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摘 要：压力容器焊接是保证压力容器气密性和强度的关键，是保证压力容器质量的关键，是保证压力容器安全运行的重要条件。如果焊接存在着缺陷，就有可能造成容器断裂、渗漏，甚至引起压力容器爆炸。40%的压力容器事故是从焊缝缺陷处开始的。在小规模的压力容器制造企业中，压力容器的焊接质量问题尤为突出。在对压力容器进行检验的过程中，对焊缝的检验尤为重要。因此，应及早发现缺陷，把焊接缺陷限制在一定范围内，以确保压力容器运行安全。
关键词：压力容器；焊接缺陷；产生原因；预防措施
前言
焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用，对其焊接中产生缺陷的原因进行分析和预防是保证压力容器致密性和强度的关键，本文详细介绍压力容器焊接中常见的缺陷并提出预防措施。
压力容器，一般泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和存储等生产工艺过程，并能承受压力的密封容器。被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防以至民用等领域，在国民经济中的发展占有重要地位。压力容器制造、检验技术不断地进步，为全面提高压力容器质量获得良好经济效果做出可靠保证，在制造过程中，不可避免采用焊接。压力容器焊接缺陷种类很多，按其位置不同可分为外部缺陷和内部缺陷。
1. 外部缺陷
存在于焊缝表面，用肉眼或借助于低倍放大镜可直接观察，如焊缝尺寸超标、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹、弧坑等。
1.1 咬边
焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。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，不锈钢压力容器和要求100%射线探伤的压力容器的受压元件焊缝是不允许存在咬边的，要求20%射线探伤的压力容器的受压元件焊缝对咬边的长度和深度也有所限制。
产生原因：由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。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深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。
预防措施：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。
1.2焊瘤
焊瘤是指熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。
产生原因：焊接参数选择不当；坡口清理不干净；电弧热损失在氧化皮上；使母材未熔化。
预防措施：正确选择焊接规范、正确掌握运条方法、灵活调整焊条角度、控制弧长、根部间隙不能过大等。
1.3 弧坑
弧坑是由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。
产生原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。
预防措施：采用收弧电流（小于焊接电流60%）停留在弧坑一定时间，用焊丝填满弧坑，能够防止产生弧坑缺陷。
可根据以上原因分别采取对应措施防止咬边、弧坑、焊瘤的产生。
2. 内部缺陷
存在于焊缝内部，如气孔、夹渣、未溶合、未焊透、裂纹、层状撕裂等。
2.1焊缝
缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。
产生原因：化学成分或组织成分不符合要求：焊材与母材匹配不当，或焊接过程中元素烧损等原因，容易使焊缝金属的化学成份发生变化，或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降，还会影响接头的耐蚀性能。
预防措施：选用相匹配的焊材与母材进行焊接。
2.2气孔
气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的；由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。
产生原因：母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。另外焊条或焊剂未按规定进行烘焙，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，熔渣粘度过大，气泡无法通过熔渣，被阻挡在焊缝金属表面附近；电弧偏吹；低氢型焊条焊接时，电弧过长，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气孔。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
预防措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和烘焙焊接材料。调整焊剂的化学成份，改变熔渣的粘度。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。使用直流焊机时，焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端；避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场等。
2.3夹渣
夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。
产生原因：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；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。
预防措施：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每焊一层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。
2.4未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。 产生原因：焊接热输入太低；电弧指向偏斜；坡口侧壁有锈垢及污物；层间清渣不彻底等。
预防措施：适当加大的焊接电流；正确地选择焊接工艺参数；注意坡口及层间部位的清洁。
2.5未焊透
未焊透是焊接时接头根部未完全熔透，对于对接焊缝也指焊缝深度未达要求。指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。
产生原因：焊接电流小，熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；磁偏吹影响；焊条偏芯度太大；层间及焊根清理不良。
预防措施：使用较大电流来焊接是预防未焊透的基本方法；焊角焊缝时，用交流代替直流以预防磁偏吹；合理设计坡口并加强清理；用短弧焊等。
2.6裂纹
裂纹是压力容器危害性较大的缺陷之一， 裂纹主要有横裂纹、纵裂纹、星裂纹。按裂纹的位置、裂纹形成原因还有具体分类。
产生原因：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。焊接裂纹成因复杂，形态各异，极易扩展，有很多不可预见的因素，因此必须要高度重视焊接裂纹的处理。
预防措施：严格控制焊接工艺参数、减慢冷却速度、适当提高焊缝形状系数、尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；同时要认真执行焊接工艺规程，选取合理的焊接工艺程序，以防止焊接裂纹的产生。
3. 其他原因
3.1条形缺陷和圆形缺陷
（1）条形缺陷长宽比大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷。
（2）圆形缺陷长宽比不大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷。
3.2过热和过烧
若焊接规范使用不当，热影响区长时间在高温下停留，会使晶粒变得粗大，即出现过热组织。若温度进一步升高，停留时间加长，可能使晶界发生氧化或局部熔化，出现过烧组织。过热可通过热处理来消除，而过烧是不可逆转的缺陷。
结论
压力容器是在一定温度和压力下进行工作且介质复杂的特种设备，其操作工艺条件向高温、高压及低温发展，工作介质种类繁多，且具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特征，危险性更为显著，一旦发生爆炸事故，就会危及人身安全、造成财产损失、带来灾难性后果，因此保证压力容器的焊接质量至关重要。■
参考文献
[1] 顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施[J].科技信息（科学教研），2007（36）.
[2] 牛慧君.谈设备冶金焊接中的常见缺陷的成因和防止措施[J].科技信息，2009（19）.
关键词：压力容器；焊接缺陷；产生原因；预防措施
前言
焊接质量对压力容器的寿命和安全运行起着关键作用，对其焊接中产生缺陷的原因进行分析和预防是保证压力容器致密性和强度的关键，本文详细介绍压力容器焊接中常见的缺陷并提出预防措施。
压力容器，一般泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和存储等生产工艺过程，并能承受压力的密封容器。被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防以至民用等领域，在国民经济中的发展占有重要地位。压力容器制造、检验技术不断地进步，为全面提高压力容器质量获得良好经济效果做出可靠保证，在制造过程中，不可避免采用焊接。压力容器焊接缺陷种类很多，按其位置不同可分为外部缺陷和内部缺陷。
1. 外部缺陷
存在于焊缝表面，用肉眼或借助于低倍放大镜可直接观察，如焊缝尺寸超标、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹、弧坑等。
1.1 咬边
焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。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，不锈钢压力容器和要求100%射线探伤的压力容器的受压元件焊缝是不允许存在咬边的，要求20%射线探伤的压力容器的受压元件焊缝对咬边的长度和深度也有所限制。
产生原因：由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。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深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。
预防措施：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。
1.2焊瘤
焊瘤是指熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。
产生原因：焊接参数选择不当；坡口清理不干净；电弧热损失在氧化皮上；使母材未熔化。
预防措施：正确选择焊接规范、正确掌握运条方法、灵活调整焊条角度、控制弧长、根部间隙不能过大等。
1.3 弧坑
弧坑是由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。
产生原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。
预防措施：采用收弧电流（小于焊接电流60%）停留在弧坑一定时间，用焊丝填满弧坑，能够防止产生弧坑缺陷。
可根据以上原因分别采取对应措施防止咬边、弧坑、焊瘤的产生。
2. 内部缺陷
存在于焊缝内部，如气孔、夹渣、未溶合、未焊透、裂纹、层状撕裂等。
2.1焊缝
缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。
产生原因：化学成分或组织成分不符合要求：焊材与母材匹配不当，或焊接过程中元素烧损等原因，容易使焊缝金属的化学成份发生变化，或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降，还会影响接头的耐蚀性能。
预防措施：选用相匹配的焊材与母材进行焊接。
2.2气孔
气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的；由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。
产生原因：母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。另外焊条或焊剂未按规定进行烘焙，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，熔渣粘度过大，气泡无法通过熔渣，被阻挡在焊缝金属表面附近；电弧偏吹；低氢型焊条焊接时，电弧过长，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气孔。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
预防措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和烘焙焊接材料。调整焊剂的化学成份，改变熔渣的粘度。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。使用直流焊机时，焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端；避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场等。
2.3夹渣
夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。
产生原因：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；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。
预防措施：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每焊一层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。
2.4未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。 产生原因：焊接热输入太低；电弧指向偏斜；坡口侧壁有锈垢及污物；层间清渣不彻底等。
预防措施：适当加大的焊接电流；正确地选择焊接工艺参数；注意坡口及层间部位的清洁。
2.5未焊透
未焊透是焊接时接头根部未完全熔透，对于对接焊缝也指焊缝深度未达要求。指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。
产生原因：焊接电流小，熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；磁偏吹影响；焊条偏芯度太大；层间及焊根清理不良。
预防措施：使用较大电流来焊接是预防未焊透的基本方法；焊角焊缝时，用交流代替直流以预防磁偏吹；合理设计坡口并加强清理；用短弧焊等。
2.6裂纹
裂纹是压力容器危害性较大的缺陷之一， 裂纹主要有横裂纹、纵裂纹、星裂纹。按裂纹的位置、裂纹形成原因还有具体分类。
产生原因：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。焊接裂纹成因复杂，形态各异，极易扩展，有很多不可预见的因素，因此必须要高度重视焊接裂纹的处理。
预防措施：严格控制焊接工艺参数、减慢冷却速度、适当提高焊缝形状系数、尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；同时要认真执行焊接工艺规程，选取合理的焊接工艺程序，以防止焊接裂纹的产生。
3. 其他原因
3.1条形缺陷和圆形缺陷
（1）条形缺陷长宽比大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷。
（2）圆形缺陷长宽比不大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷。
3.2过热和过烧
若焊接规范使用不当，热影响区长时间在高温下停留，会使晶粒变得粗大，即出现过热组织。若温度进一步升高，停留时间加长，可能使晶界发生氧化或局部熔化，出现过烧组织。过热可通过热处理来消除，而过烧是不可逆转的缺陷。
结论
压力容器是在一定温度和压力下进行工作且介质复杂的特种设备，其操作工艺条件向高温、高压及低温发展，工作介质种类繁多，且具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特征，危险性更为显著，一旦发生爆炸事故，就会危及人身安全、造成财产损失、带来灾难性后果，因此保证压力容器的焊接质量至关重要。■
参考文献
[1] 顾鹏展.压力容器焊接缺陷的产生和防治措施[J].科技信息（科学教研），2007（36）.
[2] 牛慧君.谈设备冶金焊接中的常见缺陷的成因和防止措施[J].科技信息，2009（19）.