(xí)慣進(jìn)行操作，確保焊接質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器異種鋼焊接過程存在很多問題，通過解決問題才能夠讓產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。相關(guān)技術(shù)人員還需要就其解決路徑進(jìn)行分析研究，使得焊接質(zhì)量提高，使用壽命增加，經(jīng)濟(jì)成本降低。

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