呼福林 杰瑞石油天然气工程有限公司 山东省烟台市 264003
摘要：锅炉压力容器在使用过程中，失效概率较大，压力容器失效后不仅会影响化工生产作业，还会降低锅炉运行的安全性，还会缩短压力容器的使用寿命。基于实践经验可以确定，焊接部位的焊缝为造成压力容器失效的关键因素，为改善此类问题，还需要重点做好压力容器焊接作业管理，保证每个环节和每道工序实施的规范性和有效性，从根本上来排除因焊接的各项因素带来的质量隐患。
关键词：锅炉压力容器；焊接质量；控制措施
1、锅炉压力容器的焊接特点
锅炉压力容器焊接技术具有不同的特点，本文就以下几点进行分析。①在低合金高强钢中，含有较多的Nb、V、Mn、C元素，这些元素会增大钢的强度，钢经过焊接之后，会产生淬硬效果。当钢在使用过程中刚性较大时，就会出现冷裂纹，并且裂纹发展速度比较慢，为锅炉压力容器后期使用埋下安全隐患。同时，焊接接头热也是影响焊接质量的关键因素之一，钢中所含的Nb、V、Mn、C元素会留在奥氏体里，焊接后冷却速度比较快，无法及时的将这些元素析出，在焊接后进行热处理时，这些元素就会以弥散形式析出，促使晶体内部的强度不断的升高，应力随之减小，呈松弛状态，导致压力容器容易出现变形，焊接接头也会开裂。但是，如果焊接线的能量比较小，马氏体会导致热影响区出现裂缝;焊接线的能量较大，热影响区的晶体尺寸也会随之增大，降低其可塑性。同时，热影响区还会出现严重的软化区域，这就严重影响锅炉的使用寿命及安全。②由于锅炉压力容器壁厚及尺寸都比较大，在焊件预热、微观组织获得和焊缝观察中都会影响焊接质量，因此，焊接技术简单化、智能化及自动化是发展的必然趋势。
2、锅炉压力容器焊接的常见缺陷
2.1内部缺陷
与表面缺陷相比，锅炉压力容器焊接内部缺陷对焊缝质量的影响较大，甚至可能导致安全事故，因此必须采用对焊接修复的内部缺陷进行定量定性检测的损失测量方法，以保证产品的质量。形成锅炉压力容器焊接内部缺陷的原因有很多，例如焊材未烘干、坡口未清理及焊缝坡口不合理等各种因素，从而在锅炉压力容器内部形成了气孔、夹渣、未焊透和未熔合等危害性的缺陷，内部缺陷在锅炉压力容器制造焊接过程中，极为常见，只要进行必要的返修、消除掉超标缺陷就能够保证锅炉压力容器工作中正常运行。但如果不及时返修，则会产生重大的质量隐患，使锅炉压力容器的使用性能大打折扣。此外，裂纹也是常见的内部缺陷，在锅炉压力容器焊接的过程中，如果施工环境过于潮湿、未焊前预热会导致焊缝热影响区应力过于集中，从而在锅炉压力容器内部形成裂纹，从根源减少焊接表面缺陷与内部缺陷的产生。
2.2 表面缺陷
可以根据缺陷的焊接缺陷的过程中锅炉和压力容器可分为内部缺陷和表面缺陷,由于锅炉压力容器焊接期间,受到许多不确定因素的影响,很容易形成表面缺陷,此外,锅炉压力容器焊接过程中,焊接操作人员必须严格焊接,焊接过程说明电弧焊接电流太大或太长,会影响锅炉和压力容器的焊接质量，从而出现电弧、未焊满的现象。同时，如果电弧过长，会在锅炉压力容器的焊缝地带形成很小的熔池，并造成一定的缺口，降低了锅炉压力容器的安全性。
3、合理控制锅炉压力容器焊接的质量
3.1 锅炉压力容器焊接技术分析
3.1.1底层焊接
该方法主要是使用氢弧焊的方法，方向从上到下，使用点焊的形式，为了保证底层焊缝的均匀度，降低裂缝出现的可能性，检查底层焊具有一定的必要性。
3.1.2中层焊
在开始焊接之前应该及时清理以及检查已焊的焊缝，而要求进行重新焊接的话，应该保证焊缝接头以及焊缝接头之间的距离保持高于 100mm。中层焊一般选择直径是 3.2mm 的焊条，中层焊接的厚度应该比焊条直径在 8~12 倍以上，可以选择直线型运条形式。
3.1.3表层焊接
一般表层焊接使用焊条的直径应该参考焊缝的已焊厚度。每一根焊条的起弧位置与收弧位置应该同中层焊缝之间接头错开，同时也要保证表层焊接的完整性和压力容器焊道焊缝的圆滑。
3.1.4热处理
在焊接完成后进行热处理是其最为重要的环节， 其主要作用可以有效清除焊接之后残余应力，稳定容器焊缝的形状和尺寸，避免出现冷裂纹，同时优化焊接接头的综合力学性能。通常焊后进行热处理主要可以分为局部后热处理和整体后热处理，根据实际情况选择合适的热处理形式。
3.1.5进行无损检测
在锅炉压力容器焊接工作结束后，为了保证母材焊缝焊接质量（根据材料的特性及材料的力学性能，选择合适的检测时机，特别是一些具有延迟裂纹倾向的 370R 等材质，一般是要求在 24 小时或36 小时之后进行无损检测）应该第一时间进行无损检测，检测的主要内容有：焊接表面以及内部无损检测，在检测过程中根据图纸要求、技术协议及无损检测规范规定，选择合适的射线、超声波、磁粉、涡流及渗透等检测方法，应该参考与之相关的质量等级和规范技术要求。
3.2 选择合适的材料
锅炉压力容器一般使用的是耐热钢焊接材料，对此在施工之中需要注意： 第一，应该选择耐热钢焊接材料之时，其焊缝金属的强度指标要求同母材相同，也就是通常我们说的等强焊接，不仅仅要求确保焊缝金属同母材在常温状态下强度相同，同时还需要确保在高温状态下焊缝的强度高于母材的标准值。第二，焊接材料中碳含量会对焊缝金属造成直接的影响，因此，在选择焊材时选择低于母材碳含量，可以在很大程度上避免焊缝金属出现裂纹。应该注意的是碳含量是否合适。 在焊后热处理过程中会场出现铁素体，那么就会造成焊接接头韧性的性能。通常焊缝金属的碳含量应该保持在 0.08%~0.12%，在这个的区间不仅仅可以保持焊缝金属有着较强的韧性，也可以确保同母材强度相同。第三，焊缝熔入金属所含的铬以及钼等等元素高于母材中的含量，而这也是确保焊缝金属和母材强度相同的关键所在。第四，保证对焊缝金属之中氧，硅，锡、锑等等元素控制，而这样也是确保焊缝金属和母材回火脆性最为关键性的一点。
3.3焊接技术控制
锅炉压力容器焊接质量的控制，需要从细节着手，做好所涉及所有焊接技术的控制，从根源来规避常见的各类焊接缺陷，确保最后达到预设的作业效果。根据焊接位置不同，可将锅炉压力容器焊接技术划分为地层焊接、表层焊接以及中层焊接，作业人员需要结合实际情况，确定焊接设备与锅炉压力器间距大小，避免对焊接质量产生影响。一般厚度较大部分，可选择应用氢弧焊方法处理，将压力容器焊缝与接触处相互错开，以免压力容器表面会遗留下明显的焊缝。待完成所有焊接作业后，还需要对焊缝进行热处理，避免形成冷裂缝。另外，锅炉压力容器所有焊接作业完成后，务必要对其进行全面的检验工作，利用专业检测仪器和设备，检测确定锅炉压力容器是否存在质量缺陷，确定所处位置后及时采取措施处理，确保最终焊接结果可以达到专业设计标准，使得锅炉压力容器能够维持在最佳运行状态。
4、结束语
总而言之，在锅炉压力容器制造过程中，需要对焊接的环节加强管理，因为前期的焊接工作会对锅炉压力容器的使用产生较为深远的影响，同时控制焊接施工技术，也能有效的减少锅炉压力容器返修。
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