压力容器异种钢焊接缺陷及预防

特种设备管理 2017-12-05 10:19:52

    装置中的压力容器应用广泛,其焊接部分是容器安装、使用、维护、寿命、安全等各方面的关键因素。必须保证其质量达标,同时具有高效性能,以此保证设备安全、人员安全。但由于异种钢焊接接头部分,由于合金元素的稀释以及碳迁移过程,导致存在一个不均匀的过渡区,包括化学成分、金相组织、应力场分布等,从而导致接头处物理性能、力学性能等存在较大差异,容易出现事故和危险。对此,必须加强重视并采取措施,实现对缺陷的有效预防和控制。

    1常见缺陷

    异种钢在焊接过程中常见的缺陷类型多种多样,产生的原因也错综复杂,所处位置和表现形式也各有不同。但就其分辨的难度和方法,可大致分为外观缺陷和内部缺陷两种类型。

    1.1外观缺陷

    外观缺陷一般较为明显,可用肉眼或者简单的检查方法从外部检查出来。如:焊缝处出现咬边、焊穿、焊瘤、表面裂纹、表面气孔擦伤等,严重时可影响到焊件的整体质量和性能,导致无法正常使用[1]。还有焊件的尺寸长度不符、平面度不能达到标准,这主要是由于焊缝收缩引起的变形,而这种焊接后的缺陷难以或者无法修复,最终导致焊件整体报废。

    1.2内部缺陷

    内部缺陷较为隐秘,只能通过破坏性检查或无损探伤的方法进行检查。常见的内部缺陷主要有:内部裂纹、内部气孔、白点、夹渣、未焊透和未熔合等。大多缺陷是由于人们越来越重视工艺性缺陷,试图避免的同时,忽视了焊件尺寸不符、接头性能不足及化学成分等问题。由于异种钢化学成分上的差别,容易在焊接时,在母材与焊缝之间的熔合区或过渡区形成化学成分、金相组织不均匀的区域,使焊缝在力学性能、物理性能上产生差异。

    2预防措施

    由于母材之间、母材与填充之间存在物理、化学差异,还可能存在相互作用,给焊接工艺带来影响和困难。要想尽可能的获得良好的焊接接头,必须采用特殊的工艺措施,并遵循以下几点共同原则:

    2.1合理选取焊接材料

    合理选用焊材是焊接成功的关键,也是经济效益的前提。一般需参照母材的成分、性能,以及恰当的接头形式、具体的使用要求来选材。而基本原则有四项:①选用材料首先应考虑其结合性能,其次再考虑使用性能。因此,在焊缝金属的强度与塑性上,如果不能兼顾两者,应选择塑性强、韧性好的焊材,同时,应当参照强度等级偏低的母材进行焊材选择,即“低匹配”原则,以此保证焊缝的塑性[3]。②焊缝金属性能一般只需满足两种母材中的一种,其力学性能等不低于母材中性能较低的指标即可。但特殊情况可根据工艺、性能的具体要求。③结构钢的异种钢焊接,在相同强度等级下,应选用抗裂性能较强的。而如果是金相组织差异较大的异种钢接头,应考虑填充金属被稀释后的接头性能保障。④对于多种具有相同性能条件下的焊材,多倾向易制作且经济效益更高的品种。

    2.2合理的焊接工艺参数

    焊接的工艺参数直接影响着熔合比。一般来说,异种钢焊接要求小的熔合比,所以,通常采用小电流、高焊速[5]。焊接工艺参数的确定,如在异种钢焊接的预热温度的选定上,应当根据焊接性差的选定,通过预热来避免出现冷裂纹。如其中一种钢焊接不需预热,另一种需预热时,应采取预热措施,实现焊接。而如果一种预热温度高,另一个预热温度低时,应选择预热温度较高的为规范[6]

    2.3严格执行焊接工艺进程

    严格并正确执行焊接工艺进程。首先,应当制定正确焊接工艺进程,它是一种细则文件,即要求细致度高、科学性强,以细则文件对加工细节、实践要求做出规范统一,对焊接工艺、焊接质量做出有效评定。最终有效保证焊接的细节到位、规范操作和质量达标。同时,焊接人员应当针对不同的产品焊缝、特殊的产品性能需求、质量要求等,充分运用自身的实践知识、理论知识,规范执行焊接工艺进程,从而给予焊接工艺、压力容器整体质量上的最大保障。

    3结束语

    综上所述,异种钢焊接具有难度,再加上自身具有特殊性和选择性,可能给压力容器的焊接增加难度,也容易出现焊接缺陷和质量隐患。从辨别难度、检查方法上,可分为外观缺陷和内部缺陷。对此,必须分析研究产生缺陷的根本原因,并采取预防和控制措施,同时坚持四项基本原则:合理选取焊接材料、设计合理的坡口形式、确定合理的焊接工艺参数、制定并严格执行焊接工艺进程,以此来有效预防和控制焊接的缺陷,最大限度地提高压力容器的质量、性能和使用寿命等水平。

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