试述压力容器异种钢焊接常见缺陷及预防

2017-03-03郭启伟锦州石化工程公司辽宁锦州121000

化工管理 2017年6期

郭启伟(锦州石化工程公司,辽宁锦州 121000)

试述压力容器异种钢焊接常见缺陷及预防

郭启伟(锦州石化工程公司,辽宁锦州 121000)

石油化工行业中非常重要的设备便是压力容器，其能够在高温、高压的环境中得以更好应用，对于促进石油产业的进步具有重要推动作用。而异种钢焊接过程中存在的各种焊接缺陷，对其进行预防和解决就显得尤为重要。基于此，本文就压力容器异种钢焊接常见缺陷及预防进行分析研究，以供参考。

化工压力容器；焊接质量；焊接缺陷；控制措施

异种金属在性能上差别很大，焊接接头区域存在着化学成分、力学性能和应力分布的不均匀性等。异种钢焊接时必须合理选择焊材和工艺，严格控制焊接缺陷及焊缝稀释率，以保证接头的各种性能指标。

1 压力容器常见的焊接缺陷及原因

1.1 尺寸不合理

外形高低不平、焊波宽度不一及角焊缝单边或下陷量过大等称为焊缝尺寸不合理，产生的原因包括：坡口角度不当或装配间隙不均匀；熔渣的熔点和粘度高低参数不合适；焊接电流过大或过小，焊速不均，焊条角度不当等。

1.2 咬边

由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后，没有得到焊缝金属的补充而留下缺口，从而消弱了受力面积，使接头强度降低造成应力集中。产生原因一般由于电流过大，电弧过长，运条速度或角度不当引起。

1.3 气孔

由于焊接产生气体来不及溢出而在焊缝内部或表面形成孔穴。产生的原因包括以下几方面：电压偏高，电弧过长，焊速过快，电流过小；焊件表面油锈未清除干净；预热温度过低；未将引弧和熄弧位置错开；采用交流电源等。

1.4 夹渣

夹渣是金属内部或融合线处存在非金属夹杂物。产生原因包括：多层焊时每层焊渣未清除干净；坡口角度设计不合理；焊缝的熔宽与熔深之比过小；焊接电流过小，焊速过快等。

1.5 未焊透

母材或母材与熔敷金属之间存在局部未融合，它对应力集中及疲劳强度等性能影响较大。其产生原因包括：坡口角度小，钝边大，间隙小；焊条角度不正确；焊件上有锈未清除干净；电流过小、电压过低、焊速过快、电弧过长，有磁偏吹等。

2 压力容器异种钢焊接常见缺陷预防措施

2.1 合理选材

压力容器异种钢焊材的选择是进行焊接的关键所在，焊接接头的质量及使用性能都是和焊材有着重要的关系。本着合理、科学、有效的选材原则，在选用上应遵守以下几部分：

（1）碳钢与低合金钢焊接时，一般要求焊缝金属或接头强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用焊条的熔敷金属强度不低于较低侧母材强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度较低的焊材选用。同时为了防止焊接裂纹，应按强度高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。

（2）低合金钢与奥氏体不锈钢焊接，应按照熔敷金属化学成分限定值来选用焊条，一般选用铬镍含量高、塑性、抗裂性好的奥氏体钢焊条，按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。

（3）不锈复合板焊接应按基层、过渡层、复层要求选用不同种焊条。对基层（碳钢或低合金钢）焊接，选用相应的结构钢焊条；复层应选用相应的奥氏体钢焊条；过渡层必须考虑基层材料稀释作用，选用铬镍含量高、塑性和抗裂性好的奥氏体钢焊条。

2.2 设计合理的坡口形式

异种钢焊接在坡口形式上应采用降低焊缝金属的稀释率，尽可能选择对接焊缝，不留尖角、缝隙。加大坡口角度可以增加焊丝熔入焊缝，降低熔合比。坡口形式通常选用GB/T985中的形式，复合板材料选择NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》中的形式，这些都可以采用V形、V和U联合形坡口、X形。另外，在复合钢板焊接时，可以在接头侧通过机加方式，削薄基层金属，这样可以保证焊接复层及过渡层时，使过渡层焊缝金属过渡到基层中去，保证复层焊接质量，确保使用性能。

2.3 选择合理的焊接工艺参数

异种钢焊接工艺参数的设定与熔合比有着重要关系。异种钢焊接所规定的熔合比较小，应采用小线能量进行焊接，一般采用较小的电流、高焊速、多层多道焊。预热温度选择上应采用就高原则，对于焊接性能较差的钢材，应该通过预热的方式来预防冷裂纹的出现。两种钢一种需要预热，一种不需要预热，在焊接时，就应该采用预热措施。比如珠光体耐热钢需要预热和低碳钢不需要预热，就应该按珠光体耐热钢的预热温度进行预热。如果一种钢预热温度较高，另一种相对较低，进行焊接时就应按照较高的温度进行预热。

2.4 正确执行焊接工艺规程

压力容器异种钢焊接工艺规程是进行焊件加工和实践要求的参考文件，可确保由熟练焊工进行质量再现，也是焊接工艺人员对产品进行质量检查的参考标准。对于一些产品的具体焊缝，必须应用理论实践专业知识设计出合理、科学的工艺规程，将工艺规程下发到焊工手中，而焊工必须严格的按照工艺规程中规定的参数进行焊接，决不能按照工作习惯进行操作，确保焊接质量。