承压设备立体三向交汇焊接质量控制

承压设备立体三向交汇焊接质量控制

代义明   许文虎

中车常州车辆有限公司

摘  要：针对大型压力容器焊缝致密性、强度要求高，主要直角三向焊缝交汇处容易泄露，无法满足设计和使用要求。结合现场作业实际情况，探讨如何控制焊缝质量满足压力容器气压检验要求。

关键词：压力容器泄露  气压试验   受热均匀

一、前言

 蒸发吸收器真空仓是公司新产业板块承接的一种大型承压容器结构件，压力容器是一种能够承受压力的密闭设备，需要严格控制材料、制造和运输方面的安全。从制造来看，主要是焊缝的致密性和强度有很高的要求，所有受力焊缝都是采取氩弧焊打底，药芯焊丝盖面的组合焊接工艺方法来完成整个施焊过程,但在焊接完成进行气压检验时，经常发生仓体直角三向焊缝交汇处有泄漏现象，不能满足产品设计要求和使用要求，需进行返工，造成人工和材料的浪费及翻身时带来的安全隐患。

二、原因分析

通过采用碳弧气刨将泄漏处刨削后发现，真空仓直角三向焊缝交汇处发生泄漏，是由于该处接头时焊缝未能充分融合，存在未焊透现象，导致焊缝的致密性得不到保障所致。

通过分析，主要有以下原因。一是因为焊工在压力容器直角三向焊缝交汇处操作时，需要进行收弧和重新起弧，导致收弧处的低熔点共晶体不能有效地浮出焊缝表面；二是由于操作位置受限，需要分别采用左右法进行焊接。但采用左焊法焊至收弧处为了电弧的可达性而使焊枪倾角角度发生改变，易导致铁水超前形成融合不良；而在焊另一方向焊缝起弧施焊时，焊枪由于空间位置受控只能采用右焊法，在起弧时直接覆盖在先焊的焊缝收弧处上面，由于熔化极气体保护焊熔敷率高，电流密度大，在采用右焊法起弧的瞬间约有2～3㎜极易形成未焊透（如图一），这两种焊法极易形成未焊透因素叠加，促使直角三向焊缝交汇处形成未焊透几率大大增加，对焊缝致密性带来不利因素，从而形成泄漏！（如图二）

图一                                  图二

三、焊接工艺制定

（1）在进行氩弧焊打底焊时，将焊枪在垂直焊缝先由距底部尖角向右侧待焊部位20～30㎜的位置采用左焊法起弧施焊，焊枪倾角为70°～80°，利用左焊法焊枪后倾时焊接电弧的高温对待焊部位起到很好的预热作用，以确保焊缝与母材能够充分融合。

（2）当焊至尖角部位时稍许停顿，让三个方向的母材受热均匀，保证尖角处充分熔合后，再向上立焊 100～150㎜后收弧，收弧时注意填满弧坑，保证收弧处弧坑中的低熔点共晶体浮出焊缝表面，尖角处焊缝一定要呈缓和圆润状态，不可有卷边或熔合不良现象。

（3）把同一平面的两条直角焊缝采用连贯焊一次焊完，拐角处不熄弧 ，或者熄弧后接头时重新起弧须覆盖距熄弧处后端5～8㎜起弧，保证接头部位充分熔透（如图三）（焊接工艺参数：焊接电流180～220A，电弧电压16～20V），在进行药芯焊丝熔化极气体保护焊盖面焊时，也是采用左焊法进行施焊，焊接时注意焊丝始终保持在距熔池末端1.5～2㎜处燃烧，确保层间融合良好（焊接工艺参数：焊接电流260～300A，电弧电压28～32V）。

（4）当整条焊缝焊接完成后，在拐角处平面焊位上再覆盖焊接长约80～100㎜单道焊缝，可有效去除拐角处的应力集中现象和保证焊缝强度及致密性。（如图四）

图三                                  图四

四、实施效果

在采取上述工艺和操作手法焊接后，压力容器制作完成进行气压氦检时，直角三向交汇焊缝处未发生一起泄漏现象，生产效率得到了较大的提升，减少了返工造成的人工和材料浪费，一次交检合格率达到100%，满足了产品设计要求和使用要求。