七冶压力容器制造有限责任公司贵州贵阳550014
摘要：压力容器作为特种设备，在化工等领域中有着重要作用，而其焊接质量的好坏直接对容器质量产生影响。本文阐述了厚壁压力容器的焊接质量控制系统组成和制造过程中焊接质量的控制措施。
关键词：压力容器；焊接质量；热处理；质量控制
压力容器是石油、化工等行业中不可缺少的特种承压设备，它即要承受容器内介质的贮存压力，又要承受容器内介质高温、高压等有毒和腐蚀性的化学成分，若有不慎，极易导致设备的损坏和事故的发生。因此，当前对压力容器的焊接质量要求越来越高，因影响着压力容器的安全运行，同时焊接质量也是压力容器制造过程中的重要控制环节。
一、焊接质量控制系统组成
1、焊接材料。用于压力容器主要受压元件的焊接材料必须符合国家标准、正规生产厂家生产的产品，具有合格的产品证书及清晰、牢固的标志。产品经确认符合订货技术要求后，按焊接材料管理制度进行验收、入库、保管及发放。
2、焊接工艺评定。按相关规定、标准要求，鉴定所拟定的焊接工艺的合理性和可靠性，验证焊接工艺评定指导书中设计的各项工艺参数和措施的可行性，并要严格执行焊接工艺评定管理制度规定。评定合格的焊接工艺才能应用于压力容器的焊接。
3、焊工资格审查。焊工技能水平的高低是保证锅炉压力容器产品焊接质量的关键因素。按国家规定的《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》对焊工进行理论知识及操作技能考试，并经市级焊工考试监管会认可，成绩合格者方能担任规定项目的焊接工作。
4、焊接工艺编制。在焊接工艺评定合格的基础上编制焊接工艺。依据产品设计图纸、技术规格书、《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》和JB/T4709《钢制压力容器焊接规程》的要求，结合压力容器自身的结构特点，制定合理的施焊工艺。施焊前项目人员要对焊接过程中可能发生的技术问题向施工部门交待清楚，并在必要时到焊接现场指导工作。
5、产品焊接试板试验。为检验产品焊接接头的机械性能，按《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》和JB4744《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》的要求，采用与施焊产品相同的材料和焊接工艺，对产品的焊接试板进行试验，焊后与产品一同进行焊后热处理。产品的焊接试板焊缝机械性能试验合格后才可进行下一道工序。
6、焊缝返修。焊缝超标缺陷的返修，按《压力容器安全技术监察规程》的规定进行，即返修前，先分析产生缺陷的原因并制定返修工艺；返修过程中，焊接检验人员要做好详细的现场返修纪录；返修完成后，按原焊缝检验要求进行检验。
7、焊后热处理。为改善焊接接头的机械性能，消除焊接残余应力，按《压力容器安全技术监察规程》、《钢制压力容器》和设计图纸的要求，对壁厚超过34mm的碳钢压力容器需进行焊后热处理。
8、焊接无损检验。按《压力容器安全技术监察规程》、GB150《钢制压力容器》和设计图纸的要求，对焊缝进行外观检验及无损探伤检验。热处理完成后，要对关键焊缝进行抽检，必要时对焊缝交叉处进行硬度测试。检验不合格的焊缝要按质量保证手册规定的程序进行返修。
二、焊接质量控制措施
1、焊接材料及焊接方法选择。鉴于厚壁压力容器的结构特点，为防止产生裂纹，应选择具有优良的低温韧性及抗裂性能强的焊条及焊丝作为焊接材料。因简体焊缝全部采用高效率的埋弧自动焊工艺焊接，而以往采用手工电弧焊工艺焊接的简体合拢口内环缝，用改装的埋弧自动焊小车，实现了内环缝自动焊，提高了焊接自动化程度及效率，减轻了劳动强度，净化了施工环境，从而减小了焊缝缺陷产生的概率。筒体与接管等焊缝采用手工钨极氩弧焊及手工电弧焊工艺，操作方便、灵活，易于掌握。
2、焊接工艺评定试验。合格的焊接工艺评定试验是编制焊接工艺文件的基础。在综合考虑产品的结构设计及现场设备、人员实际情况后，按其相关标准的要求制定出详细的焊接工艺评定实施细则。进行工艺评定时，焊接技术人员及各控制点责任人应对评定过程的质量进行严格的控制。
3、焊工资格考试及管理。参加项目考试的焊工，全部通过规定项目的考试并获得证书。项目组对这批焊工进行统一管理，并建立焊工履历档案。
4、焊接工艺施工文件编制。焊接工艺文件是指导现场施工的技术文件，直接影响施工进度及焊接质量。对产品的结构设计及现场设备、人员实际情况研究分析后，按相关法规、标准要求及质量保证手册的规定，遵循安全、可靠、经济的原则，编制出包括焊接工艺指导书、产品焊接试板工艺等施工文件。
5、焊接施工质量控制。焊接前，应对焊接检验人员、焊接施工人员介绍工艺文件，强调特殊技术要点，要求焊工严格执行焊接工艺文件。为保证焊接操作的正确实施，焊接检验人员进行现场监督检查，对每个焊工执行工艺的情况进行检查，发现问题及时纠正。对重要部位的焊缝，选派操作技能较高的焊工施焊。另外，为防止焊接冷裂纹产生，适当地提高预热温度，采用电加热进行预热，对温度重点监测，并将检查数据做详细施焊记录。焊接时采用小线能量、多层多道焊工艺。为减小焊接拘束应力及控制层间温度，筒体内、外坡口交替焊接，保证焊接应力均匀分布。因此，合理的焊接顺序及施焊工艺不仅能减小焊接变形及焊接应力，而且能防止产生冷裂纹。
焊接完成后，焊工自检焊缝质量，并在规定位置打上焊工钢印代号，项目组依据检验合格率高低实行奖惩，鼓励焊工提高操作水平，并建立焊工技术档案，提高焊接一次合格率。
6、产品焊接试板制备。试板与压力容器简体一同焊接、检验，热处理后进行焊缝力学性能试验。试验结果显示各项参数满足标准要求，证明焊接工艺的合理性。
7、焊缝返修质量控制。焊接检验时发现了未熔合、气孔、夹杂缺陷，分析产生的原因后制定了返修工艺。返修前采取预热、焊接参数控制、焊后缓冷等措施，焊接检验人员现场监督，并做好返修记录，较好地控制了返修质量。
8、焊后热处理。焊后热处理是压力容器制造工艺过程中重要的工艺环节，对厚壁压力容器更应如此。焊后热处理的目的是：1）松弛焊接残余应力及稳定结构形状和尺寸；2）软化热影响区，提高焊缝金属的塑性及断裂韧性；3）提高抗应力腐蚀的能力；4）释放焊缝金属中的有害气体-氢气，防止延迟裂纹的产生。此外，为提高焊后热处理的质量，缩短施工周期，根据容器的热处理要求，采用组装式电阻炉整体热处理，温度由计算机控制，温差小，运行平稳。为准确地反映热处理温度，将热电耦点焊在简体上，且置于温度可能变化的位置，既要测定筒体真实的温度，又要尽量减小筒体不同部位的温差。焊件热处理前，制定完善的热处理工艺规程。在热处理过程中，责任工程师、检验人员及操作人员全程监控整个工艺过程，对每个热电耦温控点的加热升温速度、保温温度、保温时间、降温速度等关键工艺参数重点监控，发现问题及时解决。
9、焊接无损检验。焊接完成后对焊缝进行外观及无损探伤检验，对检验不合格的焊缝按质量保证手册的规定进行返修，对热处理后的产品进行表面质量、外观尺寸检验，对焊缝进行100％外观及无损探伤。对简体交叉焊缝处的焊接金属及热影响区硬度，用便携式硬度计进行测试。各项检验结果满足技术要求，质量可靠。
三、结语
总之，在焊接过程中，压力容器的致密性及强度很大程度上取决于焊接的质量。它也是容器制造中的关键性环节，对压力容器的使用寿命及安全运行都有着极为重要的影响。
参考文献：
[1]刘晓昀.浅析压力容器焊接质量控制[J].科技风，2016.