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【摘 要】本文主要针对控制压力容器焊缝缺陷的必要性、气孔、夹渣、咬边、未熔合及未焊透对压力容器焊接缺陷原因进行简要分析，仅供参考。
【关键词】压力；容器焊接；缺陷；原因；分析
引言
压力容器焊接是保证压力容器致密性和强度的关键，是保证压力容器质量的关键，是保证压力容器安全使用和作业的重要条件。焊缝中的缺陷是指一种欠缺、不足、不完善的地方，也就是物体的缺陷或损伤。焊接缺陷则可定义为焊接措施所导致的有碍工件使用性能的不连续性。然而，由于多种原因，在焊接过程中往往难免会在焊接接头区域产生各种焊接缺陷，这是一种潜在的隐患，在不少场合中会给结构带来不可忽视的威胁。如果产品焊缝中存在着缺陷，就有可能造成渗漏、泄漏，甚至能引起压力容器的爆炸，造成人员伤亡和国家财产的重大损失。近年来，据对压力容器严重泄漏和爆炸事故调查表明，90%的事故都是从焊缝缺陷处开始的。在小型压力容器生产厂中，压力容器焊接质量尤为突出，在对压力容器进行检验的过程中，对焊缝的检验非常重要。因此应在生产过程中及早发现缺陷，把焊接缺陷限制一定范围内，以确保压力容器的安全使用。由上述可见，在工程上认识焊接缺陷的性质、形成机理、影响因素及防治方法，对于确保压力容器的安全可靠性就显得十分重要。压力容器焊缝中的焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。在焊缝中常见的缺陷有气孔、咬边、未熔合、未焊透、焊接裂纹、夹渣、弧坑、烧穿、焊瘤、过热、过烧、焊缝的形状缺陷、焊缝的尺寸缺陷等。
一、控制压力容器焊缝缺陷的必要性
压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器，它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。在压力容器制造中，焊接工作量占总工作量的30%以上，因此焊接质量对产品质量和使用安全可靠性有直接影响。有关调查表明，90%事故是从焊缝缺陷处开始的，因此，严格控制压力容器焊缝缺陷以确保压力容器的安全使用至关重要。
二、气孔
气孔是在焊接过程中，熔池金属的气体在金属冷却以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中（内部或表面）所形成的空穴。焊缝内部存在的近似于球型或筒形的空穴称为内部气孔；焊缝表面存在的近似于球型或筒形的开孔空穴为表面气孔，如图1所示。根据气孔产生的分布和数量，可把气孔分为疏散气孔、密集气孔和连续气孔。不同的焊接方法产生气孔的形状、大小和密集程度也不相同，自动焊产生的气孔较大，手工焊产生的气孔较小，CO产生气孔较多。气孔较容易产生2在焊接飞溅较多的部位和在焊接中焊条的收弧部位。气孔也常常出现于焊缝表面，其断面多为螺钉状，当存在于焊缝内部时，则为圆形或椭圆形，并且在气孔的四周有光滑的内壁。气孔产生的主要原因是：坡口边缘不清洁，有水分、油锈等污物，焊条或焊剂未按规定烘干，焊芯锈蚀或药皮变质、脱落等，此外在焊接过程中焊接电弧保护不好，选择的电压太高，电弧长度过长，焊接速度过快，埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生缺陷，都会使熔池内进入空气，形成气孔。由于气孔的存在，在一定的程度上减少了焊缝的工作截面；穿透性气孔或气孔与其他缺陷的叠加造成贯穿性缺陷，破坏焊缝的致密性，过大的气孔会降低焊缝的强度。焊缝中的连续气孔则是导致结构破断的原因之一，所以焊缝中的密集气孔是绝对不允许存在的。气孔的防止措施是：不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条；已经生锈的焊丝必须除锈或重新冷拔后方能使用，各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度和时间进行烘干，温度不宜过高或过低；焊接坡口及其两侧应清理干净油锈等污物；焊接过程中应选择合适的电流和焊接速度；埋弧焊时应选择合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度尽可能减小。氩弧焊时要符合标准要求的氩气；气焊时应选用中性或乙炔稍多的中性火焰，焊接操作要熟练。
三、夹渣
焊缝中的夹渣是残留在焊缝金属中的熔渣，见图2，夹渣容易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位。在焊道形状发生突变或存在的深沟部位也容易产生夹渣。夹渣的几何形状不规则，往往在尖角或棱角，易造成应力集中，常常是裂纹的起源。同时夹渣也消弱了焊缝的有效截面积，降低了焊缝的力学性能，易使焊接结构在承载时遭受破坏，因此夹渣的危害比气孔更为严重。夹渣产生的原因是：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；在焊接过程中熔渣混入液态金属熔池时，由于焊接电流小、熔池温度低、液态金属粘度大、焊接速度过快，所以在液态金属中凝固时熔渣来不及浮出而产生的夹渣。在使用酸性焊条时，由于电流小或焊接过程中焊条运条不当形成“湖渣”；使用碱性焊条时由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣；坡口形状不规则，坡口尺寸太窄，不利于熔渣浮出。多层焊时，未清理干净的熔渣及自动焊残留焊剂也容易残存在焊缝中形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选择坡口尺寸、认真清理坡口边缘、选用合适的焊接电流和焊接速度、運条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层必须清理焊渣，在焊接过程中应适当调整焊接电流，使熔池达到一定温度，让熔渣充分浮出；采用良好的工艺性能的焊条，焊接过程始终要保持清晰的熔池、熔渣与液态金属良好的分离；气焊时应选用合适的火焰能率，并采用中性焰；焊接时仔细操作，将熔渣拨出熔池，自动埋弧焊焊接时要注意防止焊偏。
四、咬边
咬边是在沿着焊趾的母材部位由于焊接参数选择不正确或操作工艺不正确，而烧熔形成的凹陷或沟槽，见图3。产生咬边的原因是由于焊接工艺参数选择不合适，焊接电流过大、运条速度过快、电弧拉得太长或焊条角度不当，熔化的金属不能及时填充熔化缺口而造成咬边。当采用熔化焊接方法焊接时，由于液态金属的重力作用和表面张力作用，在立焊或仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边；使用直流电源进行焊接时，由于工件接线回路的位置选择不当产生磁偏吹，使焊接电弧偏离焊道而产生咬边。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定的深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的。防止咬边的措施是：手工电弧焊时应选择合适的电流、电弧长度；焊条的角度要合适；焊条摆动时在坡口边缘稍慢一些，而中间稍快一些。自动埋弧焊焊接时，工艺参数要合适，特别是焊接速度不宜过高，焊接轨道要平整，气焊时火焰能率要适当，焊嘴与焊丝摆动要适宜。
五、未熔合及未焊透
未熔合系指熔焊时，在焊接过程中焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分，见图4。未熔合与未焊透都是焊接接头不完全的现象，既可能出现在接头的根部或焊缝表面，也可能出现在接头中间而无法直接观察到。未焊透直接影响接头的有效面积，降低了焊缝的承载能力，并易在根部尖角处产生较大的应力集中，诱发产生裂纹，是一种危害性较大的焊接缺陷，见图5。因此在压力容器各结构中绝对不允许此类缺陷存在。
结束语
缺陷的存在对压力容器的运行是非常危险的，因此一旦发现缺陷要及时进行返修。对于气孔的返修，特别是对内部气孔，确认部位后，应用风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷，并使其成为相应坡口，然后再进行补焊；对于夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，也是要用同样的方法清除缺陷，然后按规定进行补焊。对于裂纹应先检查裂纹的始端、末端和裂纹的深度，确定后，先从裂纹的终端向始端清除打磨，以防裂纹的扩展。清除后再做表面检测，确认将裂纹清除干净，然后再给予补焊。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行补焊。
参考文献：
[1]强馨梦.压力容器焊接质量缺陷成因及控制措施[J].中国石油和化工标准与质量，2014，04：253.
[2]赵增.浅谈压力容器焊接缺陷及原因分析[J].科技视界，2014，27：80.
[3]张明晨.压力容器焊接结构与工艺CAD专家系统的研究[D].沈阳工业大学，2014.
【关键词】压力；容器焊接；缺陷；原因；分析
引言
压力容器焊接是保证压力容器致密性和强度的关键，是保证压力容器质量的关键，是保证压力容器安全使用和作业的重要条件。焊缝中的缺陷是指一种欠缺、不足、不完善的地方，也就是物体的缺陷或损伤。焊接缺陷则可定义为焊接措施所导致的有碍工件使用性能的不连续性。然而，由于多种原因，在焊接过程中往往难免会在焊接接头区域产生各种焊接缺陷，这是一种潜在的隐患，在不少场合中会给结构带来不可忽视的威胁。如果产品焊缝中存在着缺陷，就有可能造成渗漏、泄漏，甚至能引起压力容器的爆炸，造成人员伤亡和国家财产的重大损失。近年来，据对压力容器严重泄漏和爆炸事故调查表明，90%的事故都是从焊缝缺陷处开始的。在小型压力容器生产厂中，压力容器焊接质量尤为突出，在对压力容器进行检验的过程中，对焊缝的检验非常重要。因此应在生产过程中及早发现缺陷，把焊接缺陷限制一定范围内，以确保压力容器的安全使用。由上述可见，在工程上认识焊接缺陷的性质、形成机理、影响因素及防治方法，对于确保压力容器的安全可靠性就显得十分重要。压力容器焊缝中的焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。在焊缝中常见的缺陷有气孔、咬边、未熔合、未焊透、焊接裂纹、夹渣、弧坑、烧穿、焊瘤、过热、过烧、焊缝的形状缺陷、焊缝的尺寸缺陷等。
一、控制压力容器焊缝缺陷的必要性
压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器，它在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。在压力容器制造中，焊接工作量占总工作量的30%以上，因此焊接质量对产品质量和使用安全可靠性有直接影响。有关调查表明，90%事故是从焊缝缺陷处开始的，因此，严格控制压力容器焊缝缺陷以确保压力容器的安全使用至关重要。
二、气孔
气孔是在焊接过程中，熔池金属的气体在金属冷却以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中（内部或表面）所形成的空穴。焊缝内部存在的近似于球型或筒形的空穴称为内部气孔；焊缝表面存在的近似于球型或筒形的开孔空穴为表面气孔，如图1所示。根据气孔产生的分布和数量，可把气孔分为疏散气孔、密集气孔和连续气孔。不同的焊接方法产生气孔的形状、大小和密集程度也不相同，自动焊产生的气孔较大，手工焊产生的气孔较小，CO产生气孔较多。气孔较容易产生2在焊接飞溅较多的部位和在焊接中焊条的收弧部位。气孔也常常出现于焊缝表面，其断面多为螺钉状，当存在于焊缝内部时，则为圆形或椭圆形，并且在气孔的四周有光滑的内壁。气孔产生的主要原因是：坡口边缘不清洁，有水分、油锈等污物，焊条或焊剂未按规定烘干，焊芯锈蚀或药皮变质、脱落等，此外在焊接过程中焊接电弧保护不好，选择的电压太高，电弧长度过长，焊接速度过快，埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生缺陷，都会使熔池内进入空气，形成气孔。由于气孔的存在，在一定的程度上减少了焊缝的工作截面；穿透性气孔或气孔与其他缺陷的叠加造成贯穿性缺陷，破坏焊缝的致密性，过大的气孔会降低焊缝的强度。焊缝中的连续气孔则是导致结构破断的原因之一，所以焊缝中的密集气孔是绝对不允许存在的。气孔的防止措施是：不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条；已经生锈的焊丝必须除锈或重新冷拔后方能使用，各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度和时间进行烘干，温度不宜过高或过低；焊接坡口及其两侧应清理干净油锈等污物；焊接过程中应选择合适的电流和焊接速度；埋弧焊时应选择合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度尽可能减小。氩弧焊时要符合标准要求的氩气；气焊时应选用中性或乙炔稍多的中性火焰，焊接操作要熟练。
三、夹渣
焊缝中的夹渣是残留在焊缝金属中的熔渣，见图2，夹渣容易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位。在焊道形状发生突变或存在的深沟部位也容易产生夹渣。夹渣的几何形状不规则，往往在尖角或棱角，易造成应力集中，常常是裂纹的起源。同时夹渣也消弱了焊缝的有效截面积，降低了焊缝的力学性能，易使焊接结构在承载时遭受破坏，因此夹渣的危害比气孔更为严重。夹渣产生的原因是：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；在焊接过程中熔渣混入液态金属熔池时，由于焊接电流小、熔池温度低、液态金属粘度大、焊接速度过快，所以在液态金属中凝固时熔渣来不及浮出而产生的夹渣。在使用酸性焊条时，由于电流小或焊接过程中焊条运条不当形成“湖渣”；使用碱性焊条时由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣；坡口形状不规则，坡口尺寸太窄，不利于熔渣浮出。多层焊时，未清理干净的熔渣及自动焊残留焊剂也容易残存在焊缝中形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选择坡口尺寸、认真清理坡口边缘、选用合适的焊接电流和焊接速度、運条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层必须清理焊渣，在焊接过程中应适当调整焊接电流，使熔池达到一定温度，让熔渣充分浮出；采用良好的工艺性能的焊条，焊接过程始终要保持清晰的熔池、熔渣与液态金属良好的分离；气焊时应选用合适的火焰能率，并采用中性焰；焊接时仔细操作，将熔渣拨出熔池，自动埋弧焊焊接时要注意防止焊偏。
四、咬边
咬边是在沿着焊趾的母材部位由于焊接参数选择不正确或操作工艺不正确，而烧熔形成的凹陷或沟槽，见图3。产生咬边的原因是由于焊接工艺参数选择不合适，焊接电流过大、运条速度过快、电弧拉得太长或焊条角度不当，熔化的金属不能及时填充熔化缺口而造成咬边。当采用熔化焊接方法焊接时，由于液态金属的重力作用和表面张力作用，在立焊或仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边；使用直流电源进行焊接时，由于工件接线回路的位置选择不当产生磁偏吹，使焊接电弧偏离焊道而产生咬边。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定的深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的。防止咬边的措施是：手工电弧焊时应选择合适的电流、电弧长度；焊条的角度要合适；焊条摆动时在坡口边缘稍慢一些，而中间稍快一些。自动埋弧焊焊接时，工艺参数要合适，特别是焊接速度不宜过高，焊接轨道要平整，气焊时火焰能率要适当，焊嘴与焊丝摆动要适宜。
五、未熔合及未焊透
未熔合系指熔焊时，在焊接过程中焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分，见图4。未熔合与未焊透都是焊接接头不完全的现象，既可能出现在接头的根部或焊缝表面，也可能出现在接头中间而无法直接观察到。未焊透直接影响接头的有效面积，降低了焊缝的承载能力，并易在根部尖角处产生较大的应力集中，诱发产生裂纹，是一种危害性较大的焊接缺陷，见图5。因此在压力容器各结构中绝对不允许此类缺陷存在。
结束语
缺陷的存在对压力容器的运行是非常危险的，因此一旦发现缺陷要及时进行返修。对于气孔的返修，特别是对内部气孔，确认部位后，应用风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷，并使其成为相应坡口，然后再进行补焊；对于夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，也是要用同样的方法清除缺陷，然后按规定进行补焊。对于裂纹应先检查裂纹的始端、末端和裂纹的深度，确定后，先从裂纹的终端向始端清除打磨，以防裂纹的扩展。清除后再做表面检测，确认将裂纹清除干净，然后再给予补焊。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行补焊。
参考文献：
[1]强馨梦.压力容器焊接质量缺陷成因及控制措施[J].中国石油和化工标准与质量，2014，04：253.
[2]赵增.浅谈压力容器焊接缺陷及原因分析[J].科技视界，2014，27：80.
[3]张明晨.压力容器焊接结构与工艺CAD专家系统的研究[D].沈阳工业大学，2014.