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有关压力容器品质操控的研讨

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-29 12:46:27 人气: 标签:

  压力容器缺陷种类很多,按其位置不同可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。对于焊接质量的控制也有很多行之有效的措施。

  1压力容器焊接的常见缺陷及原因分析任何压力容器都不是完美无缺的构体。不存在缺陷是相对的,存在缺陷是绝对的,其缺陷表现的形式是多种多样的,因材而异,因罐而异,因时而异,因情而异。这些缺陷都不同程度对压力容器的安全运行产生作用和影响。

  1.1.2焊缝咬边焊缝边缘留下的凹陷,称为咬边。咬边是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等造成的。

  埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因都会造成焊件被熔化去一定深度,而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面,从而在咬边处造成应力集中。不锈钢压力容器和要求100%射线检测的压力容器的受压元件焊缝是不允许存在咬边的,要求20%射线检测的压力容器的受压元件焊缝对咬边的长度和深度也有所限制。防止产生咬边的办法是:选择合适的焊接电流和运条手法,随时注意控制焊条角度和电弧长度;埋弧焊工艺参数要合适,特别要注意焊接速度不宜过高,焊机轨道要平整。

  1.2压力容器焊缝内的缺陷1.2.1气孔,是指在焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有:坡口边缘不清洁,有水份、油污和锈迹;焊条或焊剂未按规定进行烘焙,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外,熔渣粘度过大,气泡无法通过熔渣,被阻挡在焊缝金属表面附近;电弧偏吹;低氢型焊条焊接时,电弧过长,焊接速度过快;埋弧自动焊电压过高等,都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在。使焊缝的有效截面减小,过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的办法是:选择合适的焊接电流和焊接速度,认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和烘焙焊接材料。调整焊剂的化学成份,改变熔渣的粘度,不使用变质焊条。当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时,应严格控制使用范围。埋弧焊时,应选用合适的焊接工艺参数,特别是薄板自动焊,焊接速度应尽可能小些。使用直流焊机时,焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端,避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场等。

  1.2.2夹渣夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。夹渣有金属夹渣、非金属夹渣,其分布与形状有密集夹渣、点状、条状、链状等,焊缝内部深埋的点状、条状夹渣是容器检查中发现最多的一种焊接缺陷。多数夹渣的断面形状近似椭圆,边缘平滑。预防产生气孔的办法是:提高焊工操作技能,控制铁水与熔渣分离;加强焊接过程的层道清理;焊接接地线应该在工件中合理接地,控制电弧偏吹。

  1.2.3未焊透和未熔合焊接时,接头根部未完全熔透的现象,称为未焊透;在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象,称为未熔合。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷,由于未焊透或未熔合,焊缝会出现间断或突变,焊缝强度大大降低,甚至引起裂纹。因此,在压力容器的各部分均不允许存在未焊透、未熔合缺陷。未焊透和未熔合是由于焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等造成的。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净,或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当,电弧偏在坡口一边等原因,都会造成边缘不熔合。对于压力容器常用的X形焊接坡口而言。未焊透和未熔合缺陷一般存在于焊缝坡口的中部。离表面较深,断面形状呈椭圆或不规则形状。

  1.3压力容器焊缝的表面缺陷1.3.1裂纹焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。容器的破坏多从裂纹处开始,在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹,在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹,应彻底清除,然后给予修补。

  在冷却过程或冷却以后,在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现,也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为:1)在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织;2)焊缝中存在有过量的扩散氢,且具有浓集的条件;3)接头承受有较大的拘束应力。

  1.3.2焊瘤在压力容器焊接中还会遇到焊瘤等表面缺陷,产生焊瘤的原因有:(1)运条不均,造成溶池温度过高液态金属凝固缓慢下坠;(2)立仰焊接时,采用过大的焊接电流和弧长;(3)平焊是时熔池温度过高操作手法不当,在收弧处未填满弧坑;(4)焊接突然中断或焊接薄板时电流过大。

  2焊接质量的控制从某种程度上说,锅炉、压力容器的质量就是其焊接质量,而焊接接头的质量取决于焊接材料、焊接工艺、焊工管理、焊接设备、焊接检验等因素。本文主要从焊接材料、焊接工艺、焊接检验这3方面,讲述一下焊接质量的控制。

  2.1焊接材料的选择控制对于不等强度级别钢的焊接,原则上应选择低强度等级的焊接材料,在某些特殊情况下,如点固焊或厚板的第一道焊往往要求强度高,可以选用高强度等级的焊接材料。焊接材料的选择还应综合考虑结构和工艺因素及刚度特点,如冷冲压冷卷要求焊接接头有较高的塑性变形能力,热卷和热处理则要求接头经高温热处理后仍能保证所要求的强度性能及韧性,因此,应选用合金成分较高的焊材,而形状复杂,结构刚性大以及大厚度的焊件,由于焊接过程中产生较大的焊接应力,容易产生裂纹,因此必须选用抗裂性好的低氢焊条。

  2.2.1焊接工艺评定焊接工艺是控制锅炉、压力容器焊接接头质量的关键,产品施焊前,对受压元件之间的对接焊接接头和要求全焊透的T形焊接接头、受压元件与承载的非受压元件之间全焊透的T形或角接焊接接头、以及受压元件的耐腐蚀堆焊层都应进行焊接工艺评定。制造厂应根据产品的情况,如焊接方法、母材钢号、母材厚度和熔敷金属厚度、焊材保护气体、有无衬垫、是否预热2.2.2工艺参数焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响,对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢都要求采用小线能量焊接,对于易淬火钢,采用小线能量焊接时冷却速度快,易产生冷裂纹,因此须采用焊前预热、控制层间温度和焊后缓冷等工艺措施。但仅是线能量数值控制还不够,即使相同数值的线能量,如果焊接电流、电压和速度之间配合不合理,还是不能得到好的焊缝性能。例如在焊接电流较大、焊接电压较低情况下得到深而窄的焊缝,适当减小电流提高电压则能得到良好的焊缝质量,这两者焊缝性能是不同的,因此应在规范合理的原则下选择合适的线能量。

  2.3焊接检验2.3.1焊接前检验焊接前检验指焊件装配质量及坡口表面质量检验,焊缝的组对间隙及钝边的过大或过小及坡口未清理干净会产生未焊透、焊瘤和气孔等缺陷,从而直接影响到焊缝性能。

  2.3.2焊接过程检验(1)不宜采用十字焊缝。相邻的筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开,其焊缝中心线之间的外圆弧长一般应大于筒体壁厚的三倍,且不小于100mm.

  (2)在压力容器上焊接的临时吊耳和拉筋的垫板等,应采用与压力容器壳体相同且在力学性能和焊接性能上相似的材料,并用相适应的焊材及焊接工艺。临时吊耳和拉筋的垫板割除后留下的焊瘤必须打磨平滑,确保表面无裂痕。

  (3)不允许强力组装。

  (4)受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的定位焊,若保留成为焊缝金属的一部分,则应按照受压元件的焊缝要求施焊。

  2.3.3焊接后检验焊后检验通常都是在焊接完成后即可进行,但是对于具有延迟裂纹倾向的高强钢应在焊后延迟一段时间再进行检验或复检。焊后检验主要是无损检验,包括外观检查,无损探伤,耐压试验及致密性试验。

  (1)外观检查①形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样的规定。

  ②焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物。

  ③焊缝和母材圆滑过渡。

  ④角焊缝的焊脚高度应符合技术标准和设计图样的要求,外形应平缓过渡。

  (2)无损检测焊后检验主要是无损检验,包括外观检查,无损探伤,耐压试验及致密性试验,其中容易忽视的问题一是局部探伤时,忽视了探伤部位的代表性,如采用周向X射线机对圆筒环缝通过一次或二次曝光即可达到一定的探伤比例,部分探伤人员为了追求探伤比例,往往选择环缝进行探伤,这是不正确的,应重点抽查焊缝交叉部位及纵向焊缝。二是局部射线检测或超声检测的焊缝,若在检测部位发现超标缺陷时,则应进行不少于10%的补充检测,如仍不合格,则应对该焊缝全部检测。耐压试验包括液压试验和气压试验,其目的是检验压力容器的强度和焊缝的质量。液压试验一般以水为介质,对于某些压力容器由于结构或者支承的原因,不能在容器内充灌液体,以及运行条件下压力容器不允许残留试验液体的,则可按设计图样规定采用气压试验。另外,对于介质毒性程度为极度、高度危害或设计上不允许有微量泄漏的压力容器,必须进行气密性试验,气密性试验应在耐压试验后进行。

  3结束语焊接质量是压力容器质量的关键,综上所述,制造厂应找出影响焊接质量的不利因素及其影响,加强焊接材料、焊接工艺、焊接检验等方面的质量控制,从而保证压力容器产品的焊接质量。

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