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1、压力容器焊接缺陷的成因和防治措施探析 摘 要 压力容器焊接是保证压力容器气质量的关 键。本文就常见的压力容器焊接缺陷的成因进行分析,进而 提出防止措施。关键词 压力容器 焊接缺陷 防止措施 压力容器焊接质量是保证压力容器气密性和强度的关 键。为保证压力容器安全正常运行,必须保证压力容器焊接 质量,否则将可能发生泄漏甚至人身安全的事故。实践必须 防治产生焊接质量缺陷,因此本文对压力容器焊接质量缺陷 的成因和防治措施进行探析。1、常见质量缺陷 压力容器焊接质量缺陷种类很多,按其位置不同可分 为外部质量缺陷和内部质量缺陷。1.1 焊接外部质量缺陷1.1.1 错边和角变形错边是指两个焊接工件在厚度方向
2、上错开一定位置。 错边和角变形属于几何缺陷,一般是在组装时产生。应力分 析表明错边和角变形常引起应力集中,严重时会造成压力容 器的使用安全。1.1.2 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。产生咬边的原因 是操作方法不当,焊接规范选择不正确,如焊接电流太大、 电弧过长、运条方式和角度不当、坡口两侧停留时间太长或 太短;埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因,均有产生咬边的可能。 焊缝咬边减小了母材接头的工作面 ,在咬边处 造成应力集中会引发压力容器事故发生。1.2 焊接内部质量缺陷1.2.1.气孔气孔是指在焊接时 ,熔池中的气泡在凝固时未能
3、逸出而 形成的空穴。产生气孔的主要原因有:电弧保护不好,弧太 长;焊条或焊剂受潮, 气体保护介质不纯; 坡口清理不干净。 由于气孔的存在 ,使焊缝的有效截面减小 , 过大的气孔会降低 焊缝的强度 ,破坏焊缝金属的致密性。1.2.2.夹渣 夹渣是残留在焊缝中的熔渣。其形状有点状、条状、 链状、密集夹渣,易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑 过渡的部位, 焊道形状突变, 存在深沟的部位也易产生夹渣。 产生夹渣的原因熔池温度低(电流小) ,液态金属黏度大, 焊接速度大,凝固时熔渣来不及浮出;运条不当,熔渣和铁 水分不清;坡口形状不规则,坡口太窄,不利于熔渣上浮; 多层焊时熔渣清理不干净。 在使用酸性
4、焊条时 ,由于电流太小 或运条不当, 或使用碱性焊条时 ,由于电弧过长或极性不正确 均会造成夹渣。进行埋弧焊封底时 ,焊丝偏离焊缝中心 ,也易 形成夹渣。其危害较气孔严重,因其几何形状不规则尖角、 棱角对机体有割裂作用,会降低焊缝的强度和致密性。1.2.3 未焊透、未熔合 未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透而留下的部分 , 未熔合是一种常见的缺陷 ,是指熔焊金属与基体母材或与相 邻焊道间及焊缝层间的局部残留间隙。未焊透和未熔合缺陷 一般存在于焊缝坡口的中部 ,离表面较深 , 断面形状呈椭圆或 不规则形状。 未焊透或未熔合是比较严重的焊接缺陷 ,使工作 面积减小,尖角易产生应力集中,常常会出现间
5、断或突变 , 使焊缝的焊接强度大大降低 ,也容易产生裂纹, 从而发生安全 事故。未焊透和未熔合的产生原因主要是坡口角度小,间隙 小,钝边太大;电流小,速度快来不及熔化;坡口或焊道有 氧化皮、熔渣等,一部分热量损失在熔化杂物上,剩余热量 不足以熔化坡口或焊道金属;焊条或焊丝的摆动角度偏离正 常位置,熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部 分,容易产生未熔合。1.2.4 焊接裂纹 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,材料的原子 结合遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有 尖锐的缺口和长宽比大的特征,易引起较高的应力集中,而且有延伸和扩展的趋势,所以是最危险的缺陷。按裂纹形成 的条件,
6、可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四 类。其产生的主要原因是焊接熔池中存在低熔点杂质,由于这些杂质熔点低 ,结晶凝固最晚 ,凝固后的塑性和强度又极低; 焊件及焊条内含硫、 铜等杂质多时; 收弧过于突然 ,在形成的 凹坑上产生裂纹。2、压力容器焊接质量缺陷的防止措施2.1 错边和角变形 错边和角变形常会引起几何应力集中,产生附加弯曲 应力。错边和角变形在制造大型压力容器过程中很难避免 , 而且完全消除也较困难。正确的处理方法是要严格执行压力 容器制造标准 ,把焊接缺陷限制在条件允许的范围之内。2.2 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
7、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; 焊条 摆动时 ,在坡口边缘运条稍慢些中间运条速度要快些, 焊条角 度适当。2.3 气孔 预防产生气孔一是设法杜绝有害气体来源,不让气体 进入熔池;二是一旦气体进入熔池,就想办法保证液态金属 有足够的高温停留时间,使进入的气体外溢。具体措施:一 控制气体来源。焊条防潮和烘干。加强对焊件表面的清理工 作,如焊件表面的油污、氧化膜等;二加强防护。如起弧接头 时 ,焊条端头药皮熔化不好、保护差 ,易产生气孔 ,要有足够的 加热; 三正确选用焊条。 焊条应符合国家标准 ,要有质量保证 书。特别重要的焊件或对焊条有怀疑时 ,应进
8、行复验; 四选择 低氢焊接方法。 不论是酸性焊条还是碱性焊条 ,均推荐采用直 流反接法进行焊接;五严格按焊接工艺规程调节焊接规范 等。2.4 夹渣 防止夹渣产生首先应提高焊接操作技术,焊接过程中 始终要保持熔池清晰、熔渣与液态金属良好分离;彻底清理 坡口及两侧的油污、氧化物等;按焊接工艺规程正确选择焊 接规范;选用焊接工艺性好、符合标准要求的焊条;接头时 要先清渣且充分加热 ,收弧时要填满弧坑、将渣排出。2.5 未焊透或未熔合 防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸,合理选用焊接电流和速度 ,坡口表面氧化和油污要清除干净 ;封底 焊清根要彻底 ,运条摆动要适当 ,密切注意坡口两侧的熔合情
9、况。2.6 焊接裂缝为防止焊接裂缝,焊前认真组装 ,检验组装质量合格后 再焊接。定位焊焊缝要焊透焊牢 ,对过高的定位焊缝 ,要磨修 好再焊。不使用偏心焊条 ,防止电弧偏吹 ,始终保持好焊条角 度。运条速度要均匀 ,安排多层焊时每层厚度要合适 ,加强操 作技术练习 ,提高操作水平等。 当焊件拘束度大时将预热温度 相应提高; 严格控制焊接参数 ,减慢冷却速度适当提高焊缝系 数,尽可能采用小电流多层多道焊以避免焊缝中心产生裂纹; 认真执行工艺规程 ,选取合理的焊接程序 ,以减小焊接应力。3、结束语 通过对压力容器焊接质量缺陷产生的原因、影响的分 析,以理论为基础,联系多年的实践,找到切实有效地防止 措施,应用于实践并取得较理想的效果,保证了焊接质量。参考文献1 常引娣。 谈压力容器焊接中常见缺陷的成因和防止措施J.科技信息,2007(29)2 董建峰等 .压力容器焊接质量缺陷成因及控制措施 J. 中国高新技术企业, 2008( 16)3 陈风元 .浅淡常见手工电弧焊夹渣气孔表面缺陷及防 止措施 J. 黑龙江科技信息, 2008( 07)4 顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施J.科技信息, 2007(36)