一、前言

壓力容器于石油化工生產(chǎn)之中占有十分重要地位。壓力容器可以充當(dāng)反應(yīng)、交換能量、分離、塔器、貯存、運(yùn)輸?shù)仁突ぴO(shè)備。它們具有炮炸危險(xiǎn)，它們的安全運(yùn)行直接關(guān)系企業(yè)生產(chǎn)與人身安全。因此壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量有史以來(lái)受到國(guó)家高度重視。近十余年用以，我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)、制造，管理走上了法制管理軌道，產(chǎn)品質(zhì)量正在急劇提高。

焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定，焊縫表面美觀平整。焊接成為壓力容器生產(chǎn)關(guān)鍵工序，焊接的質(zhì)量是保證壓力容器質(zhì)量十分重要環(huán)節(jié)。雙焊接質(zhì)量受多種因素影響：焊工技能、剛才化學(xué)成份、力學(xué)性能、焊接材料、焊接工藝以及設(shè)備、環(huán)境等等均可以影響焊接質(zhì)量。

借以提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量，國(guó)家透過(guò)取得制造許可證即可生產(chǎn)。對(duì)于取得制造許可證廠家，制定焊接規(guī)程，項(xiàng)允許生產(chǎn)，焊工持證上崗，加強(qiáng)質(zhì)量保證體系各個(gè)環(huán)節(jié)控制管理，目的便是要竭力避免減少質(zhì)量隱患，以此保證壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著石化工業(yè)飛速發(fā)展，壓力容器正在往大型化，高強(qiáng)度方向發(fā)展，對(duì)于壓力容器質(zhì)量提出越來(lái)越高要求，促使壓力容器焊接技術(shù)、工藝要急速提高。

二、焊接缺陷

1、焊接接頭裂紋產(chǎn)生

大家知道，焊接接頭是一個(gè)組織絕不均勻體與力學(xué)性能絕不均勻體。施焊接過(guò)程焊接接頭熔合線鄰近，溫度于固相與液相間，冷卻之后組織屬于這么熱組織、晶粒細(xì)大、化學(xué)成份與組織均較絕不皆勻、強(qiáng)度上升、塑生降低。熔合線內(nèi)側(cè)作為“過(guò)熱區(qū)”，此域晶粒細(xì)大，經(jīng)常出現(xiàn)魏氏組織與索氏體，因此韌性顯著降低。

過(guò)熱區(qū)內(nèi)側(cè)作為“正在火區(qū)”，因?yàn)榧訜崤c冷卻發(fā)生重結(jié)晶過(guò)程，得到細(xì)化細(xì)小均勻的鐵素體加珠光體。再次內(nèi)側(cè)是“絕不安全重結(jié)晶去”，加熱溫度于AC1-AC3間區(qū)域，該區(qū)加熱時(shí)鋼之中珠光體與部分鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я］^細(xì)的奧氏體，雙仍然保留部分鐵素體，于冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小鐵素體與珠光體，因而未曾熔入奧氏體的鐵素體絕不發(fā)生轉(zhuǎn)變，晶粒較粗大，形成結(jié)晶顆粒大小皆勻組織，并且仍然保留原始組織之中的帶狀特性。

因?yàn)闊嵊绊懠皡^(qū)熔池的結(jié)晶與換熱方向正好相反，亦乃熱影響區(qū)到融合線到焊縫作為結(jié)晶方向，熔合線處首先結(jié)晶，熔池中心結(jié)晶最慢。使得熔池雜質(zhì)改由熔合線向中心移動(dòng)，因此熔池中央處易產(chǎn)生夾渣缺陷，因而熔合線處因?yàn)槔鋮s速度快，易產(chǎn)生裂紋。

焊接腐蝕裂接頭可以因?yàn)殇摬拇阌残援a(chǎn)生裂紋，氫擴(kuò)散產(chǎn)生冷裂紋，再次熱裂紋，晶間紋，及因?yàn)楹附右?guī)范與工人技能因素產(chǎn)生焊接缺陷等。實(shí)踐證明，裂紋對(duì)于壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量危害最為嚴(yán)重。

1）熱裂紋

是因?yàn)楹附尤鄢赜诮Y(jié)晶過(guò)程之中存在著偏析現(xiàn)象，偏析出的物質(zhì)多為低熔點(diǎn)的共品與雜質(zhì)，結(jié)晶過(guò)程以此液態(tài)間層存在，因?yàn)槿埸c(diǎn)低，常常最終結(jié)晶凝固，凝固之后強(qiáng)度亦極低。如果焊接拉伸應(yīng)力足夠大時(shí)，液態(tài)間層拉開(kāi)或是凝固之后不久遭拉斷因而成裂紋。

2）冷裂紋

是指焊接時(shí)于A3的下溫度冷卻之中或是冷卻至保溫之后產(chǎn)生的裂紋。形成裂紋溫度低，于馬氏體轉(zhuǎn)變范圍，即于200-300℃下列，故稱(chēng)冷裂紋。有時(shí)候焊后幾小時(shí)或是幾天之后，而且長(zhǎng)時(shí)間便出現(xiàn)裂紋，故而亦稱(chēng)為延遲裂紋。其危害性越來(lái)越大。

冷裂紋常常因?yàn)殡娀∪紵龝r(shí)空氣侵入或是藥皮物質(zhì)分解等，氫進(jìn)入熔池熔于鐵水之中，由于高溫時(shí)鐵水溶解大量氫氣，于低溫時(shí)溶解度大大降低，溶于鐵水之中氫自鐵水中析出，氫擴(kuò)散聚集到鋼中缺陷處，產(chǎn)生局部壓力增大，促使鋼產(chǎn)生裂紋，因此冷裂紋亦稱(chēng)為氫致裂紋。

鋼于軋制時(shí)外部存在嚴(yán)重層狀非金屬夾雜物，使厚度方向拉伸塑性非常差，于板厚方向存在高拉壓力，產(chǎn)生臺(tái)階狀層狀撒裂。

3）再次熱裂紋

一些含、Cr、Mo、V、B等合金之素的鋼材焊后絕不產(chǎn)生裂紋。于消應(yīng)力處理時(shí)，或是于一定溫度下長(zhǎng)時(shí)間使用之后，沿著熱影響區(qū)晶界產(chǎn)生裂紋，稱(chēng)再次熱裂紋，簡(jiǎn)稱(chēng)SR裂紋。

再次熱裂紋是因?yàn)榈谝淮螣岷筮^(guò)程之中過(guò)飽和與固溶的碳化物（重要是Cr、Mo、V的碳化物），于再次加熱時(shí)，再度析出，造成晶內(nèi)強(qiáng)化，使滑移應(yīng)變集中原先奧氏體晶界，如果晶界塑性應(yīng)作為能力不足以承受松弛應(yīng)力過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)變時(shí)便產(chǎn)生再次熱裂紋。

這類(lèi)鋼材于600℃鄰近有一敏感區(qū)。超過(guò)650℃時(shí)敏感性減弱。

4）防止裂紋產(chǎn)生的方法

借以防止裂紋產(chǎn)生，可以限制鋼材與焊材S、P含量：調(diào)節(jié)鋼材化學(xué)成份；細(xì)化焊縫晶粒；提高焊材堿度；改善偏析；控制焊接規(guī)范，提高焊縫系數(shù)，多層多道焊，采用小線能量；鑄件斷弧，減少弧坑。

也可以選用低氫堿性焊條，焊條嚴(yán)格烘干，隨用隨?。贿x用合理焊接規(guī)范；焊之后立刻消氫；提高鋼材質(zhì)量，減少鋼材層狀?yuàn)A雜物；財(cái)務(wù)降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施。減少殘余應(yīng)力與應(yīng)力集中；預(yù)熱機(jī)緩冷，焊后熱處理。這些辦法，如果運(yùn)用得當(dāng)均可以收到提高焊接質(zhì)量，防止缺陷的作用。

至于未曾焊透，未曾熔合、夾渣、氣孔、焊縫表面缺陷如咬肉，焊縫尺寸等均可以透過(guò)無(wú)損探傷檢查，定出缺陷的位置，采取合理、有效返修工藝，認(rèn)真操作，亦可以達(dá)到消除焊縫缺陷，保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量目的。

三、焊后熱處理

焊后熱處理可以消除殘余應(yīng)力防止變形也就是說(shuō)可以松弛焊接殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸與形狀。焊后熱處理亦可以改善母材，焊接區(qū)結(jié)構(gòu)件的性能：具體說(shuō)：可以軟化熱影響區(qū)，增加焊縫金屬延性，提高斷裂韌性，排出有害其如氫，提高抗腐蝕性能，改善蠕變性能與提高疲勞強(qiáng)度。

不過(guò)，焊后熱處理工藝選擇不當(dāng)，不但會(huì)使焊接接頭性能降低。所以焊后熱處理成為眼里容器制造重要環(huán)節(jié)。焊接接頭焊后熱處理應(yīng)用最為廣的是高溫回火、正在火及固熔化處理。高溫回火可以解決由于焊接與變形予壓力容器質(zhì)量帶來(lái)的不良影響。

1、焊后熱處理可以松弛焊接殘余應(yīng)力

隨著熱處理溫度升高與保溫時(shí)間延長(zhǎng)，焊接區(qū)殘余應(yīng)力相應(yīng)降低，如果溫度升高到超過(guò)550℃，殘余應(yīng)力可以認(rèn)為完全消除。但是保溫時(shí)間影響絕不如溫度升高影響來(lái)的明顯。

2、焊接接頭熱影響區(qū)淬硬區(qū)軟化

因?yàn)闅堄鄳?yīng)力大大降低，回火改善了金相組織，提高塑性與韌性，故而淬硬性降低，使焊接接頭淬硬區(qū)軟化。

3、焊接接頭氫減少

熱處理時(shí)，焊接接頭溫度升高，氫急速增加擴(kuò)散速度，往外逸出，一般說(shuō)于加熱300℃下列，保溫2—4小時(shí)，可達(dá)到區(qū)氫目的，恐怕加熱到550—650℃時(shí)，去氫目的完全達(dá)到。

4、對(duì)于焊縫金屬抗拉度的影響

焊后熱處理，對(duì)于焊縫金屬抗拉強(qiáng)度響和熱處理溫度與保溫時(shí)間有關(guān)，熱處理溫度愈高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，焊縫金屬常溫抗拉強(qiáng)度便愈低，并合金成份含量愈高，碳當(dāng)量愈大，強(qiáng)度降低的比率亦愈大。

5、對(duì)于焊縫金屬?zèng)_擊韌性影響

過(guò)分的熱處理對(duì)于任何鋼種均引起沖擊值下降。對(duì)于Cr-Mo、Cr-Mo-V以及絕大部分珠光體，馬氏體耐熱鋼恰當(dāng)?shù)煤负鬅崽幚砜梢蕴岣邲_擊韌性。對(duì)于某些最高點(diǎn)強(qiáng)度鋼會(huì)歷經(jīng)熱處理之后沖擊值下降。對(duì)于碳素鋼、Mn-Nb-Ni鋼，焊后熱處理之后沖擊值基本無(wú)變化。

6、對(duì)于脫碳層寬度影響

熱處理溫度愈高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳層狂度愈大，這是由于碳化物形成時(shí)元素含量絕不等，引起碳擴(kuò)散，碳往含量低一側(cè)擴(kuò)散，產(chǎn)生脫碳層，異種鋼接頭最為嚴(yán)重。

回火是把焊件加熱到500—650℃時(shí)，碳化物更進(jìn)一步聚集，得到鐵素體與細(xì)粒滲碳體的混合物組織一回火索氏體，稱(chēng)高溫回火，所得組織有良好強(qiáng)度、彈性、塑性與韌性。

正火是把焊件加熱到Ac或是Acm超過(guò)30—50℃，保溫之后從爐之中取出于空氣之中冷卻。目的改善組織，細(xì)化晶粒。單一正在火絕不能消除焊后殘余應(yīng)力。

固熔熱處理，把鋼加熱到920—1150℃并且迅速冷卻，使奧氏體焊接接頭于450—850℃之內(nèi)晶界析出碳化物或是脆性相互再次熔入奧氏體之中去，把它迅速固定下來(lái)，以此得到皆勻固熔體。進(jìn)而消除其晶間腐蝕。亦提高焊接接頭耐蝕性、機(jī)械性能，消除加工硬化。固熔熱處理應(yīng)整體皆勻加熱，絕不采取局部加熱法。

借以達(dá)到預(yù)期焊后熱處理效果，某種要認(rèn)真研究，選擇合適的焊后熱處理工藝是十分重要的。

四、焊后熱處理工藝參數(shù)應(yīng)自下列考慮

a、焊件進(jìn)爐時(shí)爐內(nèi)溫度，

b、加熱時(shí)溫度上限與下限，

c、加熱速度上限與下限，

d、保溫時(shí)間上限與下限，

e、冷卻速度之上、下限，

f、出爐溫度，

g、升溫過(guò)程遭加熱焊件各部位溫差，

h、保溫時(shí)遭加熱焊件的各部位溫差，

i、爐內(nèi)氣氛?？芍^影響熱處理因素很多，選擇應(yīng)持慎重態(tài)度，不可隨意選取。