压力容器焊接缺陷监测及预防

来源:用户上传      作者: 陈秋平 王自伟 张志峰

　　摘 要:压力容器广泛应用于石油、化工、锅炉等行业，本文主要通过对储气筒进行了结构设计，依据其工作压力及应用特性，从材料的选择，焊接性分析及焊接缺陷监测等方面进行了较为详细的论述。焊接方法上采用埋弧焊，在本设计中提出了合理的制作工艺方案和焊接工艺参数范围，对生产制作工艺，从下料到成型装配及焊接提出了合理的可行性方案。同时，对焊接过程中容易出现的焊接缺陷进行了分析，提出了可行的质量控制方案，具有一定的工程应用价值。
　　关键词：工艺 缺陷监测 质量控制
　　
　　
　　一、概述
　　压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种。
　　1.按承受压力的等级分为：低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。
　　2.按盛装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。
　　3.按工艺过程中的作用不同分为：反应容器、换热容器、分离容器、贮运容器。
　　（一）压力容器的概述
　　1.压力容器的分类
　　压力容器按工作压力一般可分为低压、中压、高压和超高压四类。压力容器的等级原则上可按以下规定划分：
　　（1）低压：0.1MPa≤P＜1.6MPa
　　（2）中压：1.6MPa≤P＜10MPa
　　（3）高压：10MPa≤P＜100MPa
　　（4）超高压：P≥100MPa
　　2.压力容器设计压力及设计温度
　　压力容器中主要的载荷是内压，其值不得小于最大工作压力，而最大工作压力指正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高工作压力，压力容器的设计压力规定来取值。
　　二、压力容器焊接缺陷的监测及质量控制
　　（一）压力容器焊接中产生的缺陷及预防措施
　　1.压力容器焊接中产生的缺陷
　　（1）热影响区脆化
　　（2）气孔
　　（3）咬边
　　（二）焊接质量控制及措施
　　1.材质因素的控制
　　材质包括母材和焊接材料。
　　（1）母材的控制
　　①间接评估法
　　②直接评估法
　　2.焊接材料的控制
　　①在焊接同种材质时，一般应按焊接接头与母材等强的原则来选择焊接材料。
　　②在焊接碳钢与低合金钢或不同强度等级的低合金钢之间的异种钢接头时，可按两者中强度级别较低的一种选用焊接材料。
　　③在焊接碳钢与不锈钢或低合金钢与不锈钢之间的异种接头时，则一律采用高镍铬焊条或焊丝进行焊接。
　　2.工艺因素控制
　　焊接工艺中，对焊接质量影响较大的有焊前准备、焊接顺序和焊接工艺参数。
　　（1）焊前准备的控制（焊前准备主要包括坡口制备、接头装配和焊接区域的清理。）
　　①坡口的制备
　　②接头的装配
　　③焊接区域的清理
　　（2）焊接顺序的控制
　　在选择焊接顺序时，应尽量使焊缝处于比较自由的收缩状态。原则是，先焊收缩量的焊缝，后焊收缩量小的焊缝，以保证焊缝在焊接时能有较大的收缩自由，产生较小的残余应力，可以防止裂纹的产生。
　　图1中，如果焊接顺序是沿全圆周连续焊接，在B点就会产生较大的拉应力，发生层状撕裂。但是，若改为先焊B侧的1/4圆周，然后再焊A、C两部分，则在B点形成压应力，就不会产生层状撕裂。
　　3.检验因素的控制
　　焊接检验是控制焊接质量的重要手段。如前所述，焊接检验方法种类很多，每种方法都有其自身特点和应用范围。因此，在检验过程中应注意正确选择和灵活使用，才能全面准确的反映焊接质量。在本设计中可以采用X射线探伤来对储气筒进行检测。
　　结论
　　压力容器的制造工艺
　　一般情况下，在工艺准备，材料准备和设备准备等完成后，就进入了储气筒的制造工序。成形前的准备大致可分为钢板的准备、划线、切割和边缘准备等工序。在部件或元件成形阶段，进行筒节的成形和封头的成形，一般情况下，筒节的成形采用卷制或或压制；装配完成后，进入焊接工序，焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊等，使用较多的是焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。在焊接工序的进行中，同时进行焊接检验，主要有焊前检验和焊接中检验，在焊接完成后，还要进行焊后检验。焊接检查完成后，根据设计后标准有热处理要求的，应进行热处理，主要用于消除残余应力，改善焊接接头性能。
　　（作者单位：中原油田采油厂 河南省濮阳市）

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