陈福姗

（瑞福莱暖通设备(上海）有限公司，上海 201408）

压力容器是一种密闭容器，其中含有的化学反应物质大多是气体或液体，且其内的压力高于大气压。压力容器氛围反应容器、分离容器、储运容器和换热容器等等类型，这些容器不同于常压容器，其工作所需的条件更为严苛。在制造此类容器的过程中，最重要的环节是焊接，因为这一步骤直接影响着容器的使用寿命和工作性能。

1 控制压力容器焊接质量的重要性

压力容器属于承压特种设备的范畴，因为此类容器在工作过程中需要高温高压的条件，因此一旦安全性能受损，则可能导致严重的安全事故，造成人身财产损失。压力容器在制作的过程中，核心环节在于焊接环节，因为这一环节能够对压力容器的质量和工作性能产生直接的影响。从一定程度上讲，压力容器的质量几乎完全取决于制造人员的焊接水平。在焊接过程中，材料的使用、技术的成熟度、设备本身的性能等也能够决定焊接的质量。因此，在进行压力容器的焊接环节时，制造人员应当做好充分的准备，严格控制焊接质量。

2 压力容器焊接过程中存在的问题

2.1 压力容器的内部或者外部表面存在外观上的缺陷

压力容器由多个部件构成，因此，在组装时难免发生错边和角变形等现象，这是因为两个工件可能存在着厚度方面的差异，因此错边和脚变形难以避免。如果缺陷幅度较小，其造成的影响可以忽略不计，但若几何缺陷严重，则可能因过于集中的几何应力而导致容器无法安全运转。同时，在焊接的过程中，过大的电流可能导致局部温度升高过快，此时，若焊接角度出现偏差或运条速度过快，则可能导致焊件融化，若填充金属不能及时补充被融化的焊件，则会导致焊缝边缘的凹陷，甚至影响压力容器的正常运作。因此，在进行容器部件的焊接过程中，制造人员应当控制运条速度和焊接角度，并且根据实际情况调整焊接电流，避免在焊接时造成焊件融化的现象。

2.2 压力容器焊缝内部存在缺陷

焊缝内部如果存在点状或条状的夹渣，会导致焊缝中产生气孔（如图1），甚至导致容器产生裂纹，从而对其安全性能造成影响。夹渣即焊接过程中遗留于焊缝的熔渣，包括金属和非金属两种。如果制造人员没有及时清洁坡口边沿，则可能导致水分、油渍或金属锈斑的存留；如果制造人员在烘焙焊条和焊剂时未能依据工艺规范进行，则可能造成焊芯锈蚀、药品脱落等现象，这些都是熔渣的产生原因。熔渣会导致焊接熔池中积存大量的气泡，进而在熔质凝固后产生气孔。气孔会严重降低焊缝的强度，因为它会导致焊缝的金属致密性降低。此外，如果焊接温度与强度不足，还会导致未焊透、未熔和等现象。前者的发生原因是焊接电流小、速度快或者钝边太厚。未焊透、未熔和现象会熬制焊缝的连续性出现问题（如图2），导致焊缝突变甚至断裂，进而会使压力容器的部件焊接部位产生裂纹。

图1 压力容器焊接气孔和夹渣缺陷

图2 压力容器未焊透与未熔合缺陷

2.3 压力容器焊缝表面存在缺陷

焊缝裂纹是压力容器焊接过程中不容忽视的现象，因为此类缺陷可能造成压力容器工作性能的降低，甚至出现安全事故。焊缝裂纹的类型包括热裂纹和冷裂纹两种。导致焊缝裂纹出现的始动因素是低熔点杂质在焊接熔池中的出现。这种杂质会在外界焊缝金属凝固收缩以及拘束应力的作用下成为结晶中心，因为其本身具有强度低、凝固慢等特点，因此，容易在凝固过程中裂开，导致焊缝金属在固化的过程中出现裂纹，这就是热裂纹产生的原因。通常情况下，焊缝表面的中心位置更容易出现裂纹（如图3），而这一部位的裂纹对容器质量的影响最大。

3 控制压力容器焊接质量的有效策略

3.1 严格把控焊接材料

图3 压力容器焊缝区裂纹

在进行压力容器的焊接工艺时，制造人员应当重视对焊接材料的选择，因为材料是决定焊接质量的独立影响因素，其独立于焊接技术和工艺之外。因此，在焊接工作正式开始前，应当首先对焊接材料进行遴选。能够纳入选择的焊接材料应当具有专业认证的合格证书，且符合国家对焊接材料的各项标准和要求。与此同时，在选择焊接材料时，还应当考虑待焊接压力容器本身的力学设计、工作性能和实际用途，焊接材料应当与这些因素相匹配，避免材料之间互不相容。在购买焊接材料时，应当及时检查其是否具备质量证书，且能否符合国家对此类材料的相关要求，并且在材料投入使用前，应当对其各项信息进行再次的核查。

焊接材料的选择工序、保管环节和领用环节都是材料质量控制过程的重要组成部分。购入焊接材料后，应当对其进行随机抽样，再次检查其质量和使用性能，并且将检查合格的材料依据相应的管理办法办理入库手续。在入库后，应当按照材料本身的类型、批号等分类条件对其进行归类存放，以便于后期取用。在焊接工作开始前，应当以规定的温度与实践对焊条和焊剂进行烘干和保温，因为刚从烘箱中取出的焊条会因药皮的吸水性而出现表面湿润的现象，这一现象对焊条质量的影响较大。因此，焊接材料应当随用随取，若没有一次性用完所有取用的焊接材料，剩余部分应当及时入库。

3.2 焊接工艺控制

在压力容器焊接过程开始前，应当对受压和非受压元件，以及其他焊接元件进行工艺评定，即首先了解各种焊接元件的具体焊接方式、木材厚度，以及焊接之前是否需要预热等等，并且评定其工艺过程，通过此步骤后方可开启焊接工艺。在进行焊接的过程中，接头的性能会受到焊接线能量和规范参数等系列因素的影响，小线能量的焊接方式适用于不锈钢、低温钢和低合金高强钢的焊接。在焊接时应当首先进行预热，以避免焊接后产生裂纹。层间温度控制、焊后还冷等方式也有助于避免裂纹的产生。焊接电流、电压与速度也是焊接质量控制的重要方面，这些因素都可能导致焊缝质量的损害。例如，若焊接电压较低但电流较大，则可能导致焊缝的深度增加、宽度减小，进而导致焊接部件容易脱落，此时，应当及时对电流大小进行调整，以避免安全隐患的出现。

3.3 焊接后质量控制

焊接流程结束后，应当及时对焊接的成果进行检验。影响焊接质量的因素包括自然和人为因素两种，这些因素都应当纳入检验的范围。为提升压力容器的工作性能，应当对焊接完成后的容器进行全面检查，检查的精细程度能够对压力容器的质量和工作能力产生极大的影响。为判断焊接质量，应当进行按揭后检验，包括外观检验、无损探伤和耐压检验三种方式。其中，无损探伤的作用是对材料内部的、肉眼不可见的裂纹进行探查，避免残余应力等对容器质量造成影响。外观检测的含义是对压力容器的外观进行检查，以排除其肉眼可见的表面缺陷，若压力容器未焊透或未融合，则应当及时检验容器的尺寸，以判断其各项指标参数是否符合相应的规范。若尺寸不符合规范，则应当对其进行及时返修，不得抱有侥幸心理。若容器出现裂纹，也应当对裂纹的尺寸进行测量，若在标准范围之内则可以借助打磨对其进行磨平，若裂纹尺寸超出标准范围，则应当进行补焊。上述三种质量检测方式能够对焊接完成后的压力容器进行及时的质量检查，以排除可能的安全隐患。

3.4 做好焊接技术人员培训工作

除了上述质量控制措施，制造厂还应当做好焊接技术人员的培训工作，因为焊接技术人员的专业水平将直接影响压力容器的质量和工作性能。在培训开始前，应当首先审查焊工的工作资质，保证其具备足够的知识储备和实践技能。在培训过程中，应当细化工作流程与细节步骤，以使参与培训的技术人员得到切实的技术能力提升。

4 结语

在压力容器的全部制造工艺流程中，焊接工作是重要的组成部分，因此，应当对容器的焊接质量进行控制。当下，我国的压力容器焊接流程存在一系列的问题，为切实解决这些问题，应当对焊接材料和工艺进行有效的管控，并且在焊接结束后，也应当对压力容器进行进一步的质量检测，以免安全隐患的出现，此外，还应当开展针对焊接技术人员的培训工作。只有如此，才能不断提升我国压力容器的质量、规避系列安全隐患，提升焊接技术的市场竞争力，并进一步推动工业化的进程。