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摘 要：焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用,对其焊接中产生缺陷的原因进行分析和预防是保证压力容器致密性和强度的关键,本文详细介绍压力容器焊接中常见的原因并提出预防措施.
关 键 词：压力容器焊接缺陷产生原因预防措施
压力容器,一般泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和存储等生产工艺过程,并能承受压力的密封容器.他被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防以至民用等领域,在国民经济中的发展占有重要地位.压力容器制造、检验技术不断地进步,为全面提高压力容器质量获得良好经济效果做出可靠保证,在制造过程中,不可避免出现焊接,如何保证焊接质量是关键问题.如果焊接存在缺陷,就有可能造成渗漏、泄露、甚至引起压力容器爆炸,造成人员伤亡和财产的重大损失.
压力容器焊接缺陷种类很多,按其位置不同可分为外部缺陷和内部缺陷,依据JB/T4730-2005中对焊接接头中的缺陷按性质可分为裂纹、未融合、未焊透、条形缺陷和圆形缺陷共五类,下面介绍焊接缺陷产生的原因和预防措施.如下图所示焊接缺陷：
外部缺陷：存在于焊缝表面,用肉眼或借助于低倍放大镜可直接观察,如焊缝尺寸超标、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹、弧坑等.
内部缺陷：存在于焊缝内部,如气孔、夹渣、未溶合、未焊透、裂纹、层状撕裂等.
1.裂纹
裂纹是压力容器危害性较大的缺陷之一.由于焊接裂纹成因复杂,形态各异,极易扩展,有很多不可预见的因素,因此必须要高度重视焊接裂纹的处理.防止产生裂纹的主要措施是：严格控制焊接工艺参数、减慢冷却速度、适当提高焊缝形状系数、尽可能采用小电流多层多道焊,以避免焊缝中心产生裂纹；同时要认真执行焊接工艺规程,选取合理的焊接工艺程序,以防止焊接裂纹的产生.
2.未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷.产生原因：①焊接热输入太低；②电弧指向偏斜；③坡口侧壁有绣垢及污物；④层间清渣不彻底等.预防未熔合措施：①适当加大的焊接电流；②正确地选择焊接工艺参数；③注意坡口及层间部位的清洁.
3.未焊透
未焊透是焊接时接头根部未完全熔透,对于对接焊缝也指焊缝深度未达要求.指母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象产生原因①焊接电流小,熔深浅；②坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大；③磁偏吹影响；④焊条偏芯度太大；⑤层间及焊根清理不良.
预防未焊透措施：①使用较大电流来焊接是预防未焊透的基本方法；②焊角焊缝时,用交流代替直流以预防磁偏吹；③合理设计坡口并加强清理；④用短弧焊等措施.
4.条形缺陷和圆形缺陷
1）条形缺陷长宽比大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷.
2）圆形缺陷长宽比不大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷.
a气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴.其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的.产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量.焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出.焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔.
预防气孔措施：①清除焊丝,工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物；②采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干；③采用直流反接并用短电弧施焊；④焊前要预热,减缓冷却速度；⑤用偏强的规范施焊.
b夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象.夹渣产生的原因①坡口尺寸不合理；②坡口有污物；③多层焊时,层间清渣不彻底；④焊接线能量小；⑤焊缝散热太快,液态金属凝固过快；⑥焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高；⑦钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电流密度大,钨极熔化脱落于熔池中；⑧手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮.可根据以上原因分别采取对应措施以预防夹渣的产生.
5.其他缺陷
焊接中还经常看到一些咬边、焊瘤、弧坑、过热和过烧及焊缝外形尺寸和形状上的缺陷
1）咬边是由于选择的焊缝参数不当、操作工艺不正确造成的.
产生原因：①焊接参数选择不对,U、I太大,焊速太慢；②电弧拉得太长.熔化的金属不能及时填补熔化的缺口.
2）弧坑是由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分.
产生原因：焊丝或者焊条停留时间短,填充金属不够.
3）焊瘤熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合.
产生原因：①焊接参数选择不当；②坡口清理不干净；③电弧热损失在氧化皮上；④使母材未熔化.
可根据以上原因分别采取对应措施防止咬边、弧坑、焊瘤的产生.
4）焊缝化学成分或组织成分不符合要求：焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求.这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能.因此要选用相匹配的焊材与母材进行焊接.
5）过热和过烧：若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织.若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织.
过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷.
压力容器是在一定温度和压力下进行工作且介质复杂的特种设备,其操作工艺条件向高温、高压及低温发展,工作介质种类繁多,且具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特征,危险性更为显著,一旦发生爆炸事故,就会危及人身安全、造成财产损失、带来灾难性后果,因此保证压力容器的焊接质量至关重要.