摘要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。壓力容器在焊接過程中最為嚴(yán)重的缺陷就是裂紋，產(chǎn)生后造成金屬材料截面積的減小，承載力相應(yīng)較小，出現(xiàn)構(gòu)建斷裂，嚴(yán)重時引起安全事故。文章對焊接裂紋產(chǎn)生機理分析的基礎(chǔ)上，采取有效的防止措施，預(yù)防裂紋的產(chǎn)生，保證壓力容器的運行安全。

　　關(guān)鍵詞：壓力容器;焊接;冷裂紋;產(chǎn)生;防止措施

　　引言

　　焊接在金屬壓力容器制造過程中是一道主要的工序，隨著壓力容器的大型化和重型化，焊接在壓力容器制造過程中處于關(guān)鍵和重要的工序。大多數(shù)壓力容器屬于特種設(shè)備，其安全運行關(guān)系人民的生命及財產(chǎn)安全，因此避免壓力容器在制造過程中產(chǎn)生焊接缺陷，是保證壓力容器制造質(zhì)量在運行后安全工作的關(guān)鍵步驟。

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　　1焊接冷裂紋的分類及產(chǎn)生的基本過程

　　焊接冷裂紋是指焊接接頭冷卻到較低溫度時所產(chǎn)生的裂紋，常見鋼材產(chǎn)生的溫度為在Ms溫度以下或200-300℃。冷裂紋包括:延遲裂紋、淬硬裂紋、低塑性脆化裂紋等，在壓力容器制造行業(yè)所說的冷裂紋指的是延遲裂紋。壓力容器焊接冷裂紋主要發(fā)生在高硬度及高強度的鋼材中，如抗拉強度大于等于540MPa以上的材料或者中碳鋼、低合金和中合金的高強度鋼中。

　　這些材料在焊接過程中金屬熔池溶解了大氣或者焊接材料中的氫，加上焊接接頭在焊接過程中產(chǎn)生了材料加熱時產(chǎn)生的拘束應(yīng)力，焊縫本身組織淬硬，無法通過塑性變形等方式釋放應(yīng)力，在三種因素的作用下，發(fā)生開裂，形成裂紋。延遲裂紋具有顯著的延遲性，分為潛伏期、緩慢擴散期、突然斷裂期三個連續(xù)的過程，潛伏期有可能幾小時、幾天、幾個月甚至幾年，有可能壓力容器已投入使用期間，因此更具危險性。

　　2冷裂紋的產(chǎn)生原因分析

　　形成冷裂紋的原因主要有以下4個:(1)焊接接頭形成淬硬組織,減小了金屬的塑性儲備;(2)擴散氫的存在和濃集;(3)焊件鋼性大而產(chǎn)生較大的焊接拉伸應(yīng)力;(4)焊肉存在某種缺陷致使應(yīng)力集中。以上這4個因素,其中含氫量和拉應(yīng)力是冷裂紋產(chǎn)生的2個重要因素,但4個原因的存在相互影響、促進。它們中可能某一個原因成為冷裂紋的主要因素,然而決不可能是唯一因素。一般來說,金屬內(nèi)部原子的排列并非完全有序的,而是有許多微觀缺陷,在拉應(yīng)力的作用下,原子氫向高應(yīng)力區(qū)(缺陷部位)擴散聚集。當(dāng)氫聚集到一定濃度時,就會破壞金屬中原子的結(jié)合鍵,金屬內(nèi)就出現(xiàn)一些微觀裂紋,應(yīng)力不斷作用,氫不斷地聚集,微觀裂紋不斷地擴散,直至發(fā)展為宏觀裂紋,最后斷裂。

　　3冷裂紋的預(yù)防措施

　　3.1注重焊接材料的質(zhì)量檢驗

　　作為鍋爐壓力容器焊接質(zhì)量控制的基礎(chǔ)焊接，焊接材料檢驗包含了眾多檢查項目。就鍋爐壓力容器焊接材料而言，其包含了焊條、焊絲、焊劑等諸多內(nèi)容。在材料檢驗中，不僅應(yīng)檢查材料的質(zhì)保書、品名，而且需對材料的材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量、外觀等要素進行核對，確保材料端面或斷口處有分層、夾雜等缺陷。在檢查中，需抽選10%左右的樣品送往檢驗;針對具體的材料檢驗結(jié)果，還需規(guī)范填寫《材料進貨檢驗單》。此外，為避免鍋爐壓力容器焊接中出現(xiàn)質(zhì)量問題，還應(yīng)規(guī)范焊接材料的存儲管理，通常，焊接材料與地面、墻體的距離保持在300mm，同時焊材所存空間的室內(nèi)溫度應(yīng)高于5℃，同時相對濕度不超過60%。

　　3.2焊接工作人員控制

　　壓力容器的焊接工作是一項十分專業(yè)的工作要求，工作人員必須要具備足夠的焊接專業(yè)知識，并且要擁有豐富的焊接作業(yè)經(jīng)驗，要能夠熟練應(yīng)用多種焊接方法和焊接技術(shù)，這樣才能夠保證焊接人員的素質(zhì)滿足焊接作業(yè)需要。另外在焊接的過程中，焊接作業(yè)人員會直接影響到焊接的質(zhì)量。

　　所以要求我國的加工企業(yè)必須要對焊接工作人員進行培訓(xùn)，檢查工作人員的專業(yè)知識水平和技能水平，對其進行定期考核，了解工作人員的素質(zhì)能力，在上崗之前更要進行崗前培訓(xùn)，這樣才能保證焊接工作人員的素質(zhì)。為了做好焊接工作人員的管理，企業(yè)需要制定相應(yīng)的管理制度，要對焊接工作人員的工作流程、工作規(guī)范和要求等進行明確，相關(guān)人員還需要定期進行檢查，了解工作人員的工作情況，通過激勵機制來激發(fā)其工作的積極性和主動性。

　　3.3.加強對焊接環(huán)境的管理

　　焊接環(huán)境并不是單純指施焊環(huán)境，具體還涉及到與焊接相關(guān)的所有環(huán)境條件。在壓力容器焊接施工過程中，在雨雪天氣、低于零下5℃的環(huán)境溫度、濕度超過90%的環(huán)境下都不允許進行焊接操作，對于氣體保護焊，當(dāng)風(fēng)速在2m/s以上時及手工焊風(fēng)速在8m/s以上時都不能進行焊接施工。

　　3.4焊接工藝控制

　　首先，要進行焊接工藝的評定。根據(jù)鍋爐壓力容器的特點和技術(shù)要求，對評定試件進行相關(guān)的試驗和檢驗，只有待最終的評定審核結(jié)果為合格后，才能進入批量化的焊接生產(chǎn)流程。這里需要特別注意的一點是，如果批準(zhǔn)生產(chǎn)中需要對焊接方式和熱處理流程進行調(diào)整變更，則必須進行重新評定。

　　其次，控制焊接工藝參數(shù)。在實際中焊接對象不同，對焊接接頭的性能也有著不同的要求，所以必須根據(jù)焊接對象及其技術(shù)文件要求合理確定焊接參數(shù)。比如對高強鋼和不銹鋼應(yīng)采用小線能量焊接，而易淬火鋼就必須采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度和焊后緩冷的工藝措施。

　　第三，控制焊接設(shè)備。對于制造生產(chǎn)過程來說，生產(chǎn)設(shè)備的工作性能將對最終的產(chǎn)品質(zhì)量造成直接影響，鍋爐壓力容器的焊接過程自然也不例外。如果焊接設(shè)備的性能較差甚至經(jīng)常突發(fā)故障，那么必然會對焊接過程及其質(zhì)量控制造成干擾。因此，必須對焊接設(shè)備加強管控，必須安排專人對其進行管理和定期維護，有條件的還應(yīng)該及時更新技術(shù)水平更加先進的焊接設(shè)備，為焊接質(zhì)量的保障提供必要的物質(zhì)條件。

　　最后，加強焊接檢測。在完成焊接工序后，為了保障焊接接頭的質(zhì)量，必須進行相應(yīng)的檢測。目前主要采用無損檢測技術(shù)，具體則包括超聲、射線、滲透等多種方法，必須根據(jù)具體的焊接工藝要求進行合理選用。

　　3.5加強焊接設(shè)備的管理及維護

　　在壓力容器具體焊接施工過程中，需要使用到的焊接設(shè)備種類較多，因此在實際焊接施工過程中，需要做好焊接設(shè)備的管理和維護工作，進一步保證壓力容器的焊接質(zhì)量。同時焊接設(shè)備之間也需要具有較好的匹配度，還要定期針對焊接設(shè)備的各種參數(shù)進行校驗，確保焊接設(shè)備各項參數(shù)與具體的要求相符。在針對焊接設(shè)備進行管理和維護過程中需要做好記錄，以便于隨時備查。

　　結(jié)語

　　裂紋對壓力容器的危害極大，冷裂紋由于具有一定的潛伏期和延遲性，焊后數(shù)小時乃至更長時間才能出現(xiàn)，特別是在運行中，一旦出現(xiàn)往往是造成質(zhì)量安全事故，威脅到人民生命財產(chǎn)安全。為了控制此類裂紋的出現(xiàn)，焊前必須認(rèn)真分析壓力容器的焊接過程，制定合理的焊接工藝和控制措施，從而保證壓力容器制造質(zhì)量，提高壓力容器的使用安全和壽命。

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　　作者：趙修坤