摘要：承壓設(shè)備是在生產(chǎn)、生活中廣泛使用的可能引起燃爆或中毒等危險(xiǎn)的特種設(shè)備。承壓設(shè)備的制造(安裝)主要是通過焊接連接的，因此焊接質(zhì)量的好壞直接影響承壓設(shè)備的制造(安裝)質(zhì)量。雖然制造(安裝)單位對(duì)于焊接有一套焊接質(zhì)量控制系統(tǒng)，但在焊接材料選擇、角焊縫的焊接及坡口制備、組裝方面仍然存在一些容易忽視的問題。

　　關(guān)鍵詞：承壓設(shè)備,焊接質(zhì)量控制

　　一、焊接材料選擇

　　焊接材料的選擇是等強(qiáng)度原則，如果選擇不當(dāng)，就會(huì)造成焊接接頭強(qiáng)度與塑性、韌性匹配失調(diào)。

　　我國(guó)承壓設(shè)備所使用的焊接材料標(biāo)準(zhǔn)主要有： GB/T5117-1995 《碳鋼焊條》、GB/T5118-1995 《低合金鋼焊條》、GB/T983-1995 《不銹鋼焊條》、GB/T 14958-1994 《氣體保護(hù)焊用鋼絲》、NB/T47018.1～47018.7-2011《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》等。

　　我國(guó)承壓設(shè)備用鋼材專用標(biāo)準(zhǔn)主要有： GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》、 GB24511-2009《承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶》、GB 3087-2008《低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》、 GB9948- 2006 《石油裂化用無(wú)縫鋼管》等。

　　這些鋼材都對(duì)其拉伸強(qiáng)度的最低值與最高值都做出了限定，目的是使某一強(qiáng)度級(jí)別的鋼材也同時(shí)具備足夠的塑性與韌性。焊條標(biāo)準(zhǔn)中原來(lái)只規(guī)定熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最低值，而最高值才剛剛規(guī)定，有些單位執(zhí)行的不好，給焊接接頭的力學(xué)性能匹配帶來(lái)一定障礙。造成焊縫金屬?gòu)?qiáng)度超過母材強(qiáng)度，即超強(qiáng)匹配，引起焊接接頭塑性下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，造成韌性儲(chǔ)備不足。

　　二、角焊縫焊接

　　角接焊縫與對(duì)接焊縫在受力、焊接、檢驗(yàn)方面存在較大的差異，因此角焊縫是承壓設(shè)備制造中的薄弱環(huán)節(jié)。

　　1.在受力方面，角焊縫受力狀況相對(duì)于對(duì)接焊縫差得多。(1)角焊縫一般位于承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位，例如接管與筒體連接焊縫，受到較高的局部集中高應(yīng)力。對(duì)接焊縫一般位于承壓設(shè)備的殼體上，所受的力與殼體相同，且受力均勻。(2)角焊縫不僅要受到拉伸應(yīng)力的作用,還要受到彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力的作用。對(duì)接焊縫一般只受到拉伸應(yīng)力的作用，受力比較簡(jiǎn)單。(3)角焊縫多位于開孔等部位,加工尺寸難以達(dá)到規(guī)定的要求,易產(chǎn)生較大的裝配殘余應(yīng)力。對(duì)接焊縫的組對(duì)可通過制造公差保證，裝配的自由度較大，拘束度小，裝配所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較小。(4)角焊縫的幾何尺寸有急劇的變化,力的傳遞比對(duì)接焊縫復(fù)雜,在焊縫根部及焊趾處有較大的應(yīng)力集中。對(duì)接焊縫能與母材平齊或與母材圓滑過渡,焊縫引起的應(yīng)力集中較小。(5)除內(nèi)壓力作用外，角焊縫還要承受溫差應(yīng)力的作用，如管板換熱器的管子與管板的溫差應(yīng)力較大，焊縫成為最容易破壞的部位，廢熱鍋爐進(jìn)水管處溫差應(yīng)力較大，角焊縫亦是易斷裂的部位。對(duì)接焊縫一般只受到內(nèi)壓力的作用。

　　2.在焊接方面，角焊縫焊接質(zhì)量較難保證。(1)母材不等厚度的角焊縫，厚度差可達(dá)幾倍甚至十倍，焊接時(shí)既要考慮厚板的熔透，又要考慮薄板的過熱等，焊接工藝較難控制。對(duì)接焊縫兩邊的母材相等或厚度差很小，焊接工藝比較容易控制。(2)異種材質(zhì)的角焊縫，焊材選擇較困難，須要較合適的焊接工藝才能保證異種鋼的焊接質(zhì)量。對(duì)接焊縫兩邊的母材一般為同種鋼，焊接質(zhì)量容易控制。(3)多種坡口型式的角焊縫，坡口加工多采用手工切割，加工尺寸不易達(dá)到規(guī)定的要求，坡口大小不等，寬窄不一，質(zhì)量較差，給焊接帶來(lái)較大的困難。對(duì)接焊縫一般為雙面焊的坡口型式,坡口采用機(jī)械加工,易達(dá)到規(guī)定的尺寸和要求。(4)由于設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)困難,結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因,角焊縫須采取多位置焊接。對(duì)接焊一般采用平焊，焊接質(zhì)量較好。(5)角焊縫多采用手工焊接,焊接參數(shù)不易控制,焊接線能量偏差較大,焊縫質(zhì)量不易保證。對(duì)接焊縫多采用自動(dòng)或半自動(dòng)焊接，焊接工藝穩(wěn)定，焊接線能量能得到較好地控制。(7)角焊縫沒有對(duì)打底焊進(jìn)行清根，打底焊質(zhì)量較差,保留在焊縫中，焊縫質(zhì)量較差。對(duì)接焊縫一般采用雙面焊,對(duì)打底焊進(jìn)行了清根。(8)角焊縫無(wú)產(chǎn)品試板。主體對(duì)接焊縫有產(chǎn)品焊接試板,焊縫質(zhì)量可靠性較高。

　　3.在檢驗(yàn)方面，角焊縫較難進(jìn)行焊縫內(nèi)部無(wú)損探傷檢驗(yàn)，焊縫內(nèi)部缺陷不易準(zhǔn)確消除。對(duì)接焊縫可以進(jìn)行無(wú)損探傷，焊縫內(nèi)部缺陷能夠及時(shí)清除。

　　三、坡口的制備與組裝

　　1. 坡口的尺寸對(duì)焊接質(zhì)量的影晌

　　坡口的尺寸主要指坡口角度、鈍邊尺寸，對(duì)U形坡口還包括圓弧R的尺寸。坡口一般用機(jī)加工或火焰氣割而成，機(jī)加工坡口質(zhì)量好，但成本高;火焰氣割坡口成本低，方便易行且用途廣泛，但是質(zhì)量難以控制，因此氣割完畢后需要修整。

　　(1) 不正確的坡口角度

　　坡口角度不合適會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。

　　1)坡口角度過大。表面上看，只是會(huì)造成填充金屬增多，焊接時(shí)間變長(zhǎng)，增加生產(chǎn)成本，增大了焊接變形。需要進(jìn)行焊后校形，會(huì)增加很高的校正成本，其成本甚至?xí)哂诤附映杀尽?/p>

　　2) 坡口角度過小。容易造成熔深不足，甚至夾渣。熔深不足會(huì)影響焊縫的有效厚度，從而降低焊縫強(qiáng)度。還容易產(chǎn)生裂紋。這一問題不是孤立存在的，它還和焊接電流大小，焊縫成形系數(shù)等密切相關(guān)。這是因?yàn)椋汉缚p液態(tài)金屬的凝固是由于母材的冷卻作用引起的，并沿著焊縫金屬兩側(cè)向里發(fā)展，最后凝固的液體金屬位于焊縫中心線的平面上，如果焊縫深度大于焊縫面的寬度，焊縫表面會(huì)先于焊縫中心固化，這樣其收縮力就會(huì)作用在半液態(tài)的焊縫中心上，因而產(chǎn)生中心裂紋。

　　(2) 不正確的坡口尺寸

　　坡口尺寸主要是指鈍邊尺寸，對(duì)于 U 形坡口還包括圓弧的尺寸。

　　1) 鈍邊。鈍邊不合適會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成影響 ,過小容易造成燒穿，過大容易造成未焊透。如果接頭兩側(cè)的鈍邊同時(shí)過大或過小還比較容易處理，可以通過調(diào)節(jié)電流來(lái)控制熔深。但如果出現(xiàn)一側(cè)鈍邊大，另一側(cè)鈍邊小，就比較麻煩，選用小電流，就會(huì)未焊透，選用大電流，就會(huì)燒穿，這種情況在單面焊雙面成型的焊接工作中應(yīng)引起足夠的重視。

　　2)U形坡口圓弧的尺寸。這種坡口比較節(jié)約焊材，但圓弧的尺寸必須保證焊條或焊絲能夠伸到坡口底部進(jìn)行焊接。

　　3) 選擇正確的坡口形式

　　常用的坡口形式中，U形坡口最節(jié)約焊材，一般要求用機(jī)加工的方法;V 形和雙 V 形坡口使用最廣，可以采用氣割方法，但不能嚴(yán)格地保證尺寸，采用氣割方法時(shí)，應(yīng)注意下料時(shí)控制尺寸，焊接前還要進(jìn)行檢查，以便選擇正確的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接;對(duì)于只允許單面焊接的焊縫，可以考慮采用單面焊雙面成型的坡口形式，這種坡口形式對(duì)坡口尺寸精度和焊工水平要求較高，因此，如果條件允許，也可以考慮采用加墊板形式的單面焊接，這種坡口形式對(duì)坡口尺寸精度和焊工水平要求不是很高。

　　2.接頭的組裝對(duì)焊接質(zhì)量的影響

　　在生產(chǎn)中，最難控制的就是組裝帶來(lái)的質(zhì)量問題。

　　(1) 錯(cuò)邊

　　錯(cuò)邊是接頭組裝的常見問題，一般隨板厚增大而增大，錯(cuò)邊帶來(lái)隱藏的危害就是錯(cuò)邊會(huì)減少受力面積，產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，使其對(duì)裂紋十分敏感。

　　(2)不正確的坡口間隙

　　坡口間隙過小會(huì)引起未焊透，過大會(huì)引起燒穿。雖然焊工可以根據(jù)坡口間隙的大小來(lái)調(diào)節(jié)電流、焊速來(lái)解決這一問題，但是所起的作用是有限的。在各種坡口形式中，單面焊接要求較嚴(yán)格。

　　(3) 組裝前的清理工作

　　如果在組裝后清理焊接接頭，則坡口根部很難清理干凈，因此，組裝前就應(yīng)該將坡口表面及兩側(cè)的水、鐵銹、油污、積渣和其他有害雜質(zhì)清理干凈，組裝后立即焊接。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　在購(gòu)買焊接材料時(shí)，首先要審查焊材的材料質(zhì)量證明書，選擇熔敷金屬抗拉強(qiáng)度在規(guī)定值至規(guī)定值加100MPa之間的焊接材料，以保證最后的焊接質(zhì)量。

　　為使角焊縫質(zhì)量能得到有效的控制，建議：(1)在設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)將角焊縫作為重點(diǎn)質(zhì)量控制部位，應(yīng)將角焊縫質(zhì)量與對(duì)接焊縫等同對(duì)待。(2) 加強(qiáng)對(duì)角焊縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能改善焊縫的受力，采用合理結(jié)構(gòu)，保證角焊縫能焊透,提出合適的焊接方法、熱處理要求及檢驗(yàn)要求等。(3)制造中應(yīng)按實(shí)際焊接情況，做好焊接工藝評(píng)定，并嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝,加強(qiáng)對(duì)焊縫坡口的加工質(zhì)量，盡可能采用機(jī)械加工，使坡口尺寸和表面質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求。對(duì)須要焊透的角焊縫可進(jìn)行打底焊的清根。要提高角焊縫表面質(zhì)量，消除表面的粗波紋和凹凸不平，盡可能平整光滑。選用優(yōu)秀焊工焊接重要角焊縫。

　　在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，許多企業(yè)的質(zhì)量管理仍然停留在只進(jìn)行焊后檢查這一環(huán)節(jié)上，這不利于焊接質(zhì)量的提高。在管理中應(yīng)加強(qiáng)下道工序是上道工序的客戶這一理念，加強(qiáng)過程中的質(zhì)量控制。只有對(duì)承壓類設(shè)備焊接過程中這些容易忽視的問題，引進(jìn)足夠的重視，使其都得到了有效的控制，制造(安裝)質(zhì)量才能得到進(jìn)一步的提高。

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