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摘要：锅炉是一种能量转换设备,在工业上广泛运用,在锅炉的使用过程中,锅炉的焊接缺陷严重影响了锅炉的正常使用,一旦出现焊接缺陷,锅炉的使用寿命将大大折扣,使用性能的稳定性也随之下降。本文对锅炉损坏最常见的因素焊接缺陷进行了分析，并找到相应的措施，因此对于焊接质量的检测与控制已经成为锅炉生产中的重要内容。
关键词：锅炉焊接；焊接缺陷；检测
中图分类号：TK223 文献标识码： A
引言
在锅炉生产过程中，锅炉焊接是其关键工序之一，而焊接质量的优劣直接关系到锅炉的使用与质量。为此，本文将从锅炉焊接工艺及操作规程入手，从常见影响锅炉焊接的因素出发，来探讨焊接缺陷对锅炉整体承载力的影响程度，并通过成因分析，提出相应的控制焊接质量的对策措施。并指出在检测过程中防止出现缺陷的步骤。
一、锅炉焊接缺陷分析
1、对于焊接中咬边的成因分析及对策
从焊接缺陷的产生原因中来看，咬边通常因对母材的损耗，而在焊接处出现沟槽或凹缝，不仅影响锅炉焊接接头的外观，还容易因截面积减少而造成尖角应力集中，从而削弱焊接接头的强度，并导致结构破坏。特别是在锅炉等压力容器的焊接中，对于出现的咬边缺陷有明确的标准，而在锅炉的筒身、封头、以及集箱等部件进行拼接焊接时，则严格禁止咬边现象。从咬边的成因来看，主要有：一是焊接过程中焊接电流的设置过大，容易导致熔池内的温度过高，从而造成铁水的流动，一旦停止焊接，由于铁水减少，导致熔池边缘得不到熔化金属的补充而形成咬边；二是对于焊接时手持焊把的摆幅过小，在坡口位置焊把停留时间不足，以及过度偏移也容易造成焊口咬边的发生。
针对焊接咬边的发生，主要从以下措施来控制：一是在焊接电流的设置上要结合母材的型号与锅炉焊接部位来适当选择；二是从焊把与电弧长度方面加以注意，，要注重摆速、摆幅，以及停留时间的适当，焊接电弧要短些。三是焊条角度运用要正确，运条速度要均匀。
2、对于焊接中裂纹的成因分析及对策
在锅炉检验中经常发现锅筒内部预埋件焊缝、汽水挡板焊缝存在裂纹，有时也发现下降管、给水套管、安全阀管座等焊缝存在裂纹，偶尔还发现锅筒对接焊缝存在裂纹。裂纹产生的原因是锅炉在运行过程中受反复交变应力的作用，而交变应力产生的主要原因是：生产用汽具具有时段性，经常开、停炉，造成锅内温度和压力大幅度交变；外界用气量不断变化，锅内压力也随之不断波动；锅内正常运行时，燃烧调节是通过压力变送器进行控制的，锅内压力不断变化，故燃烧器在压力变送器设定值之间频繁启停，造成炉胆、管板等受压元部件温度在一定范围内频繁交变 。因此可见 是由反复作用的交变应力所引起的。
针对裂纹数量较多的母材或焊丝，锅炉焊接中常见的裂缝可以分为：热裂纹和冷裂纹。产生裂缝的主要原因可以概括为以下几个方面：
焊接接头中母材含硫量高，硫在焊缝中易形成低熔共晶体，超量的碳使液态熔池严重偏析，尤其在收弧处杂质聚焦，在焊接接头拉应力作用下产生结晶裂纹；原材料塑性储备低，金相显微镜观察发现，热影响区的粗品粒十分明显，这就会导致该部位塑性下降，以至于裂缝首先在粗晶区内扩展；原材料化学成分与标准相比，其含碳量和含磷量分别达到最大值和超过标准规定，均會使母材冷脆性增加；原材料内含有较多夹杂物，已有试验研究表明，夹杂物的硬度要远高于母材的硬度，由于夹杂物表现出明显的脆性，因此，无论是主、次生裂缝的开展的方向均沿夹杂物边缘深入，进一步则使延迟裂缝能延伸至母材深处；焊接应力较大，焊接接头在焊接时存在着热应力、相变应力、约束应力，尤其是约束应力的存在，周围材料不能自由收缩，当该应力大于材料允许应力时，很容易产生裂缝。
3、对于焊接中未焊透（未熔合）的成因分析及对策
从焊接原理来看，由于铁水在表面形成堆积，从而造成根部未焊透或者焊道与母材之间、焊道与焊道之间未熔合，未焊透及未熔合对焊缝产生较大的应力，削弱了接头的机械性能，对锅炉、压力容器来说，其危害是很大的，一旦超过应力的承受范围，将导致锅炉迸裂。针对其原因，主要有：一是对于接缝钝边过大，或者接缝接口间隙过小，对于坡口角度的调整不均时，很容易造成未熔合的焊接缺陷；二是由于焊接电流较小或者焊接速度过快，在母材表面形成铁水的堆积，而未能实现对焊缝的有效熔合，从而造成未焊透（未熔合）现象；三是焊接区域存在杂质或者油污等，也容易导致接口焊缝未焊透（未熔合）；四是焊接工艺不适当或焊工操作不当产生的，如焊枪角度问题、焊材质量问题、以及电弧偏燃等。
针对未焊透（未熔合）问题，通常采取以下措施来规避：一是做好母材焊接截面间隙尺寸的调整、坡口角度调适，以及钝边尺寸的处理，特别是对于单面焊接来说，其间隙值不应少于焊条直径，而对于钝边来说，其值应该不大于1/2焊条直径；二是对于焊接速度的把握要准，同时增加焊接时的电流值；三是对焊接表面进行清洁处理，及时清除层间的焊渣；四是焊接中做好焊枪、焊条的角度调整，减少未焊透（未熔合）缺陷的发生。
二、锅炉焊接缺陷的检测
1、外观检查
对接焊缝焊完后，要进行100%的外观检查。此外，焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、根部未焊透、气孔夹渣等缺陷，管屏向火面对接焊缝不允许咬边，炉膛外面的管对接焊缝咬边深度不得大于0.5mm，长度不大于9mm，根部凸出不大于2mm，内凹不大于1.5mm。
2、无损探伤
2.1类锅炉受热面管子焊口除做不少于25%的射线透照外，还应另做25%的超声波探伤。
2.2外径>159 mm，工作温度高于450℃的蒸汽管道；外径>159 mm或壁厚>20 mm，工作压力大于9.81MPa的锅炉范围内的管子及管道进行100%的无损探伤。
2.3其他类接头探伤比例为50%，中低压焊口抽查1%-25%，钢结构的无损探伤方法及比例按设计要求进行。
2.4厚度≤20 mm的汽、水管道采用超声波探伤时还应另做不小于20%探伤量的射线透照。
2.5厚度>20 mm，且<70 mm的管子和焊件，射线透照或超声波探伤可任选其中一种。
三、我国锅炉焊接技术发展方向
1、焊接材料的国产化
当前锅炉用钢将使用大量新型Cr-Mo耐热钢和不锈钢多为国外研制开发的，为打破国外企业的垄断，推行国内焊材的国产化国内生产。
2、探究高效优质气体保护焊技术
高效优质气体保护焊技术在集箱大管座的焊接、膜式壁的焊接、锅炉汽包附件、受热面管屏附件和锅炉钢构的焊接得到广泛运用，但锅炉制造厂还大量使用手工电弧焊接，所以说气体保护焊接工艺还有很大的使用空间，为此要继续推广该方法用于其他构件的焊接，特别是药芯焊丝气体保护焊接和自动气体保护焊接。
3、优化焊接工作环境
锅炉上大量的焊接作业，作业环境较差，特别是容器内焊接问题。为此随着锅炉制造企业的安全环保取证，其焊接环境的改善也许亟待解决。
结束语
锅炉在实际应用过程中，常受燃料的制约而容易出现壁管磨损问题、炉膛结焦问题、冷渣器问题、旋风分离器等问题。要想保证锅炉安全可靠的运行，有必要时常对锅炉进行焊接处理。焊接工艺是锅炉生产过程中的一个重要环节。锅炉的质量好坏直接与焊接工艺有关，由于焊接性能达不到要求，锅炉在日常运行中的可靠性和安全性会降低，同时也会造成部分管件不同程度的损坏。如何更好的解决锅炉焊接过程中常见的问题，已经成为相关企业值得思索的事情。
参考文献
[1] 潘乾刚.锅炉制造和锅炉焊接技术的发展[J]. 金属加工（热加工）. 2011（18）
[2] 陈临泉，王建华.压力钢管焊接常见缺陷成因分析与预防措施[J]. 水利水电施工. 2012（02）
[3] 杜文敏.火电厂金属材料焊接技术与管理[M].中国电力出版社，2012（11）.
关键词：锅炉焊接；焊接缺陷；检测
中图分类号：TK223 文献标识码： A
引言
在锅炉生产过程中，锅炉焊接是其关键工序之一，而焊接质量的优劣直接关系到锅炉的使用与质量。为此，本文将从锅炉焊接工艺及操作规程入手，从常见影响锅炉焊接的因素出发，来探讨焊接缺陷对锅炉整体承载力的影响程度，并通过成因分析，提出相应的控制焊接质量的对策措施。并指出在检测过程中防止出现缺陷的步骤。
一、锅炉焊接缺陷分析
1、对于焊接中咬边的成因分析及对策
从焊接缺陷的产生原因中来看，咬边通常因对母材的损耗，而在焊接处出现沟槽或凹缝，不仅影响锅炉焊接接头的外观，还容易因截面积减少而造成尖角应力集中，从而削弱焊接接头的强度，并导致结构破坏。特别是在锅炉等压力容器的焊接中，对于出现的咬边缺陷有明确的标准，而在锅炉的筒身、封头、以及集箱等部件进行拼接焊接时，则严格禁止咬边现象。从咬边的成因来看，主要有：一是焊接过程中焊接电流的设置过大，容易导致熔池内的温度过高，从而造成铁水的流动，一旦停止焊接，由于铁水减少，导致熔池边缘得不到熔化金属的补充而形成咬边；二是对于焊接时手持焊把的摆幅过小，在坡口位置焊把停留时间不足，以及过度偏移也容易造成焊口咬边的发生。
针对焊接咬边的发生，主要从以下措施来控制：一是在焊接电流的设置上要结合母材的型号与锅炉焊接部位来适当选择；二是从焊把与电弧长度方面加以注意，，要注重摆速、摆幅，以及停留时间的适当，焊接电弧要短些。三是焊条角度运用要正确，运条速度要均匀。
2、对于焊接中裂纹的成因分析及对策
在锅炉检验中经常发现锅筒内部预埋件焊缝、汽水挡板焊缝存在裂纹，有时也发现下降管、给水套管、安全阀管座等焊缝存在裂纹，偶尔还发现锅筒对接焊缝存在裂纹。裂纹产生的原因是锅炉在运行过程中受反复交变应力的作用，而交变应力产生的主要原因是：生产用汽具具有时段性，经常开、停炉，造成锅内温度和压力大幅度交变；外界用气量不断变化，锅内压力也随之不断波动；锅内正常运行时，燃烧调节是通过压力变送器进行控制的，锅内压力不断变化，故燃烧器在压力变送器设定值之间频繁启停，造成炉胆、管板等受压元部件温度在一定范围内频繁交变 。因此可见 是由反复作用的交变应力所引起的。
针对裂纹数量较多的母材或焊丝，锅炉焊接中常见的裂缝可以分为：热裂纹和冷裂纹。产生裂缝的主要原因可以概括为以下几个方面：
焊接接头中母材含硫量高，硫在焊缝中易形成低熔共晶体，超量的碳使液态熔池严重偏析，尤其在收弧处杂质聚焦，在焊接接头拉应力作用下产生结晶裂纹；原材料塑性储备低，金相显微镜观察发现，热影响区的粗品粒十分明显，这就会导致该部位塑性下降，以至于裂缝首先在粗晶区内扩展；原材料化学成分与标准相比，其含碳量和含磷量分别达到最大值和超过标准规定，均會使母材冷脆性增加；原材料内含有较多夹杂物，已有试验研究表明，夹杂物的硬度要远高于母材的硬度，由于夹杂物表现出明显的脆性，因此，无论是主、次生裂缝的开展的方向均沿夹杂物边缘深入，进一步则使延迟裂缝能延伸至母材深处；焊接应力较大，焊接接头在焊接时存在着热应力、相变应力、约束应力，尤其是约束应力的存在，周围材料不能自由收缩，当该应力大于材料允许应力时，很容易产生裂缝。
3、对于焊接中未焊透（未熔合）的成因分析及对策
从焊接原理来看，由于铁水在表面形成堆积，从而造成根部未焊透或者焊道与母材之间、焊道与焊道之间未熔合，未焊透及未熔合对焊缝产生较大的应力，削弱了接头的机械性能，对锅炉、压力容器来说，其危害是很大的，一旦超过应力的承受范围，将导致锅炉迸裂。针对其原因，主要有：一是对于接缝钝边过大，或者接缝接口间隙过小，对于坡口角度的调整不均时，很容易造成未熔合的焊接缺陷；二是由于焊接电流较小或者焊接速度过快，在母材表面形成铁水的堆积，而未能实现对焊缝的有效熔合，从而造成未焊透（未熔合）现象；三是焊接区域存在杂质或者油污等，也容易导致接口焊缝未焊透（未熔合）；四是焊接工艺不适当或焊工操作不当产生的，如焊枪角度问题、焊材质量问题、以及电弧偏燃等。
针对未焊透（未熔合）问题，通常采取以下措施来规避：一是做好母材焊接截面间隙尺寸的调整、坡口角度调适，以及钝边尺寸的处理，特别是对于单面焊接来说，其间隙值不应少于焊条直径，而对于钝边来说，其值应该不大于1/2焊条直径；二是对于焊接速度的把握要准，同时增加焊接时的电流值；三是对焊接表面进行清洁处理，及时清除层间的焊渣；四是焊接中做好焊枪、焊条的角度调整，减少未焊透（未熔合）缺陷的发生。
二、锅炉焊接缺陷的检测
1、外观检查
对接焊缝焊完后，要进行100%的外观检查。此外，焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、根部未焊透、气孔夹渣等缺陷，管屏向火面对接焊缝不允许咬边，炉膛外面的管对接焊缝咬边深度不得大于0.5mm，长度不大于9mm，根部凸出不大于2mm，内凹不大于1.5mm。
2、无损探伤
2.1类锅炉受热面管子焊口除做不少于25%的射线透照外，还应另做25%的超声波探伤。
2.2外径>159 mm，工作温度高于450℃的蒸汽管道；外径>159 mm或壁厚>20 mm，工作压力大于9.81MPa的锅炉范围内的管子及管道进行100%的无损探伤。
2.3其他类接头探伤比例为50%，中低压焊口抽查1%-25%，钢结构的无损探伤方法及比例按设计要求进行。
2.4厚度≤20 mm的汽、水管道采用超声波探伤时还应另做不小于20%探伤量的射线透照。
2.5厚度>20 mm，且<70 mm的管子和焊件，射线透照或超声波探伤可任选其中一种。
三、我国锅炉焊接技术发展方向
1、焊接材料的国产化
当前锅炉用钢将使用大量新型Cr-Mo耐热钢和不锈钢多为国外研制开发的，为打破国外企业的垄断，推行国内焊材的国产化国内生产。
2、探究高效优质气体保护焊技术
高效优质气体保护焊技术在集箱大管座的焊接、膜式壁的焊接、锅炉汽包附件、受热面管屏附件和锅炉钢构的焊接得到广泛运用，但锅炉制造厂还大量使用手工电弧焊接，所以说气体保护焊接工艺还有很大的使用空间，为此要继续推广该方法用于其他构件的焊接，特别是药芯焊丝气体保护焊接和自动气体保护焊接。
3、优化焊接工作环境
锅炉上大量的焊接作业，作业环境较差，特别是容器内焊接问题。为此随着锅炉制造企业的安全环保取证，其焊接环境的改善也许亟待解决。
结束语
锅炉在实际应用过程中，常受燃料的制约而容易出现壁管磨损问题、炉膛结焦问题、冷渣器问题、旋风分离器等问题。要想保证锅炉安全可靠的运行，有必要时常对锅炉进行焊接处理。焊接工艺是锅炉生产过程中的一个重要环节。锅炉的质量好坏直接与焊接工艺有关，由于焊接性能达不到要求，锅炉在日常运行中的可靠性和安全性会降低，同时也会造成部分管件不同程度的损坏。如何更好的解决锅炉焊接过程中常见的问题，已经成为相关企业值得思索的事情。
参考文献
[1] 潘乾刚.锅炉制造和锅炉焊接技术的发展[J]. 金属加工（热加工）. 2011（18）
[2] 陈临泉，王建华.压力钢管焊接常见缺陷成因分析与预防措施[J]. 水利水电施工. 2012（02）
[3] 杜文敏.火电厂金属材料焊接技术与管理[M].中国电力出版社，2012（11）.