承压设备焊接中的常见缺陷及焊接接头返修的质量控制

承压设备焊接中的常见缺陷及焊接接头返修的质量控制摘要：本文介绍了承压设备产品质量控制的特点，详细分析承压设备焊接中常见缺陷形成的原因，提出了对焊接接头返修的质量控制方法。

关键词：承压设备；质量控制；焊接缺陷；返修中图分类号t6457.5 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)29-0128-02承压设备是生产和生活中广泛使用的承压设备，具有爆炸危险，一旦发生爆炸事故，将造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。

因此，国家历来十分重视承压设备的安全监察工作，出台并发布了一系列的条例、法规、标准等，用以规范承压设备的产品制造和运行管理工作。

1、承压设备的焊接质量受到诸多因素的影响1)母材材质的不均匀性；2)焊接材料的性能存在着波动性；3)焊接工艺评定的不完善性。

主要体现在：(1)实验室条件与现场施工条件的不一致；(2)试板状态与实际结构状态的不一致；(3)少量试板焊接与大量施工焊接的不一致；4)组装定位存在的偏差；5)焊接过程的不稳定性。

主要受到焊工的操作水平和责任心的影响；6)焊接接头区域存在着应力集中和淬硬的可能性；7)产品质量管理与产品质量检验的不完善性。

2、承压设备焊接中的常见缺陷承压设备的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电渣焊。

从以上分析可知，焊接质量主要与原材料质量及焊接工艺规范有关。

另外，焊接工件的焊前清理情况、作业环境、焊工的操作技能及责任心等都会影响焊接质量。

常见的焊接缺陷有：焊缝尺寸不符合要求、弧坑下陷、咬边、焊瘤、严重飞溅、气孔、裂纹等。

因此，质检人员和焊接工程师应根据对产品质量的外观检查、无损探伤检查及原焊接工艺施焊记录等作详细分析，找出原因，以便在焊缝返修及以后的焊接工作中避免类似缺陷产生。

2.1 焊缝尺寸不符合要求指焊缝长宽不够，焊波宽窄不齐，高低不平，焊脚两边不均。

产生原因：1)焊件坡口角度不当或装配间隙不匀；2)焊接电流过大或过小；3)焊接速度不当或焊条仰角不合适；4)电弧长度控制不准，电弧长则焊缝宽；5)对埋弧自动焊来说，主要是焊接规范选择不当。

2.2 弧坑下陷指焊缝收尾处产生的下陷现象。

产生原因：1)熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留；2)薄板焊接时使用的电流过大；3)埋弧自动焊时，没分两步停止焊接，即未先停丝后断电源。

2.3 咬边焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽(即焊缝边缘母材被电弧熔化后，没有得到熔化的焊丝金属的补充)。

产生原因：1)主要是焊接电流太大和运条角度不当造成的；2)角焊时，焊条角度不当或电弧长度不当。

2.4 焊瘤指焊缝边缘上未和基本金属熔合的堆积金属。

常产生在焊缝的始端和末尾，在立焊和仰焊焊缝中也经常出现，并常伴生着夹渣和未焊透。

产生原因：1)主要原因事故操作不熟练、运条不当；2)立焊时电流过大或电弧过长。

2.5 严重飞溅在电弧作用下，熔池金属飞离到熔池(或焊缝)外侧的金属颗粒。

在手弧焊时有少量飞溅是正常的，但严重飞溅不仅影响操作，浪费焊条，而且影响工件美观。

产生原因：1)焊条保存不当，烘干的温度、时间不当，导致焊条因受潮而产生药皮开裂、钢芯锈蚀等；2)碱性焊条错误地采用直流正接法。

2.6 气孔是气体在焊缝金属中形成的空穴。

形成气孔的气体主要是氢气和一氧化碳，称为氢气孔和一氧化碳气孔。

产生原因：主要是焊接工艺方面不完善。

1)工件、焊丝的油、水、锈、油漆、氧化皮等未清除干净；2)焊条、焊剂的烘干温度与时间不正确；3)焊接速度过快，焊接电流过大，电弧电压过高；4)电弧过长，使熔池失去保护作用，空气侵入熔池；5)焊条药皮偏芯或磁偏吹，造成电弧不稳，保护不够；6)环境温度或母材温度过低，焊缝冷却过快。

2.7 裂纹裂纹是指在焊接过程中，或焊接以后，在焊接接头区域内出现的金属局部破裂现象。

裂纹按其产生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹(又称延迟裂纹)口产生原因：1)焊条、焊剂烘干温度、时间不正确；2)焊前预热、焊后缓冷等措施不当，形成淬硬组织；3)焊接规范不合理：(1)焊接接头设计不当，拘束度过大；(2)焊条选用不当；(3)焊接顺序不当。

4)焊后热处理不及时。

3、对焊接接头返修的质量控制3.1 建立完善的焊接接头返修质量管理体系建立完善体系的焊接接头返修质量管理体系是控制焊缝返修质量的前提和保证。

首先，应建立焊接接头返修是其中重要的控制环节之一。

该体系对焊接接头返修的工作程序、返修方案的制订等都应有明确的规定和要求。

其次，应根据有关的规程、标准及制造单位的具体情况，制订出焊接接头返修的具体工艺实施细则、管理制度等与之配套执行。

如果对同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数过多，将导致焊接接头及其周围的母材金属出现淬硬性及过大的焊接残余应力，这对于承压设备产品来说是极其危险的。

所以，对同一部位的返修次数不宜超过2次。

为提高焊接接头的返修质量，并尽量减少返修次数，对焊接接头的第一、第二次返修应经焊接责任工程师审核批准后才能实施。

对经过二次返修仍不合格，需要进行第三次返修时，必须经过制造单位技术总负责人批准，并采取相应的更为严格的工艺措施，来保证焊接接头的返修质量。

3.2 分析缺陷产生的原园焊接接头中产生的缺陷类型很多，形成的原因也是多方面的，应具体问题具体分析，详细分析缺陷产生的原因，以便正确编制返修工艺，并采取针对性措施，避免返修后再次产生类似缺陷或新的缺陷。

3.3 制订焊接接头的返修方案制订返修方案是进行焊接接头返修工作的一个重要步骤，应详细、具体、准确并切实可行。

返修方案的内容主要包括：缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施；缺陷的清除及坡口制备；焊接方法及焊材的选用；具体的返修工艺措施；返修后的检验项目等。

1)缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施(具体内容前面已有分析论述)。

2)缺陷的清除及坡口制备清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨，或用手工砂轮进行。

坡口的形状、尺寸大小主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点。

一般来说，所挖坡口的角度越小越好，只要将缺陷清除便于操作即可。

一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除，如缺陷较深，清除到板厚的60％时还未清除干净，则应先在清除处补焊，然后再在另一侧打磨清除至补焊金属后再补焊。

如缺陷有多处，且相互位置较近、深浅相差不大，为了不使两坡口中间金属多次受到返修时焊接热应力与应变过程的影响，则宜将这些缺陷连接起来打磨成一个深浅均匀一致的大坡口；反之，若缺陷之间距离较远、深浅相差较大，一般应按各自的状况开坡口逐个补焊；如果材料脆性大、焊接性能较差，打磨坡口前还应在裂纹两端钻止裂孔，以防止在坡口制备过程中裂纹扩展。

此外，对于抗裂性较差，或淬硬倾向严重的钢材，碳弧气刨前应预热，清除倾向后还要用砂轮打磨掉碳弧气创造成的铜斑、渗碳层、淬硬层等，直至露出金属光泽。

3)焊接方法及焊材的选用焊接接头的返修一般采用手弧焊进行，这是因为手弧焊具有操作方便，位置适应性强等特点。

但若坡口宽窄深浅基本一致，尺寸较长，并处于平焊位置时，也可以采用埋弧自动焊进行返修。

当采用手弧焊来返修时，对原手弧焊的焊接接头，一般还选用原焊缝焊接所用焊条，对自动焊一般采用与母材金属相适应的焊条。

但是，若返修部位刚性大、坡口深、焊接条件恶劣时，尽管原焊缝采用的是酸性焊条，则此时仍然应选用同一级别的碱性焊条；当采用埋弧自动焊返修时，一般选用与原焊接工艺相同的焊丝与焊剂。

4)返修工艺措施焊接接头返修时应控制焊接能量的输入，并采用合理的焊接顺序等工艺措施来保证返修质量。

(1)采用小规格直径、小电流等小的焊接规范焊接，以降低返修部位塑性储备的消耗；(2)采用窄焊道、短段、多层焊道、分段跳焊法等，减少焊接应力与变形。

但是，每层接头处要尽量错开；(3)每焊完一段，须将焊渣清除干净，填满弧坑，并把电弧后引再熄灭，起附加热处理作用。

然后立即用带圆角的箭头小锤锤击焊缝，以松弛应力。

但打底焊缝和盖面焊缝不宜锤击，以免引起根部裂纹和表面加工硬化：(4)加焊回火焊道，但焊后须磨去多余金属，使之与母材圆滑过渡；(5)凡需预热的材料，其层间温度不应低于预热温度。

否则，需加热到要求温度后方可焊接；(6)要求焊后热处理的承压设备，应在热处理前焊接返修。

否则，返修后应再做热处理；(7)有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能；(8)返修的现场纪律应详尽、完善。

5)返修后的质量检验返修完毕，应用砂轮打磨返修部位，使之表面圆滑过渡。

然后，按标准规定进行外观、无损探伤、水压试验等检验，检验标准不低于原焊缝标准。

检验合格后，方可进行下道工序。

否则，应重新返修，在规定允许的返修次数内，直到合格为止。

4、结论承压设备产品焊接质量的控制是承压设备产品总体质量控制的核心。

焊接质量保证体系的建立和正常运行是控制焊缝返修等焊接质量的前提。

控制焊缝返修质量的关键是正确分析判断缺陷产生的原因，并据此制订出正确可行的焊缝返修方案。

焊接缺陷在焊接过程中是难以避免的。

但是，只要严格按照返修工艺程序制订正确的返修方案并实施，是能够在规定的有限返修次数内控制其返修质量的。

这一点已经在生产实践中得到证明。