关键词：压力容器；制作过程；预防控制
中图分类号：O6-335文献标识码：A文章编号：
引言
由于压力容器在生产生活中运用的比较广泛，因此必须要保证压力容器的制作质量，压力容器产品在生产制作过程中,除了在材料和焊接方面严格控制外,还要在产品的整个制造工艺过程中严格把关,确保产品的质量。根据2011版和GB151-99的规定,压力容器质量主要预防控制筒体内径偏差、筒体圆度、焊缝对口错边量和棱角度及筒体直线度。
1筒体内径偏差的预防控制
影响筒节周长偏差的因素主要有号料偏差、刨边造成的偏差和纵缝组对间隙偏差及焊缝横向收缩量等。按本厂工艺的规定,号料和刨边造成筒节板的长度偏差≤3.0mm宽度偏差≤1.0mm,焊缝采用外V形坡口,钝边为1.5~2.0mm,组对间隙为1.5~2.0mm,则焊后横向收缩量按经验公式vBU0.18Ah/Ds计算为1.0~1.5mm。因此,焊接纵缝后筒节周长偏差基本在+3.0mm以内。所以,只要在号料、刨边和组对等工艺过程中,严格按照工艺卡的规定进行,筒内径偏差还是比较容易控制在标准值范围以内的。
2筒体圆度的预防控制
筒体的圆度控制重点是在筒节校圆。只要筒节校圆后圆度达到标准要求,在组焊及开孔等制造工艺过程中严格执行正确的工艺路线,筒体的圆度就能符合2011版的规定。对筒节圆度的控制,主要是在三辊卷板机上校圆的过程中,用内样板检查的办法及校圆后用直尺或钢卷尺测量筒体两端内径的最大与最小直径差。不锈钢筒节与低碳钢筒节相比不易校圆。这是因为不锈钢的塑性很好,屈服强度较低,易变形,操作时不易控制下压量,所以校圆需辊压较长时间。这样造成不锈钢筒节的表面擦伤和划伤严重。因此,在校圆过程中视筒节规格不同将其圆度控制在4~8mm,在组对环缝之前再检查一遍,对圆度超标的部位用榔头敲打校圆,校圆后圆度e为1.0~4.0mm,即可满足标准要求。
3筒体焊缝对口错边量的预防控制
错边会使筒体对接处实际壁厚减薄,筒体几何形状不连续而产生附加弯曲应力和剪应力,当筒体内压较高时造成局部应力过高而使筒体发生局部变形或失效,所以,2011版提出了A、B类焊缝对口错边量的要求。当名义厚度Ds≤12mm时,错边量b≤1/4Ds;12
3.1纵焊缝对口错边量
纵焊缝的对口错边主要是由于卷板时压头预弯成形不好,组对时不认真或定位焊不牢固造成的。若预弯成形良好,组对时两直边基本在同一水平面,用直尺或角尺将两边卡平就可将纵缝的对口错边控制在0.5mm以内,若预弯成形不好,两直边面形成棱角,不但错边量不好控制,而且在焊后校圆时不易消除棱角度。另外,定位焊焊缝太短,间距过大,由于其强度不够,在焊接收缩变形过程中错边量就会增大。
在卷制筒节时,将两直边卷成桃子的形状,使纵缝边缘下塌0~10mm,定位焊后对下凹量较大的筒节用榔头在其最高部位敲打数下后,则两直边面就会基本调整到一个平面上。这样检查错边量时就比较方便一些。纵缝定位焊的长度控制在100mm,间距为250~350mm,焊后错边量基本无变化。可见,只要预弯成形良好,组对认真,定位焊牢固,那么焊后纵焊缝的对口错边量,比2011版规定的还小。
3.2环焊缝的对口错边量
影响环缝对口错边量的主要因素由筒节周长偏差、圆度和纵缝环向棱角度。
筒节周长偏差引起的环缝对口错边量b1max=D=1.0mm,若两筒节中心线对中,则b1max=D/2=0.5mm。所以只有尽量使同一筒体上几个筒节之间的周长偏差减小,才能减小由此引起的错边量。另外,组对时经过仔细调整,将周长比较接近的筒节端面互相组对,就会使筒节周长偏差引起的错边量减至很小。
由于筒节存在圆度,两筒节组对时其两端面会出现偏差情况,在组对检查中视具体情况应采取适当的预防措施,应采用双管胎具组对筒节。
4筒体棱角度的预防控制
筒体棱角度分为纵焊缝的环向棱角度和环焊缝的轴向棱角度。棱角度的存在会使筒体不连续而增加局部应力,如容器承载运行时会产生附加弯曲应力,对耐腐蚀设备可能会引发应力腐蚀破裂。因此,GB150-98第10.2.4.2条指出:“在焊接接头环向形成的棱角E,用弦长=1/6内径Di,且≮300mm的内样板或外样板检查,其E值不得>(Ds/10+2)mm,且≯5mm。”
4.1环向棱角度
环向棱角度的形成主要与筒体板头预弯角度、内焊缝余高和焊缝坡口形式及焊接工艺有关。
实践证明,筒体板头预弯不好,组对纵缝时可能会形成外凸的棱角或内凹的棱角,焊后用三辊机校圆时对前者不易校圆,对后者可以用中间辊适当下压来改善或消除,但下凹量过大时,焊缝两侧的最高部位的曲率较大,相当于外凸的棱角,也不易校圆,因此,最好组对成水平的状态,这样不但错边量容易控制,校圆后的棱角度也较小。
4.2轴向棱角度
（1）环缝对口间隙偏差引起的棱角度
如果两筒节在组对时没有对直,中心线形成一夹角A,表现为环缝对口间隙在圆周上不一致,存在对口间隙偏差a,则在间隙最小和最大的筒节轴向部位形成最大轴向棱角度。
（2）环缝对口错边量引起的轴向棱角度
控制筒体环缝对口错边时需要将局部超标部位敲打,使其产生局部变形,造成该部位边缘下塌或上翘,从而形成轴向棱角。为了控制轴向棱角度,关键是控制组对之前筒节的圆度和环向棱角度。
（3）焊接角变形对筒体轴向棱角度的影响
环缝的焊接角变形由2个因素引起:一是焊缝的横向收缩变形在板厚方向上分布不均所引起的弯曲应力导致的角变形;二是焊缝的环向收缩引起的长向缩小变形。结果出现所谓的“卡腰”现象。
5筒体直线度的预防控制
筒体组对不直时会在其轴向造成附加弯曲应力,另外还不利于筒体内件的安装。
5.1环缝对口间隙对筒体直线度的影响
与形成轴向棱角度一样,如果两筒节的中心线没有对一致,形成夹角,则存在对口间隙偏差a,所以,在间隙最大和最小的两筒节轴向也形成最大直线L1max。考虑筒体组对最差的情况,即几个筒节组对时其环缝最大、最小间隙出现在筒体同一母线上,形成弯曲状态。
5.2筒节圆度和轴向棱角度对筒体直线度的影响
筒节存在圆度时,可使筒体直线度增大。由于筒节组对时,其最大和最小直径所处的位置是随机的,选择测量位置时,又有些随机性,因此同一筒体由于其圆度的影响,测量位置不同时,测得的直线度就不同。为了很好地控制筒体的直线度,应该多测几个部位。
结语
综上所述，压力容器制作过程中的预防控制，主要就是预防控制筒体内径偏差、筒体圆度、焊缝对口错边量和棱角度及筒体直线度。只要保证上述内容预防控制好了，那么压力容器的质量就可以得到保证。
参考文献：
[1]GB150-2011，压力容器[S].
本文主要通过对工程中压力管道压力容器焊缝质量缺陷产生原因进行分析，论述了如何针对焊接材料、焊接过程、焊接质量检验等方面采取控制措施，从而实现管道压力容器焊接施工质量控制的目标。管道的施工是建筑中不可缺少的一部分。
关键词：
钢质压力管道焊接质量控制焊缝质量缺陷焊接过程控制焊接质量检验
中图分类号：O213.1文献标识码：A文章编号：
前言
建设项目钢质压力管道压力容器通常采用焊接方式连接，因此，焊接是管道安装中最关键、最重要的一道工序。影响管道焊接质量的因素较多，主要有管材和焊材的质量、焊工的资格和操作能力、焊接施工工艺和操作过程等。
管道焊接质量控制有几个重要环节：材料质量控制、焊接过程控制、焊接质量检验。材料质量控制是首要前提，焊接过程控制、焊接质量检验是必要条件。如果忽略了过程控制，仅靠最终检验的手段来控制，管道焊接质量容易产生隐患。因为大多数管道焊缝质量检验不是进行100%检验，而是按规范规定抽取一定比例检验，未抽检到的焊缝的质量存在不合格的可能性。管道焊接质量必须重点针对这三个环节采取控制措施。
一、焊接质量的缺陷及产生的原因
1焊缝质量缺陷的分类：
1.1焊缝质量缺陷分表面质量缺陷和内部质量缺陷两类。
1.2焊缝表面质量缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、咬边、未熔合、焊瘤、未焊透、1.3根部收缩、余高过大、外观成形凹凸不平、角焊缝厚度不足或焊脚不对称情况等。
1.4焊缝内部质量缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等。
2几类重要焊缝质量缺陷产生的原因：
2.1未焊透：电流强度不够，运条速度太快；管道组对时，坡口的钝边太厚或间隙太小；焊条角度不对以及电弧偏吹；焊件散热速度太快使焊融金属迅速冷却。
2.2气孔：熔化金属冷却太快，气体来不及从焊缝中逸出：如风速过大、温度较低，或者焊工操作技术不良，运条速度太快，使焊肉很薄，冷却过快，气体来不及从焊缝中逸出；电弧太长或太短。电弧太长使空气浸入熔池，太短则阻碍气体外逸；焊条受潮；焊件及焊条上沾有油漆、油污等，受热后放出气体浸入熔池；
基本金属及焊条化学成分不当，含碳气过多，所含的合金成分使铁水发粘，使熔渣粘度太大，阻碍气体外逸；
2.3裂纹：焊接材料化学成分不当。碳及合金成分（铬、钼、锰）含量多，以及含磷、硫，促使产生裂纹；对于可淬性高的钢，焊接措施不当，如未进行预热或退火等；管道组对不正确，如焊低碳钢时坡口小，间隙小，导致填充金属少，强度低，焊缝冷却快，应力较大，以致产生裂纹；点焊处尺寸较小，受外力或焊接应力作用而破裂；其他具有尖角的缺陷（如针状气孔、咬边、未焊透等）未检查并及时修复，由于应力作用而发展成裂纹。
二、焊接质量的控制
1管道及容器材料和焊接材料进场检验措施（材料方面的控制）：
管材和焊材直接决定了管道焊接质量，各生产厂家的生产技术水平、产品质量参差不齐，材料进场前的运输、保管等环节也会使材料的质量受到影响。做好管材和焊材进场检验是管道焊接过程质量控制的首要环节。材料检验的内容主要有以下几方面：
1.1对材料质量证明文件进行检查：检查生产厂家名称、出厂合格证、生产技术标准、质量证明书、产品标识；管材质量证明书件主要应有名称、规格、型号、数量、钢号、炉号或生产批号、化学成分，以及抗拉强度、屈服点、延长率、压扁、弯曲、水压试验结果等机械和力学性能、工艺性能、晶间腐蚀、金相试验、热处理和探伤结果等内容；焊材质量证明书主要应有名称、类别、牌号、规格、批号、熔敷金属的化学成分和力学性能、外观检验和抽样焊接检验结果等。
1.2材料质量检验：主要检验管材、管件的表面锈蚀情况和焊缝，焊条药皮有无脱落、受潮、开裂等情况，焊条或焊丝表面洁净度。检测管材和管件的壁厚、外径的尺寸是否与设计选定的材料标准系列相符，管口椭圆度等偏差值是否满足材料规范要求。到货的管材、管件实物标识不清或与质量证明文件不符，或对产品质量证明文件中的特性数据或检验结果有异议，供货方应按相应标准作验证性检验或追溯到产品制造单位。国家规范有明确规定的，如合金钢管道组成件应采用光谱分析或其他方法对材质进行复查，并应做标记。
2管道及容器焊接过程控制措施（施工过程方面的控制）：
2.1焊接施工工艺控制：
(1)制定焊接施工工艺：焊条、焊丝及焊剂的选用，应根据焊接接头两侧母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热、焊后热处理使用条件及施工条件等因素确定；焊接工艺应明确管道母材的类别号和组别号、焊接接头形式及简图、适用此焊接工艺的管道直径和壁厚范围、焊接位置和焊接方向、焊接方法和机械化程度、焊接材料的类别、焊接电流和电压、焊接速度、保护气体、预热或焊后热处理方法、环境温度和湿度、风速的要求等方面。
(2)对焊接工艺进行评定：每种管道焊接施工前，必须有相适应的焊接工艺评定，经评定合格的焊接工艺才可作为工程焊接施工的依据。焊接工艺评定必须符合GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》及其他有关焊接规范、标准的规定，应根据管材的化学成分、力学性能、焊接性能、母材的厚度等进行分类，然后确定相应的焊接施工工艺，再选择相应的母材、焊材进行焊接，并对焊接接头进行外观检查、射线照相检验、力学性能试验，以及金相组织、抗腐蚀、硬度等方面的检验、试验和评定。
(3)焊接工艺卡管理：对于工程中各类焊接管道，均应根据焊接工艺评定编制焊接工艺卡，作为焊工、管工实际焊接作业的指导和依据。
2.2焊工的资格和能力核查：
焊工属于特殊工种，必须对焊工合格证书进行审查，以确认焊工是否具有焊接操作的资格和能力，主要应核查两个方面：焊工具有了合格证书，并不代表可以焊接所有的管道，只有“考试合格项目”适用范围以内的管道，该焊工才能进行焊接操作，在此范围以外的管道及不同的焊接方法，必须另行考试合格后才能进行焊接操作。焊接施工属于实际操作工种及特殊工种，若焊工长期未进行实际操作，焊接能力则会下降，影响焊接产品的质量。焊工合格证必须经定期检验有效，才允许焊工继续作业。
2.3管道及容器焊接操作过程控制：
(1)管道切割下料检查：主要控制管口平面与管道轴线的垂直度，另外注意不锈钢、合金钢管道的切割工器具不得与碳钢类材料混用，防止造成渗碳锈蚀。
(2)坡口加工的控制：主要应控制坡口角度、坡口的形式和细部尺寸等。
(3)管道组对控制：主要根据焊接工艺卡的要求检查管口组对的间隙、平直度、错边量等，防止焊缝出现未焊透、焊瘤过大、焊缝宽度不合格等质量问题。
(4)焊接设备和工器具检查：主要检查焊接设备的焊接性能和安全运行状况。有合适的引弧电压、良好的调节电流的功能和足够的功率。
(5)焊接施工环境检查：主要是针对预制场地及施工现场的湿度、风速、清洁状况等焊接环境进行检查，如相对湿度应≤90%。，风速应
(6)对焊接操作进行巡检：主要检查焊工焊接时各项技术参数是否严格按焊接工艺卡执行。主要核查实际焊接操作的电压、电流、焊接速度、焊条摆动、点固焊和打底焊方法、焊道层数及各层的焊接方法、清根、层间清理等，并对使用的焊条或焊丝的型号、规格和烘干、保温、防潮、防污染等情况进行巡查。
(7)焊前预热和焊后热处理控制：焊前预热和焊后热处理必须制定相应的热处理技术措施，主要应根据钢材的化学成分、厚度、焊接形式、焊接方法、焊接材料及环境温度等因素，明确加热的方式（如感应加热，火焰、电阻炉、红外线辐射加热等）、温度、范围和加热速度，以及焊后维持恒温的时间和冷却降温的速度。在热处理过程中对其进行检查并记录。
(8)对某些特殊介质的管道焊接应有针对性的控制措施：不同项目的工艺介质各不相同，有的管道介质比较特殊，焊接质量对介质的产品质量会产生影响。因此，焊接过程控制还应根据管道介质的特性制定相应的措施。
(9)焊缝标识检查：管道焊缝施焊完成并检查后，应及时在焊缝附近做焊缝标识并记录。焊缝标识的主要内容有焊口编号、焊接日期、焊工代号、固定焊口标记、表面质量检验结果、内部质量无损检测结果及标记、焊缝返修标识，以及管段编号和管材标识等。各项标识应与焊接技术资料相符，不能有错漏。
(10)焊接技术资料核查：焊接技术资料主要有焊接施工记录、焊缝隙表面质量检验记录、焊缝无损探伤检测记录、焊缝位置单线图；主要核查资料的真实性、准确性、完整性、可追溯性，以及相互之间有无矛盾和错漏，必要时应与现场的管道焊缝及其标识进行核对；统计有关数据是否符合设计和规范要求：应对每名焊工施焊的每种管道的施焊结果分别统计，其主要内容有：管段焊缝总数、焊缝检测等级、数量及比例（活动焊口和固定焊口应分别统计）、返修数量和次数及加倍抽查的数量等。
3焊接质量检验控制措施（施工质检方面的控制）：
管道容器焊接质量检验通常分三步进行：首先是焊缝表面质量检验，然后是焊缝内部质量无损探伤检验，最后是管道容器系统压力试验。焊接表面质量和内部质量检验结果，必须达到设计和施工验收规范要求的等级，才能认定为合格；焊缝缺陷判定及质量等级评定应符合GB50236-98及JB/T4730的有关规定。
3.1焊缝表面质量检验控制：
(1)采用目测和焊接检测尺实测的方式检验外观质量：主要检查焊缝表面的裂纹、气孔、夹渣、咬边、未焊透、焊瘤、根部收缩、余高、焊缝外观成形、角焊缝厚度、角焊缝焊脚对称情况等。
(2)渗透检验：主要是在焊缝表面喷涂渗透检测剂，通过显示的迹痕，判定焊缝的缺陷，主要有着色法和荧光法两种。
(3)磁粉检验：主要是在焊缝表面施加磁粉，对焊件进行磁化，通过显示的磁痕，判定焊缝的缺陷。主要有干磁粉法、湿磁粉法、荧光和非荧光磁粉法。
3.2焊缝内部质量无损探伤检验控制：
无损探伤检验方法：焊缝内部质量无损探伤检验方法主要有射线透照检测和超声检测。射线透照检测比较直观并能保留检验记录，是最常用的检测方法。
3.3管道容器系统压力试验控制：
(1)常用水进行容器的液压强度试验，也称水压试验。耐压试验压力一般为设计压力的1.25倍。对不锈钢进行水压试验时，要控制水的氯离子含量不超过25ppm。
(2)用气体为介质进行气压强度试验，试验压力一般为设计压力的1.15倍。气压试验危险性很大，应采取措施确保安全。