摘 要：焊接工作作为压力容器制造过程中最为重要的施工环节，其质量的好坏从根本上决定了压力容器质量的高低。然而目前并没有一项技术能够在对压力容器进行检验时，能够对焊接的质量进行全面的检测，焊接的质量通过会体现在产品的整个制造过程中。因此对于压力容器而言焊接质量是其根本保证。本文针对压力容器中的焊接质量进行深入的分析，并从焊前准备、焊接质量控制以及焊接后检验与测试3个方面入手，旨在研究如何将压力容器中的焊接质量有效的提高。
关键词：压力容器；焊接质量；措施
0 引言
近年来，我国焊接技术的发展随着科技水平的提高也在不断的提高。目前我国是世界焊接生产大国，焊接技术作为压力容器制造过程中关键环节，与压力容器的质量有着直接的联系，因此保证焊接质量同时也在保障压力容器的制造质量。本文着重介绍了焊接在压力容器制造过程中的重要性，并就压力容器中存在的不足之处，提出有效的改善措施。
1 焊接在压力容器制造过程中的重要性
焊接技术在压力容器生产的过程中发挥着重要的作用，不管是设计过程，还是制造过程亦或安装过程，都会用到焊接技术。此外，压力容器完成后的运行状态以及使用寿命等因素都会受到压力容器设计过程中选择的焊接接头以及焊接质量的好坏的影响。因此要求压力容器的焊接质量即要满足安全性的要求，同时也要具有经济性的特点。
对于压力容器而言，在其设计过程中最重要的2个因素，一是容器介质的特性，二是设计技术的相关参数。在考虑了这两个因素之后，才能选择压力容器制造所需要的材料，而这材料在选择过程中要结合材料介质的物理性能以及化学性能两个特性来确定材料，从而对压力容器每个主要的受压部件的焊接接头形式进行正确合理的选择。而这则是控制压力容器焊接质量最为关键的地方。此外，在设计压力容器的过程中，焊接接头的选择应当由经验丰富的施工人员进行选择，遮阳才能确保焊接接头的正确性。从而减少工人操作的难度，并在其他条件不变的基础上，确保焊接强度符合标准。另外，要对焊接工作中的标准十分熟悉，这样能够在面对突发情况或者出现问题时，根据标准选择合适的焊接接头以及焊接方式。
2 压力容器制造过程中焊接存在的问题
（1）几何缺陷是在焊接过程中最常见的问题，主要由错边以及角变形错边两种情况。错边产生原因在于组装压力容器时，产生的两个焊接在厚度方向上出现了错位，这一问题加大压力容器的应力，从而对其焊接工作埋下安全隐含。
（2）在焊接过程中，除了几何缺陷之外，表面缺陷也是其中最为严重的问题，表面缺陷中咬边问题会严重影响到焊接质量。咬边问题产生的原因主要是由于焊趾原因，从而导致母材部分出现凹陷或者沟槽。造成咬边出现的因素有许多中，焊接过程中电流过大或者是焊机轨道不平整是焊接的速度太快等，都会出现咬边情况，从而对焊接技术产生影响。
（3）焊接过程中还容器出现气孔，而气孔的产生主要是由在焊接过程中熔池里出现凝固时不能排除的气泡而产生的。气孔的出现对于焊缝的焊接轻度以及气密性都会带来不良的影响。而气孔的产生同样有许多的原因，例如焊接过程中，电弧过长，焊接速度过快；坡口有赃物等。
（4）在焊接过程中会出现夹渣，而夹渣的存在会降低焊缝性能，影响其疲劳强度，从而降低产品的使用寿命。
（5）焊接裂纹也是压力容器焊接中比较常见又最致命的问题，特别是对于一些焊接性能差的材料或异种钢对接材料出现的几率非常大。
（6）未焊透、未熔合等情况在压力容器焊接制造过程中，也是其中常见的问题。主要表现为接头根部不完全溶透等情况。
3 提高焊接质量的措施
综合上述的一些问题以及带来的严重后果，在压力容器制造过程中提高焊接质量显得尤为重要。
3.1 焊接前准备工作
从人、机、料、法、环5个方面进行检查、控制。
（1）焊工资格的检查。
检查焊工资格是否在有效期内，考试项目是否与实际焊接相适应。参与压力容器焊接工序的焊工，必须按照《特种设备焊接操作人员考核细则》（TSG Z6002-2010）取得相应的焊接项目资格，才能上岗，进行焊接操作。
（2）焊接设备的检查
常见的有氩弧焊机、埋弧焊机、焊接电源、焊条烘干设备以及焊缝热处理装置等设备，焊接设备的检查包括焊接设备的型号、电源极性是否符合工艺要求，弧焊电源、电缆、气管和送丝装置等焊接辅助工具，安全防护等是否完好齐全。此外，安装在设备上电流表、电压表，是否是在有效的检定周期内。合格的等辅助设施，能够为提高设备的工作效率提供有力的条件，从而为保证焊接质量以及焊接效率打下良好的基础。
（3）原材料的检查
所谓原材料，主要是指母材、焊条（焊丝）、焊剂、保护气体、电极等。使用之前需要检查合格证，及是否与国家标准或产品设计要求相符合，检查包装是否破损、过期等。尤其是要对母材、焊材的检查，看其执行标准是否符合规范和设计要求，还有焊材的保管也很重要，必须符合相关标准。压力容器的焊接质量与焊接材料的质量有着直接的联系，能够直接影响到压力容器的使用质量以及使用期限。因此要对焊接材料的使用进行严格的管理，通过完善的材料使用系统对其进行有序的发放使用或者回收。
（4）技术文件的检查
在焊接工序开始前，首先要有相应的焊接工艺和焊接工艺评定，检查焊接工艺评定是否能够覆盖到焊接工艺。另外，焊接工艺中焊接结构的设计是否合理、便于施焊，从而保证焊接质量。对于新材料、新技术、新工艺是否按照《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG R0004-2009）中1.9的内容进行技术评审。
（5）焊接环境的控制
焊接环境在焊接质量控制中也是最关键的一环，一般情况在车间内部生产压力容器时，焊接要注意防尘，相对湿度不能过大。焊接前后温度的控制要严格按照焊接工艺要求进行。具体要求可按照GB150.4-2011中7.1节的内容。
3.2 焊接中过程控制
（1）焊接工艺
焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范（电流I、电压V、线能量E焊接坡口、焊接顺序、焊接变形及焊接温度的控制。
焊接工艺员要在深入了解压力容器设计图的基础上对压力容器实施焊接，这样能够保证压力容器的焊接效果与设计图纸需求一致。同时还可以结合压力容器的技术条件以及结构特点等多方面的因素编制出符合工程焊接工艺评定标准的焊接作业指导书。
对于焊接坡口，在加工时，尽量采用机械加工等冷加工的方式，能够更好的保证坡口加工的效果，进而保证焊接的质量。清理工作在坡口加工完成之后施焊之前进行，主要针对坡口表面中的氧化皮、油污、熔渣等问题进行处理。另外在压力容器筒节组对前要确认坡口的加工质量以及清理质量合格。
容器筒节的组对定位装配不能进行强力装配，如果装配尺寸相差超出要求，应该暂停装配工序，查找筒节变形最严重的部位，进行重新校正。组对的间隙以及钝边大小进行选择的过程中要保证其正确性，如若不然则会导致焊接中出现内凹、焊瘤以及为焊透等问题的出现，从而影响焊接质量。此外，一方面要保证组对间隙大小一致，以及定位时筒体内壁的平整性，另一方面错边量应当小于竹壁厚度的25%。而对于壁厚不相等的问题，我们一般采用修磨的方式对壁厚进行过渡。最后在进行定位焊，其过程中用到的焊接材料以及焊接方式，与根部道焊接作业中的相同。
（2）焊接缺陷
生产制造过程中，主要有表面缺陷、气孔和夹渣、裂纹，在焊接操作过程中，要求焊工责任心强，要细心操作，遇到缺陷要及时按照焊接返修工艺及时处理。
压力容器焊接过程中的表面缺陷，常见的问题主要分为三类，一是焊缝形状的缺陷，二是角焊缝的尺寸和规定值不相符，三是咬边和未焊透等问题。这些问题都属于焊缝表面的缺陷。首先，角焊缝尺寸与规定值不符，焊工操作过程中运条、纵横向的摆动，以及焊接速度不均匀的现象是造成焊缝形状缺陷的主要原因；焊缝中的咬边问题产生的主要原因在于焊接参数存在误差；而焊缝的未焊透问题则是有许多原因造成的，主要由钝边太大、焊接时的电流太小，速度过快等。想要改善焊接时焊缝的质量，要对症下药。对于由于不同原因造成的不同的表面缺陷，可以结合压力容器采用的施工材料、板厚以及接头形式等多种因素，选择合适的焊接规范。
焊接气孔，在焊接过程中也经常出现，而气孔的产生主要是由在焊接过程中熔池里出现凝固时不能排除的气泡而造成的。同时在焊接过程中，由于熔渣留在焊缝中从而形成夹渣。气孔和夹渣都会对焊接的质量造成影响，因此为了提高焊接质量最直接有效的方法就是消除气孔以及夹渣。而想要达到消除气孔和夹渣的目的，有以下几种方法；在焊接过程中，焊接电流以及焊接速度都要保持适中的状态；保证焊条的质量等。
焊接接头中存在的裂纹对于焊接结构而言会产生破坏性的作用。为了保证焊接的质量，我们可以从两个方面入手对焊接裂纹进行相应的控制，一是焊接工艺二是冶金。对于焊接工艺，我们首先要选择合适的焊接能量，在焊接前要进行预热，焊接完成后要进行缓冷以及热处理。在设计焊接结构时确保其合理性，能够防止应力过于集中而给焊接带来过大的压力；坡口形状应当保持对称。对于冶金方面，我们在选择焊接材料时，尽可能选择含碳量较低的金属。此外，焊工要结合实际的焊接情况对焊接工艺进行合理处理。
3.3 焊后热处理
焊后热处理的作用是消除焊接产生的热应力、均匀焊缝和热影响区的组织、细化焊缝和热影响区的晶粒、排除焊缝在焊接过程中产生的氢脆、通过热处理可以使焊缝金属与母材金属更好的融合，尤其是焊接用材与母材的钢号不一致，可通过加热扩散，更好的结合。然而，并不是所有的焊缝都需要进行焊后热处理，是否需焊后热处理，根据材料（包括母材和焊材）、焊缝厚度、焊接方法而定，具体要求可参考《承压设备焊后热处理规程》（GB/T 30583-2014）中规定。
4 结束语
焊接质量在压力容器制造过程中占有重要的地位。想要保证压力容器的质量，就要确保焊接的质量，两者之间是不可分割的关系。目前我国并没有能够对焊接质量进行全面检测的技术，因此焊接的质量体现在压力容器制造过程中，因此在焊接过程中按照相关的国家标准以及行业内的标准规范进行操作，才能确保焊接质量。
参考文献
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（作者单位：德阳市特种设备监督检验所）
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