试谈压力容器焊接质量管理

摘要：本文是作者近几年的工作经验总结的，主要的论述了压力容器焊接质量管理控制的相关经验。
关键词：压力容器焊接质量管理

1、焊接设备使用维护管理

焊接设备主要有焊机、焊条烘干箱、保温桶、加热器、钳形电流表及温度测量仪。为保证焊接质量，应定期对焊接设备进行全面的检查和维护。焊机都应装配电流表、电压表，焊条烘干箱要有温度表等仪器，并定期对焊接设备的电流、电压、温度显示进行校验，确保焊接所使用的工艺参数的正确。另外每次对设备进行全面的检查、维护和校验都要做记录，并进行保存，以便备查。

2、焊接材料管理

在焊条周转或储存过程中，由于保管不善或存放时间过长，都有可能发生焊条吸潮、锈蚀及药皮脱落等缺陷，这就会影响焊条的使用性能，造成飞溅增大、产生气孔、焊接过程中药皮成块脱落甚至焊条报废等。管理不善还可能造成错发、错用，造成质量事故。焊接材料的管理目的是确保压力容器的焊接正确、焊缝合格，应保证在整个生产过程中焊条的领用有条不紊。焊接材料的管理包括焊接材料的采购、验收、保管、烘干、发放和回收。焊接材料合格与否由焊材的订货、验收和复验来保证。焊接材料进厂后，检验人员应根据材料质量证明书、采购合同、订货技术条件及相关标准进行验收。验收一般有以下2种情况：①质量证明文件齐全，符合相关标准要求，检验人员认定合格，在材料质量证明文件上盖合格标记，然后入库。②质量证明文件或项目不全，对性能指标有怀疑、首次使用的生产厂家的牌号或产品技术要求有特殊规定的，要对焊材的熔敷金属进行复验。复验合格后盖合格标记，然后入库。入库后按种类、牌号、批次、规格及入库时间等分类堆放。焊接材料使用的正确由焊接材料库保管、存放、领用、发放等环节来保证。焊工凭焊接工艺指导卡填写焊接材料领用单，管理人员根据焊接工艺指导卡审核焊工填写的领用单，并在焊接材料发放台账上登记记录。记录内容至少要包括产品工号，焊缝名称，焊接材料的牌号、规格、生产厂家、炉批号，发放量及焊工代号。可以对任意产品的任意焊缝进行台账管理，使焊材的管理明确、可靠。焊条应在干燥与通风良好的室内仓库存放。焊条储存库内不允许放置有害气体或腐蚀性介质，焊条应存放在架子上，架子离地面高度及离墙面的距离不得小于300 mm。焊条储存库内应设置温度计和湿度计，室内温度不得低于5℃，相对湿度不得低于60%。焊条使用前须按有关规定进行烘干，对于奥氏体不锈钢焊条，例如A102的烘干温度，在JB/T 4709—2007《压力容器焊接规程》中给出的烘干温度为150℃，是按酸性焊条的要求进行烘干。而现在各大厂家对焊条的药皮成分进行了调整，焊条以钛钙型为主，故其烘干温度也大大提高，厂家推荐烘干温度基本在300～350℃。因此在烘干A102焊条时，应按厂家的推荐参数进行烘干。烘干后的焊条应置于100～150℃恒温箱内，每次领用的焊条不得超过4 kg。焊条在保温筒内最长使用时间不得超过4 h，若超过4 h，则应重新烘干，且最多只可烘干2次。焊工还应收回使用后的焊条头，便于进行当日剩余焊接材料的回收统计。

3、焊接工艺评定及焊接检验管理

3.1 焊接工艺评定

焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价，即通过拟定正确的焊接工艺保证焊接接头获得所要求的使用性能。作为焊接的质量管理，目前没有条件制定以各种使用性能作为焊接工艺评定的判断准则，因此以焊接接头的力学性能（拉伸、弯曲、冲击）作为判断焊接工艺的准则。对于特殊材料，还需要增加化学成分分析及晶间腐蚀试验等。如要评定焊接工艺，首先要拟定焊接工艺指导书（PQR），用焊接工艺评定报告（WPS）来证明PQR的正确性。根据评定合格的焊接工艺制定具体的焊接工艺规程来指导具体焊接工作。每个WPS都有相应的评定合格的PQR与之对应，一般应对PQR及WPS编号归档。WPS上应按要求填入PQR号，以证明WPS是评定合格的。WPS是焊接质量管理体系的核心，是指导生产的标准依据，压力容器制造厂必须确保焊接工艺文件的正确性及可靠性。WPS必须是由本单位技术熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件，即焊接工艺评定不允许借用或交换[10]。压力容器制造厂的焊接工艺文件一般分为通用焊接工艺及专用焊接工艺。通用焊接工艺是将厂内常用的焊接材料、结构、焊接方法和典型零部件的焊接汇总成通用焊接工艺文件。随着生产的发展以及新工艺、新材料、新标准的实施，需要不断对通用工艺进行必要的补充、更新和重新修订。专用焊接工艺是针对钢材的焊接性能，结合产品的特点，对特定产品制定的焊接工艺。

3.2 焊接检验

焊接检验是确保压力容器可靠性必不可少的环节之一，包括焊前检查、焊接过程中工艺执行情况的检查、焊后焊缝的外观检查及焊缝的无损检测。焊前检查的内容包括确认焊工资格、确认焊接材料及其烘干温度和保温时间、焊缝坡口清理情况、焊缝装配质量、预热温度等的检验。焊接过程中的检查内容，主要是监督焊工是否按焊接工艺规程提供的参数进行焊接，如焊接电流大小、焊接电压、焊速、层数、层间温度、后热温度及保温时间的检查等。对于不锈钢制压力容器，由于不锈钢材料对热输入比较敏感，焊前不能预热，焊接过程中的层间温度不能超过100℃，焊接过程中的焊条摆动幅度不能超过2～3倍的焊条直径，以防止焊缝组织发生转变。焊后检查的内容包括焊缝外观成型检查、焊缝后热检查及焊缝的无损检测。焊缝外观成型检查即检查焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、凹坑、未焊满及飞溅物等缺陷，并对角焊缝的焊脚尺寸、对接焊缝的增宽尺寸及焊缝余高尺寸进行检查。对于有后热要求的焊缝，应在焊后立即进行焊缝后热，温度应按焊接工艺文件的规定进行，时间宜为0.5～1 h。在焊后立即对焊缝进行加热保温，有利于焊缝中氢原子的大量扩散，大多数有后热要求的压力容器焊缝往往都没有及时进行后热消氢处理，会对焊缝的抗裂性造成一定的影响。焊缝的无损检测则根据图样、技术要求及标准规定的要求采取相应的检测方法，并执行合格等级相关条款。通过上述检验的焊缝即为合格焊缝，未通过上述检验的焊缝需返修。为确保焊缝返修质量，要制定相应的返修工艺，对于同一部位返修次数超过2次的焊缝进行返修，应经制造单位技术负责人批准。

4、焊接环境管理

焊接环境管理除广义上的施焊环境以外，还包括与焊接有关的焊接作业条件。我国压力容器标准GB 150—1998《钢制压力容器》中规定了压力容器的施焊环境，即出现下列任意情况且无有效防护措

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施时禁止施焊：①雨天及雪天。②手工焊时风速超过8 m/s，气体保护焊时风速超过2 m/s。③环境温度在—5℃以下。④相对湿度在90%以上。焊接环境的温度和相对湿度在距压力容器表面500～1 000 mm处测量。对于在制造车间焊接的压力容器，以上条件易于得到保障。而对于现场焊接的容器，如球罐、塔器等，就要采取搭设防风（雨）棚、生炉子等措施来解决上述问题。对于不锈钢制压力容器，除了要满足以上焊接环境的要求外，在制造过程中还应注意不锈钢制压力容器表面钝化膜的保护及铁离子的防护。
5、结语
作者从机器设备的完好程度、焊接材料、焊接工艺标准法规及焊接环境等4个方面论述了压力容器制造过程中涉及到的焊接质量管理控制方面的内容。