压力容器异种钢焊接常见缺陷及预防

压力容器异种钢焊接常见缺陷及预防

彭鹄

北洋国家精馏技术工程发展有限公司

摘要：压力容器作为一种特殊的流体和气体的容器，它被广泛地用于石油和化学工业。如果焊接质量不达标或出现缺陷，将会严重影响设备的正常工作，甚至造成泄漏、爆炸等安全事故。特别是对于异种材料的焊接，其焊接过程的复杂性和产生的可能性都会大大增加。因此，对压力容器异种钢焊接常见缺陷进行分析和分析，并提出相应的解决办法，对于整个设备制造业来说都是非常有意义的。

关键词：压力容器；异种钢；焊接；缺陷

引言：在压力容器成型和制造中，焊接起着举足轻重的作用，是一项关键技术。为了保证压力容器的特殊性能，有些地方会使用不同的钢材。异种钢的焊缝因母材的化学组成不同而较易发生焊接缺陷。因此，异种钢的焊接比同类钢要困难得多，所以在进行压力容器成型时，应严格按照有关规范，充分考虑焊接工艺、工艺、材料等方面的要求，尽量降低焊接不当造成的缺陷，提高焊接质量。

一、压力容器异种钢焊接接头的特点

根据异种钢的钢材不同，可以分为同类异种钢接头与异类异种钢接头，很明显，它们的化学组成各不相同。它的主要特点是：首先是化学组成的非均匀性。由于焊接工艺的差异，导致了焊缝中各部位的化学组成变化。第二，不均衡的组织结构。除了母材和填料的化学组成对组织的影响之外，组织的不均匀性还取决于焊接方法、焊接工艺等相关因素。第三，表现不均衡。各部位的机械性能和理化性质因其化学组成的不均匀而有明显的差别。第四，不同部位的性能不同，会造成不同程度的残余应力分布不均，这使得异种钢材的焊接更加具有不确定性。以上异种钢材的焊缝分布不均匀，容易造成焊缝缺陷，给以后的使用带来很大的安全隐患。因此，对不同类型金属材料的焊接问题进行分析，并提出相应的对策，以确保其良好的使用性能。

二、常见焊接缺陷及产生原因

1.外观缺陷

外表瑕疵一般是用肉眼可以看到的瑕疵。常见的有咬边，焊接变形，烧穿，焊瘤等。咬边现象的出现，是因为焊接工艺参数的选择和使用方法的不当所致。此外，由于焊丝与焊点的偏差，使熔池滞留的时间太长，也会造成咬边。焊接变形一般是由受焊件在焊接时，因受焊件的热吸收不均而引起的局部收缩和舒张。影响焊接接头的材料性能、焊接接头的设计、焊接工艺等是影响焊接质量的重要因素。熔穿是在焊接过程中，由于熔深超出了母材本身的厚度，熔融后的金属混合物会从焊缝中流出，形成一个贯通的孔洞。如果焊接电流过大，或者电弧的速度过慢，就会造成熔化。而焊瘤是由于运条速度不均匀而引起的局部熔池温度升高，从而使金属液在重力作用下滑落，从而产生缺陷。表面缺陷的危害有两个：第一，增加了焊接过程中母材有效截面的有效截面，从而降低了设备的承载能力；二是对设备和工件的外观有一定的影响。

2.内部缺陷

在压力容器的焊接过程中，仅能通过非破坏性的方法检测到内部缺陷，主要有气孔、夹渣、未熔合、未焊透、内部裂缝等。气孔是由母材在焊接过程中表面不清洁或表面有少许油污引起的。另外，在室外湿度大，焊接作业操作不规范时，也会出现空洞。在不光滑的地方，如坡口的边缘，往往会产生夹渣，这是因为它的速度太快，电流太小，运行轨迹不稳定。未熔合或未焊透是指由于电流过小，坡口设计不合理，导致母材不能充分结合，产生间隙，这两类缺陷对密封性能有很大的影响。裂缝是由于焊接应力和其它的脆性因子的综合作用，使某些金属原子之间的相互作用力发生断裂，并在一定程度上形成了一个新的界面。裂纹的出现，就意味着其承载区域明显减小，裂纹的扩散将直接增加金属材料的断裂概率，因此，在压力容器的焊接过程中，裂纹是一个不可忽略的问题。为了确保焊缝的质量，必须在完成或进行相应的工艺过程后，对焊缝进行检查，以消除内部的缺陷。

三、压力容器异种钢焊接缺陷的应对措施

1.合理选择焊接材料

为了降低焊缝的缺陷，避免其机械性能的恶化，选择合适的焊料是非常必要的。在选用焊材时，应依据母材的原始成分、设备性能和焊接工艺等因素来确定。在两种异种钢的金相组织相近的情况下，通常采用“低强度”的方法进行焊接，也就是根据焊接性能较差的母材进行选择。但在一些特定的条件下，为了确保焊接的质量，应遵循“高强度”的原则。在两个不同的母材的金相结构存在很大差异时，应根据焊料中母材的稀薄程度来确定焊缝的性能，从而确定焊料的选用。在焊接条件较差的情况下，应选用镍基合金作为焊接材料，以降低碳的迁移，提高焊接接头的机械性能。同时，在选用焊接材料时，要按照《焊接工艺规范》的要求进行筛选。焊接物料要按型号、类别进行保管，保证在合适的环境下存放，防止受潮。同时，加强对焊接材料的验收，对购进的焊料进行取样检验，以保证焊接质量。

2.合理选用焊接工艺参数

焊接过程的参数一般指焊接速度，电流，电压等物理量，通常根据焊接的熔合率来确定。对异种钢材，其熔合率不宜太高，一般采用低电流，要求快速，也可采用多层或多道焊。另外，当基材的焊接性能不佳时，应对焊缝进行预加热以防止焊缝开裂，并将有关的有关参数作为整个焊件的预热工艺参数。总之，焊接工艺参数的选取对焊接质量有很大的影响，要根据具体情况进行合理的选用。

3.适当选用新型焊接技术

新的焊接技术是从传统的熔焊、压焊、钎焊等方式发展而来，并伴随着一些自动化的应用，例如：窄缝埋弧焊、激光电弧焊等。采用传统的埋弧焊接方法，其焊缝焊缝比较宽，焊缝中的金属充填量大，同时要求焊接能量大。采用窄缝埋弧焊技术，克服了传统埋弧焊的缺点，尤其适合于具有大壁厚的压力容器。针对目前电弧焊接强度低、效率低的缺点，采用激光和电弧焊接技术，将其有机地结合起来，使其成为一种新型的焊接工艺。这种方法既能充分利用激光和电弧焊接技术的优势，又能弥补两者的缺陷，从而提高焊接的质量和效率。当然，新工艺的使用也有其不足之处，例如：狭缝埋弧焊后难以修复，而激光-电弧焊容易出现咬边等。所以，在选择焊接工艺时，要综合各种工艺的优点和不足，并根据实际使用情况，采用合适的新工艺，以改善其焊接质量。

4.严格执行焊接工艺规程

焊接技术规范是规范的焊接操作规范，是开展焊接工作的重要依据。焊接技术规范是根据生产条件和行业标准，由有经验的焊工编制的。为了保证压力容器的焊接质量，必须根据焊缝特性、产品的特性和相关的质量要求，制订出科学、合理的焊接工艺规范。

5.严格选用焊接人员

焊工技术水平不高、经验不足、操作不规范，会导致焊接质量问题的发生。为了尽量降低人为原因造成的焊接事故，应聘请国家认可的技术人员，并取得相应的证书。对受聘的焊工进行定期的评估，不合格的要重新学习直到合格为止。使新技术人员尽快掌握技术要领，并对老技术人员进行质量评估，不合格的将予以开除。

6.加强维护焊接设备

焊接设备是进行焊接工作的先决条件和依据，若不能及时进行维修，将会对工作造成直接的影响，从而降低焊接质量。例如，气体保护焊机由焊枪、电源、送气装置和送丝装置组成。在使用过程中，如果设备经常超负荷运行，或长时间不维护，很容易造成送丝机构堵塞、焊丝导口堵塞等问题。另外，在使用过程中，要注意气瓶与管路的连接是否牢固、泄压阀是否正常工作，防止出现安全事故。因此，为了确保操作人员的人身安全，确保焊接的质量，必须有专门的人员进行管理，并进行定期的维修，以确保设备的正常使用。

四、结束语

综上所述，异种钢的焊接是一种特殊的焊接方式，它的使用受各种因素的制约和制约，因此，在使用前应认真、合理地选择合适的材料，对工艺参数进行优化、调整、设计，并对其进行设计、设计，以达到最佳的焊接效果，减少焊缝的发生几率，确保产品的安全。

参考文献：

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