壓力容器焊接工藝評(píng)定問題及對(duì)策探討

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摘要：在壓力容器的實(shí)際生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格把控焊接工藝的流程，應(yīng)為對(duì)于焊接的質(zhì)量和容器的性能高低，焊接工藝的選擇起到?jīng)Q定性的作用。為了確保壓力容器的質(zhì)量，需要對(duì)生產(chǎn)制造中焊接工藝的水平進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)定。但是工藝評(píng)定的實(shí)際作用尚未得到完善和改進(jìn)，因此，論述了壓力容器焊接工藝的評(píng)定問題及解決對(duì)策。其意義在于，通過對(duì)焊接工藝的評(píng)定來有效避免因質(zhì)量發(fā)生的問題，提高焊接效率。就當(dāng)前壓力容器焊接的工藝評(píng)定來說還存在著很多問題，企業(yè)在生產(chǎn)生活中應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行研究，剔除相應(yīng)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：壓力容器；焊接工藝；問題分析；對(duì)策

根據(jù)TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，在生產(chǎn)過程中，壓力容器本體必須先通過NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，壓力容器本體才能進(jìn)行焊縫焊接，但在生產(chǎn)制造當(dāng)中造成焊接工藝評(píng)定準(zhǔn)確度不夠或焊接工藝評(píng)定制作不具備科學(xué)性，大多是因?yàn)楹附迂?zé)任師憑經(jīng)驗(yàn)行事為對(duì)具體制品進(jìn)行具體分析或?qū)Α冻袎涸O(shè)備焊接工藝評(píng)定》相關(guān)規(guī)定理解不透徹。本文結(jié)合工作實(shí)際，就《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》在焊接工藝評(píng)定中的相關(guān)應(yīng)用問題進(jìn)行解析并提出有效的解決辦法。

1壓力容器焊接工藝概述

在一般的生產(chǎn)制造當(dāng)中，所采取的壓力容器焊接工藝有以下三種。第一種，接管自動(dòng)焊接技術(shù)。接管自動(dòng)焊接技術(shù)使用的埋弧焊接設(shè)備為接管馬鞍式。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢在于控制方法效果較好，其適用性和自動(dòng)化的工作模式效率較好。接管內(nèi)徑大小，能夠確保設(shè)備進(jìn)行良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過四聯(lián)桿夾緊措施，使得定心自動(dòng)化。利用焊接模型對(duì)筒體和接管直徑的參數(shù)進(jìn)行明確，可以確定焊槍行進(jìn)軌跡，從而通過控制焊接參數(shù)，進(jìn)行自動(dòng)化焊接[1]。第二種，窄間隙埋弧焊。當(dāng)壁厚≥100mm時(shí)，使用普通U型必會(huì)浪費(fèi)材料能量并延長工作時(shí)長。處理好小間隙焊縫，在確保壓力容器質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率。窄間隙埋弧焊工藝不僅僅有著傳統(tǒng)工藝無法相比的優(yōu)勢，更提高了壓力容器焊接工藝整體水平。第三種，彎管內(nèi)壁堆焊。在實(shí)際操作中，應(yīng)用GMAW焊接工藝對(duì)90°彎管進(jìn)行內(nèi)壁堆焊，將90°彎管置于二維變位機(jī)內(nèi)，當(dāng)彎管進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可對(duì)其進(jìn)行焊接。由于裝置的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證焊接處一直處于平焊的位置，方便進(jìn)行工作；另外在將焊槍與三維導(dǎo)軌內(nèi)相結(jié)合的方式，能夠更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變位。

2對(duì)壓力容器進(jìn)行工藝評(píng)定的目的

焊接工藝的選擇在焊接工藝評(píng)定中十分重要，它可以決定焊接工藝在焊接中發(fā)揮的效果好壞、焊接制品的質(zhì)量好壞以及施焊單位的能力高低，它是確保壓力容器產(chǎn)品在焊接這一環(huán)節(jié)質(zhì)量的第一道防線。產(chǎn)品進(jìn)行焊接之前，必須對(duì)承壓類焊縫的焊接工藝進(jìn)行評(píng)定，以確保其質(zhì)量，在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)防治后續(xù)問題的發(fā)生。

3焊接工藝評(píng)定的要求

在焊接壓力容器之前，必須通過焊接工藝評(píng)定或經(jīng)由焊接工藝評(píng)定達(dá)標(biāo)施工單位進(jìn)行承壓類焊縫的焊接。焊接工藝的選擇必須符合NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)的要求，且在進(jìn)行焊接工藝評(píng)定時(shí)必須由安檢人員從旁全程進(jìn)行監(jiān)督。焊接工藝評(píng)定結(jié)束后，相關(guān)的資料會(huì)交給評(píng)定單位負(fù)責(zé)人，評(píng)定單位的焊接負(fù)責(zé)人隨后會(huì)對(duì)焊接工藝的評(píng)定報(bào)告和焊接工藝相應(yīng)規(guī)程等資料進(jìn)行審核，經(jīng)由單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審批，并由質(zhì)檢人員進(jìn)行簽字后，該評(píng)定方可生效，最后相關(guān)資料存入單位技術(shù)檔案進(jìn)行保管。

4壓力容器的焊接工藝評(píng)定常見問題及對(duì)策

4.1焊接工藝評(píng)定未按照《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》進(jìn)行轉(zhuǎn)化

實(shí)際應(yīng)用中存在的問題：在實(shí)際應(yīng)用中，《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)與JB4708-2000標(biāo)準(zhǔn)有著一定的區(qū)別，如果壓力容器的焊接工藝未按照NB/T47014-2011進(jìn)行轉(zhuǎn)化或沒有通過工藝評(píng)定，采用JB4708-2000的試樣材料的厚度范圍值、采用的焊接材料存在著很大的區(qū)別，沒有按照《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)，直接引用未轉(zhuǎn)化的數(shù)值會(huì)使可覆蓋的區(qū)間變大，引起不必要的問題。解決辦法：必須根據(jù)相關(guān)工藝評(píng)定范圍的重要因素和補(bǔ)加因素對(duì)焊件進(jìn)行工藝評(píng)定。此外，當(dāng)采用GTAW+SMAW焊接工藝時(shí)，試件的厚度＜10mm，這種情況需要進(jìn)行組合評(píng)定，應(yīng)當(dāng)通過側(cè)彎試驗(yàn)對(duì)組合試件不同焊接方法焊縫之間的熔合情況進(jìn)行判定[2]。但作者認(rèn)為，當(dāng)試件的厚度＜10mm時(shí)，不建議進(jìn)行組合評(píng)定。第一，薄板焊接進(jìn)行組合評(píng)定的必要性幾乎可以忽略；第二，進(jìn)行側(cè)彎試驗(yàn)時(shí)，試件過窄會(huì)導(dǎo)致側(cè)彎后易造成缺陷；第三，試樣的尺寸值并不滿足《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的對(duì)測試樣品的規(guī)定。解決辦法可以先將被測試樣品并列焊接到一起，通過對(duì)焊接后的被測試樣品進(jìn)行側(cè)彎試驗(yàn)，可以對(duì)薄板組合進(jìn)行相應(yīng)評(píng)定。

4.2對(duì)不等厚焊件進(jìn)行焊接時(shí)，不能同時(shí)兼顧焊件厚度和焊縫金屬厚度

實(shí)際應(yīng)用中存在的問題：這種問題一般存在于管板或設(shè)備法蘭與筒體的C類組合焊縫、接管與筒體的D類組合焊縫當(dāng)中；焊接工藝評(píng)定的花銷，由于受壓元件表面補(bǔ)焊情況或沒有進(jìn)行科學(xué)的焊接工藝評(píng)定，導(dǎo)致成本大大增加。解決辦法：必須注意焊接工藝評(píng)定的科學(xué)性與合理性。當(dāng)對(duì)接焊縫厚度＞16mm時(shí)，本著節(jié)約評(píng)定試樣材料和焊接板用量的原則，可以根據(jù)壓力容器的結(jié)構(gòu)和所選焊接工藝進(jìn)行組合評(píng)定。當(dāng)焊接工藝經(jīng)過組合評(píng)定并合格時(shí)，還需要注意保證其重要因素和補(bǔ)加因素條件不變，在此種條件下，對(duì)焊件進(jìn)行焊接時(shí)可以采用經(jīng)過評(píng)定的一種或多種焊接方法。確定組合評(píng)定試件時(shí)，也只需要應(yīng)用其中任意一種焊接工藝來對(duì)試件母材厚度評(píng)定，就可以確定適用焊件母材的厚度有效范圍。對(duì)焊件焊縫金屬厚度覆蓋范圍進(jìn)行組合評(píng)定時(shí)需要考慮以下幾點(diǎn)：第一，如果需要對(duì)焊件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，就必須要考慮焊件通過各焊接工藝焊接完成后，焊件的焊道厚度需要≥6mm，以確?？梢灾迫》涎a(bǔ)加因素的規(guī)定且符合沖擊試驗(yàn)規(guī)定的長5mm、10mm、高55mm的沖擊被測樣品；第二，需要嚴(yán)格檢測和選定制造制品的產(chǎn)品的厚度和常用焊接方法，當(dāng)考慮采用某一種焊接方法時(shí)，也應(yīng)滿足相應(yīng)的焊縫金屬厚度；第三，根據(jù)《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》的應(yīng)用規(guī)格，若果焊縫的厚度在20毫米以內(nèi)時(shí)，它的焊縫金屬厚度有效范圍不可采用兩倍T或200毫米，應(yīng)為2t。在確定最大可能的焊縫金屬厚度有效范圍時(shí)，同時(shí)需要確定焊道的厚度[3]。

4.3換熱管與管板的焊接工藝評(píng)定

實(shí)際應(yīng)用中存在的問題：僅有附加評(píng)定，缺少對(duì)接焊縫或角焊縫焊接工藝評(píng)定，或根據(jù)管板厚度確定焊接工藝評(píng)定；管子壁厚或管徑不能覆蓋；管板與管子焊接焊縫未焊透，孔橋?qū)挾炔环弦?guī)定。解決辦法：管板管孔的倒角為穿管而加工的工藝倒角，不是焊接坡口（坡口是指根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件待焊部位加工并裝備成的一定幾何形狀的溝槽），因此換熱管與管板的焊縫一律認(rèn)定為角焊縫，故換熱管與管板的焊接工藝評(píng)定是在保證焊接接頭力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，獲得角焊縫厚度符合指定技術(shù)要求的焊接工藝規(guī)程，具體做法是按任意厚度對(duì)接焊縫或角焊縫焊接工藝評(píng)定和附加評(píng)定來進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，不考慮管板的厚度，重新評(píng)定角焊縫焊接工藝過程的判斷準(zhǔn)則是焊接工藝因素的改變是否影響角焊縫的厚度；為了保證引用的焊接工藝評(píng)定能夠覆蓋換熱管壁厚或管徑，應(yīng)依據(jù)《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》附錄D4.2.1和4.2.2進(jìn)行判定；在對(duì)焊縫進(jìn)行宏觀檢查時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查焊縫根部是否存在未焊透的問題，必要時(shí)進(jìn)行宏觀金相或采用放大鏡檢查，以確保焊透、無裂紋和未熔合。綜上所述，對(duì)壓力容器進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，能夠在焊接工藝的實(shí)際應(yīng)用中起到重要的指導(dǎo)作用。但就當(dāng)今的評(píng)定現(xiàn)狀而言，尚有諸多問題亟待解決，這些問題一天得不到解決，就一天不能保證評(píng)定的效果。這就需要組織壓力容器焊接工藝人員積極進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，通過實(shí)踐來積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，提高焊接工藝人員對(duì)焊接工藝保質(zhì)保量的評(píng)定能力，注重焊接工藝評(píng)定的科學(xué)性和合理性，以提高所生產(chǎn)的壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，通過采取上述解決辦法，嚴(yán)格把控評(píng)定質(zhì)量，確保生產(chǎn)制造高質(zhì)量的制品。

參考文獻(xiàn)

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[2]韓偉，姚小靜，李俊婷，等.壓力容器焊接工藝評(píng)定常見問題分析及解決措施[J].化工設(shè)備與管道，2019（5）：21-26.

[3]王高偉.淺談壓力容器焊接工藝評(píng)定[J].科技與企業(yè)，2015（13）：255.

作者：孫恒頗 單位：菏澤市產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測研究院