张占涛

摘 要：在现实生产中，许多企业的质量管理仍然停留在只进行焊后检查这一环节上，这不利于焊接质量的提高。在管理中应加强下道工序是上道工序的客户这一理念，加强过程中的质量控制。只有对承压类设备焊接过程中这些容易忽视的问题，引进足够的重视，使其都得到了有效的控制，制造（安装）质量才能得到进一步的提高。

关键词：承压设备；焊接；质量

1 前言

承压设备是在生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险的特种设备。承压设备的制造（安装）主要是通过焊接连接的，因此焊接质量的好坏直接影响承压设备的制造（安装）质量。虽然制造（安装）单位对于焊接有一套焊接质量控制系统，但在焊接材料选择、角焊缝的焊接及坡口制备、组装方面仍然存在一些容易忽视的问题。

2 焊接材料选择

焊接材料的选择是等强度原则，如果选择不当，就会造成焊接接头强度与塑性、韧性匹配失调。我 国 承 压 设 备 所 使 用 的 焊 接 材 料 标 准 主 要 有：GB/T5117-1995《碳钢焊条》、GB/T5118-1995《低合金钢焊条》、GB/T983-1995《不锈钢焊条》、GB/T14958-1994《气体保护焊用钢丝》、NB/T47018.1 ～ 47018.7-2011《承压设备用焊接材料订货技术条件》等。

3 角焊缝焊接

角接焊缝与对接焊缝在受力、焊接、检验方面存在较大的差异，因此角焊缝是承压设备制造中的薄弱环节。

3.1 在受力方面，角焊缝受力状况相对于对接焊缝差得多

（1）角焊缝一般位于承压设备结构不连续部位，例如接管与筒体连接焊缝，受到较高的局部集中高应力。对接焊缝一般位于承压设备的壳体上，所受的力与壳体相同，且受力均匀。（2）角焊缝不仅要受到拉伸应力的作用，还要受到弯曲应力和剪切应力的作用。对接焊缝一般只受到拉伸应力的作用，受力比较简单。（3）角焊缝多位于开孔等部位，加工尺寸难以达到规定的要求，易产生较大的装配残余应力。对接焊缝的组对可通过制造公差保证，装配的自由度较大，拘束度小，装配所产生的残余应力较小。

3.2 在焊接方面，角焊缝焊接质量较难保证

（1）母材不等厚度的角焊缝，厚度差可达几倍甚至十倍，焊接时既要考虑厚板的熔透，又要考虑薄板的过热等，焊接工艺较难控制。对接焊缝两边的母材相等或厚度差很小，焊接工艺比较容易控制。（2）异种材质的角焊缝，焊材选择较困难，须要较合适的焊接工艺才能保证异种钢的焊接质量。对接焊缝两边的母材一般为同种钢，焊接质量容易控制。（3）多种坡口型式的角焊缝，坡口加工多采用手工切割，加工尺寸不易达到规定的要求，坡口大小不等，宽窄不一，质量较差，给焊接带来较大的困难。对接焊缝一般为双面焊的坡口型式，坡口采用机械加工，易达到规定的尺寸和要求。

3.3 检验方面

角焊缝较难进行焊缝内部无损探伤检验，焊缝内部缺陷不易准确消除。对接焊缝可以进行无损探伤，焊缝内部缺陷能够及时清除。

4 坡口的制备与组装

4.1 坡口的尺寸对焊接质量的影晌

坡口的尺寸主要指坡口角度、钝边尺寸，对U形坡口还包括圆弧R的尺寸。坡口一般用机加工或火焰气割而成，机加工坡口质量好，但成本高；火焰气割坡口成本低，方便易行且用途广泛，但是质量难以控制，因此气割完毕后需要修整。

（1）不正确的坡口角度。坡口角度不合适会对焊接质量产生不同程度的影响。①坡口角度过大。表面上看，只是会造成填充金属增多，焊接时间变长，增加生产成本，增大了焊接变形。需要进行焊后校形，会增加很高的校正成本，其成本甚至会高于焊接成本。②坡口角度过小。容易造成熔深不足，甚至夹渣。熔深不足会影响焊缝的有效厚度，从而降低焊缝强度。还容易产生裂纹。这一问题不是孤立存在的，它还和焊接电流大小，焊缝成形系数等密切相关。这是因为：焊缝液态金属的凝固是由于母材的冷却作用引起的，并沿着焊缝金属两侧向里发展，最后凝固的液体金属位于焊缝中心线的平面上，如果焊缝深度大于焊缝面的宽度，焊缝表面会先于焊缝中心固化，这样其收缩力就会作用在半液态的焊缝中心上，因而产生中心裂纹。

（2）不正确的坡口尺寸。坡口尺寸主要是指钝边尺寸，对于U形坡口还包括圆弧的尺寸。①钝边。钝边不合适会对焊接质量造成影响，过小容易造成烧穿，过大容易造成未焊透。如果接头两侧的钝边同时过大或过小还比较容易处理，可以通过调节电流来控制熔深。但如果出现一侧钝边大，另一侧钝边小，就比较麻烦，选用小电流，就会未焊透，选用大电流，就会烧穿，这种情况在单面焊双面成型的焊接工作中应引起足够的重视。②U形坡口圆弧的尺寸。这种坡口比较节约焊材，但圆弧的尺寸必须保证焊条或焊丝能够伸到坡口底部进行焊接。③选择正确的坡口形式。常用的坡口形式中，U形坡口最节约焊材，一般要求用机加工的方法；V形和双V形坡口使用最广，可以采用氣割方法，但不能严格地保证尺寸，采用气割方法时，应注意下料时控制尺寸，焊接前还要进行检查，以便选择正确的工艺参数进行焊接；对于只允许单面焊接的焊缝，可以考虑采用单面焊双面成型的坡口形式，这种坡口形式对坡口尺寸精度和焊工水平要求较高，因此，如果条件允许，也可以考虑采用加垫板形式的单面焊接，这种坡口形式对坡口尺寸精度和焊工水平要求不是很高。

4.2 接头的组装对焊接质量的影响

在生产中，最难控制的就是组装带来的质量问题。（1）错边。错边是接头组装的常见问题，一般随板厚增大而增大，错边带来隐藏的危害就是错边会减少受力面积，产生附加弯曲应力，使其对裂纹十分敏感。（2）不正确的坡口间隙。坡口间隙过小会引起未焊透，过大会引起烧穿。虽然焊工可以根据坡口间隙的大小来调节电流、焊速来解决这一问题，但是所起的作用是有限的。在各种坡口形式中，单面焊接要求较严格。（3）组装前的清理工作。如果在组装后清理焊接接头，则坡口根部很难清理干净，因此，组装前就应该将坡口表面及两侧的水、铁锈、油污、积渣和其他有害杂质清理干净，组装后立即焊接。

5 结束语

在购买焊接材料时，首先要审查焊材的材料质量证明书，选择熔敷金属抗拉强度在规定值至规定值加100MPa之间的焊接材料，以保证最后的焊接质量。

为使角焊缝质量能得到有效的控制，建议：（1）在设计和制造中应将角焊缝作为重点质量控制部位，应将角焊缝质量与对接焊缝等同对待。（2）加强对角焊缝的结构设计。在设计中，应尽可能改善焊缝的受力，采用合理结构，保证角焊缝能焊透，提出合适的焊接方法、热处理要求及检验要求等。（3）制造中应按实际焊接情况，做好焊接工艺评定，并严格执行焊接工艺，加强对焊缝坡口的加工质量，尽可能采用机械加工，使坡口尺寸和表面质量达到规定的要求。对须要焊透的角焊缝可进行打底焊的清根。要提高角焊缝表面质量，消除表面的粗波纹和凹凸不平，尽可能平整光滑。选用优秀焊工焊接重要角焊缝。

参考文献：

[1] 罗晓明.特种设备焊接技术[M].机械工业出版社，2008.

[2] 桑卫军，赵淑珍，侯仰博.承压设备制造中应重视T形焊接接头和角接焊接接头的焊接质量[J].才智，2010.