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压力容器焊接缺陷防治措施

浏览次数: 发布日期:2020-06-27 23:34

搅拌式反应釜列管式冷凝器列管式换热器)专业生成厂家无锡天骥化工设备2020年6月27日讯  压力容器在石油化工、能源、储存等工业领域发挥着重要的作用,一旦压力容器的质量出现问题,常常会引起重大的经济损失甚至人员伤亡。在制造压力容器的过程中,焊接质量是否合格会直接影响压力容器的结构强度和气密性。因此,压力容器的焊接过程中一旦出现焊接缺陷,将会降低压力容器的使用效果,并为日后的使用埋下一定的安全隐患。所以,压力容器的焊接必须采取有效措施防范各种焊接缺陷的出现,如焊接气孔、焊缝夹渣、焊缝未融合等。

关键词:压力容器;焊接;常见缺陷;防治措施

1压力容器内外的几何缺陷

1.1错边与角变形缺陷

错边缺陷是焊接时的常见缺陷,既需要焊接的两个工件在厚度方向上存在一定的错开。错边与角变形是压力容器焊接时典型的几何缺陷,常常出现于组装的过程中。错边与角变形缺陷会造成压力容器的应力集中,使其在使用时容易出现安全问题。

1.2咬边缺陷

咬边缺陷即沿着焊趾在容器主体部分上出现的凹陷或者沟槽。当焊接电流过大或者运条速度过快,再或者电弧过长,焊条的使用角度存在问题时,都会引发咬边缺陷的产生。此外,使用埋弧焊时,焊接的速度一旦过快,焊机的运行轨道不平整也会导致焊接工件熔化,从而造成焊接深度过深。如果填充金属没有及时地填充完整,也会导致焊缝出现一定的咬边。焊缝的咬边减少了压力容器的工作面,在咬边的地方会出现应力集中的问题,进而容易导致压力容器出现使用问题。

2常见的压力容器焊接缺陷及其成因

2.1焊接气孔

焊接气孔常见于焊接操作的过程中,主要是由于熔池中含有的气泡未能在填充金属凝固前逸出,从而导致空穴的形成。此外,还有其他几种主要因素也会导致焊接气孔的出现。第一种便是坡口边缘没有进行彻底的清洁,残留有水渍、油渍、污物或锈蚀痕迹等。第二种是焊接操作之前,焊条和焊剂的保存没有严格地按照操作要求进行,从而导致焊条的焊芯发生了锈蚀现象或者致使药皮出现了变质、剥离。第三种则是因为熔渣过于黏稠,导致气泡逸出的难度大大增加,从而滞留在焊缝中。第四种是使用低氢型焊条进行焊接操作时,焊接速度过快或电弧长度过长,也容易形成焊缝气泡。

2.2焊缝夹渣

焊接夹渣缺陷是指焊接工作结束后,焊缝中存在残留的熔渣,焊接母材的杂质、焊条的药皮以及没有完全熔化的焊剂都可以变成杂质形成夹渣。焊缝夹渣的存在影响了压力容器的焊接质量,可以导致焊缝气密性和焊接强度大大降低。造成焊缝出现夹渣的原因主要有以下几种。首先,氧割或碳弧气刨焊缝的边缘时,焊接电流的电量较小,焊接过于快速会造成熔渣不易浮出熔池,从而形成夹渣。其次,焊接构件的坡角没有进行合理科学的设置也容易造成焊缝存在夹渣。第三,压力容器的焊接操作在使用酸性焊条时,必须确保焊条的摆动方式和摆动速度以及使用电流的大小严格按照操作要求进行。如果未能控制好焊条的摆动方式与速度,焊接电流也未能达到使用标准,必然会造成焊缝夹渣问题。

2.3未焊透与未熔合

未焊透缺陷是指压力容器需要焊接部分的接头根部,在焊接过程中没有能够全部熔透,而未熔合缺陷则是指焊接工件和焊缝之间存在着没有经过彻底熔透的部分。未焊透和未熔合的存在会导致压力容器的焊接工艺存在严重的质量问题。焊接工件过小的装配间隙和不合理的坡口角度会造成这些缺陷的出现。此外,不合适的焊条直径、焊接速度、焊接用的电弧、焊接电流也会不同程度的导致未焊透与未熔合缺陷的发生。如果在焊接中有未及时清理掉的杂质混入焊接金属中,也会在一定程度上引发焊接未焊透或未熔合的问题。

2.4裂纹缺陷

裂纹缺陷在压力容器焊接时是一种非常严重的缺陷问题。一旦出现焊接裂纹,会严重威胁压力容器的结构安全性,导致容器结构被破坏的几率大幅增加。因此,焊接裂纹是压力容器焊接操作过程中需要杜绝的一种缺陷。除了需要采取各种有效措施防止焊接裂纹的出现外,还要在压力容器焊接完成后进行严密的检查工作,排查焊缝是否存在裂纹。一旦发现焊缝裂纹的存在,必须及时进行清除,同时进行必要的修补工作,确保压力容器不存在各种安全隐患。焊接裂纹主要分为热裂纹与冷裂纹。其中,热裂纹是指焊缝填充金属在凝固过程中出现的裂纹缺陷,也是较为常见的一种焊接裂纹。这种裂纹常常出现于焊接结束后,主要集中分布在焊缝的中心地带,分布方向常常沿着焊缝的长度方向,裂纹通常可以通过肉眼见到。热裂纹多见于裂缝表面,并具有氧化色彩。如果熔池中含有较多低熔点的杂质,由于其凝固时间比焊接金属晚,便容易导致焊缝热裂纹的出现。此外,如果焊接工件和所用的焊条中含有较多的铜或硫杂质,也会增加热裂纹的产生几率。

3压力容器焊接缺陷的主要防治措施

3.1针对焊接气孔缺陷的防治

焊接气候缺陷的发生几率在压力容器的焊接过程中较大,且易造成更多严重的使用问题。因此,需要在焊接时采取必要的措施消除气孔。为此,在正式焊接前需要做好焊接准备,确定正确的焊接电流、焊接速度、熔渣的黏稠度和其他焊接参数。然后进行必要的清理工作,确保坡口边缘被清理干净,以防止水渍、油渍、污物及锈蚀痕迹引发焊接气孔。在保存管理焊接材料和工具时,要烘干焊条和焊剂,避免焊条、焊剂受潮,影响其后续的焊接使用。在正式焊接时,要严禁使用任何出现质量问题的焊条。使用低氢型焊条进行压力容器的焊接工作时,要根据实际的焊接情况对焊接速度和电弧的长度进行适当调整,以防止错误的焊接操作影响焊接工件的焊接质量。

3.2针对焊缝夹渣缺陷的防治

焊缝夹渣属于压力容器焊接工作中的深埋缺陷,这一缺陷的清理工作需要根据夹渣问题的严重程度进行判断。当焊缝夹渣出现较大规模的扩展现象时,必须马上对夹渣采取相应的处理措施,以防止夹渣对压力容器的使用造成更大的危害。清理夹渣时,主要采取以下几种措施。第一,清理需要焊接的工件,防止气孔的出现,同时选择最为合适的电流大小和焊接速度,对焊条的摆动方式和速度进行科学合理的设置。第二,合理地调整焊接坡口的大小尺寸,确保坡口质量不会对焊接工作造成不利的影响。同时,必要的清理工作要落实,最大限度地防止焊缝中出现熔渣。压力容器需要多层焊接时,要实时、密切地关注坡口两侧的熔化情况,并根据实际的熔化情况做出相应的调整。同时,还要及时清理掉每层因焊接而出现的焊渣。压力容器的封底焊接必须对焊渣进行全方位的清理工作,最大限度的减少焊缝中可能出现的焊渣。

3.3针对未焊透和未熔合问题的防治

使用自动焊接或手动焊接时,非常容易出现工件未焊透的情况,在填充金属与工件坡口的连接处则容易出现为熔合的问题。对此,首先要确保焊接坡口的尺寸和角度符合科学的焊接操作标准。其次,做好焊件坡口的清洁,除了坡口杂质外,出现的氧化层也要马上清理。再次,要以合适的焊接电流和速度进行焊接工作。最后,要如同防治夹渣缺陷一样,详细地检查和清理压力容器的封底焊接工作,同时控制好所用焊条的摆动方式。

3.4针对裂纹缺陷的防治

由于焊接裂纹的危害性较大,且造成裂纹的原因较为复杂,多数为不可预见性的因素,所以,针对焊接裂纹的防治工作需要提起足够的重视。为了防止压力容器出现焊接裂纹缺陷,首先要做到的就是采取严格的控制措施,对焊接工艺进行科学的管理和选择,确保焊接时使用正确的焊接工艺,同时还要尽可能的延缓金属的冷却速度。此外,焊接时要尽量使用多层次小电流的焊接方式,此举可以大幅减少焊缝中心可能出现的裂纹。

4结语

本文主要简述了造成压力容器焊接缺陷的主要因素,并针对焊接缺陷的特点分析了相应的防治措施,但是在实际的容器焊接过程中,还有很多不确定性的引发焊接缺陷的原因。通过科学合理的防治措施,大家可以有效的减少并消除大部分的压力容器焊接缺陷,但依然还要根据现实情况,分析焊接缺陷的具体成因,才能准确分析出防治缺陷的措施,才能确保压力容器的制造质量,为压力容器的使用提供安全上的保障。

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编辑:李子正 赵一恒 单位:唐山市冀东油田机械有限责任企业

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