PDF《锅炉及压力容器焊接接 头外观质 量检验浅析》

Eq u i p me n t Ma n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y No .

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1 0 锅炉及压力容器焊接接头外观质量检验浅析 包贵林 ( 江苏省特种设备安全监 督检验研究院 南通分 院,江苏 南通226001)摘要:焊接接 头外观质量检查是非常重要的 , 是检验 内部缺 陷的工作前提 , 也是保证设备质 量及 安全使 用的一个重要环节. 关键 词: 承压设备 ;

焊接接 头;

外观 质量;

检验;

控制措 施 中图分类号 : T G4

4 1 .

7 文献标识码 : B 承压设 备是 一种可能引起爆炸或 中毒等危害性较大事故 的特种设备 , 当设备发生破坏或 者爆 炸,其内部 的介 质会迅速 膨胀,释放 出极大 的内能 , 这 些能力 不仅能破 坏设备本 身,而且还能 瞬间释放 出巨大的能力产生冲击波 , 使周围 的设施( 建 筑物) 遭到破坏 , 危及人员 的生命安全及造成 经济损 失.假若 设 备内的介质是有毒或易燃的 , 那后果将更加不堪设想.保证 承压设备 的制造 质量 , 是提 高设 备安 全性 的最有效措施 之一 . 锅炉和压力容器是最常见 的承压设 备. 外 观检查 , 包括外形 尺寸及表面质量检查 , 表面各类 缺陷 及 结构截 面变化处都会产生应力集 中.如图

1 所示 : 原来长方 形板是连续规则 的等截面构件 , 则应力是均匀分布 的.假若板 边 开了缺 口, 则就会在缺 口处 产生应 力集 中,局部 峰值应 力为 O r r n ~ , 集中系数 K T: , . 截面尺寸改 变越 剧烈, 则应力集 中系数也就越大 . 一I图1应力集中示意 图1焊接接头外观质量检验 内容及分析

1 .

1 焊缝外形尺寸应符合设计 图样和工艺文件的规定 焊缝高度应不低 于母材表 面, 焊缝与母材应平滑过度 . 焊 缝高度低于母材, 承载截面积减小 , 削弱了强度.但焊缝过高 于母材 , 截面突变 , 容易引起应力集 中.理论上余高可 以增大 焊缝截面承受载荷的能力, 但余高过大, 将会引起应力集中或 疲劳寿命下降 . 实践证明 , 焊缝余高并不能起到多大的加强作 用, 而实质上是有害无益的, 并把过多的熔敷金属( 焊条) 堆积 在焊缝上, 浪费材料 , 造成变形, 极不经济. 把焊缝表面打磨与 母材齐平 , 既能保证焊缝强度又能减少应 力集 中, 是一种最理 文章编号 :

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0 2 想的加工工艺 . 但 由此带 来的制造成本就会高 昂很多 . 在权衡 经济利益条 件下 , 设备 生产制造时 一般都 会保 留有余高 , 但其 必须控制在规定的合格 范围内. 单位 : 标准抗拉强度下限值0 b >

5 4 o 肝a 的 其他钢材 钢材 l 砭&~ H o 低台垒钢 钢材 单面坡口 双面坡口 单面坡 口 双面坡口 e e' e ez ez

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1 5 X6 且≤3 且≤3 且≤3 且乓4 且≤d 且≤4 一4∞上:图2A, B类接头焊缝的余高 对 于焊 缝余 高,可以通过编 制科 学、合理 的工艺 , 以优 化 焊缝余高 . 以 T形接头焊缝余 高为例 ( 如图

3 所示 ) . T形焊接 接头 采用 ( a ) 结构,余高e太 高,使角增加 , 焊缝 外形 不光 滑,余高与母 材相交 处截 面突变 , 应 力分布 比较 复杂 , 特别是 焊缝根部 和趾部 都有较 大 的应 力集 中;

而采用( b ) 结 构开坡 口 并焊透 ,则外形尺 寸有很大 改善 ,大大降低 T形接头应力集 中, 又可节约人力物力, 降低成本 , 提高经济效益. ( a ) ( h) 图3T形接 头余高示意图

1 .

2 焊缝 及其热影响 区表面无裂纹 、 夹 渣和气孔等 裂纹是焊接缺 陷中危害性最 大的一种缺陷 ,是 由于材料 局部断裂而形成 的 .裂纹 的出现 , 明显 减少承载截面积 , 而且 裂纹端部形成尖锐的缺 E l , 是应力高度集中部位, 并且裂纹端 部很容易扩展导致破坏. 因此, 裂纹在锅炉压力容器中是绝不 允许存在的. 收稿 日期 :

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1 6 作者简介 : 包贵林(

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8 2 一),男,江苏南通人 , 助理工程师 , 主要从事特种设备 的产品制造监检 工作. l

1 8 《 装备制造技术~

2 O l O 年第

3 期夹渣的棱角也容 易引起应力集 中,在交 变载荷 下,会成 为疲劳源. 主要来 自于焊 条药皮和焊剂熔渣 . 表面夹渣 的清理工 作,是十分必要的, 但往往容易被轻视.曾在一家制造企业产 品监检 时,有一 台有 机热载体炉 进行水压试验 , 最初 并没有发 现 渗漏 等任何异常情况 .后发现烟 管与锅壳焊接连 接角焊缝 处,有夹渣残 留在焊缝 表面 , 要求工人对 夹渣进行清 理. 当工 人边清理时 , 能丝丝感觉到有细微的水喷射到手上. 在不借助 任何检验工具的情况下 ,用肉眼无法观察到该处有水束喷射 出.后用手 电对 该处进行 照射 , 发现一条极细 的的水束 喷出 , 并呈现 出微 弱的亮光 . 在夹 渣完全清除后 , 该处 明显发现有水 渗漏 . 假若设备 由于外观表 面未能清理彻底 , 而导致其他缺陷 未能检 出,在使 用单位投 入运行后 ,特 别是设备盛装 的是易 燃、有毒的介质 , 将会 给安 全使用埋下隐患 . 气孔 同样会 降低焊接结构 的强度 ,其 主要原 因是 缺陷减 小 了结构承 载截 面积 , 并且在 缺陷边 缘处产生 了应力集 中. 在 高应力集 中部位 , 可 能会使气孔缺 陷边 缘处开裂 , 逐渐扩 展为 裂纹 , 使 应力集中变得更加严重 .

1 .

3 咬边及其他表面质量 . 应符合设计 图样和 有关 法规标准 的规定 咬边不但使母材 金属减 薄 ,还会在母材 和焊缝处形成 几 何不连续 , 从 而形成应力 集中, 使得焊缝强度 降低.常常是 由 于焊接 电流过大 , 而焊条 ( 焊剂 ) 运 动过 快而造成的 . 如果母 材 厚度能满足强度要求 , 则 可以将咬边处 打磨至 圆滑过 渡,以消 除应力集中 . 对于压力容器 ,用标准抗拉 强度 下限值 O " b >5

4 0 MP a的 钢材及 C r - Mo 低合金钢材 和不锈钢材制造 的容器以及焊接接 头系数 妒取 为1的容器 , 其焊 缝表面不得有咬边 . 其他容 器焊 缝表面的咬边深度不得大 于0.5mm,咬边连续长度不得大 于100mm, 焊缝两侧咬边 的总长 不得超 过该 焊缝长度 的10%. 对于蒸 汽锅炉 , 锅筒 ( 锅壳 ) 、 炉胆 和集箱 的纵 、 环 缝及封 头(管板 ) 的拼 接焊缝 无 咬边 , 其余焊缝 咬边 深度 不超 过0.5mm,管子焊缝 两侧 咬边 总长度不超 过管 子周长 的20%且不 超过

4 0mm.

2 承压设备焊接接头外观质量的控制措施 (

1 ) 制造企业 要建 立一个 严密 、 高效 、 协调的质量保证 体系, 保证所制造 的设备符 合法规 、 标准要 求;

(2)制造单位 必须对材料 加 以严格控 制,材料进厂要核对 材料生产厂( 或材料供应商 ) 提供的材质证明文件( 或有效复 印件) 校核, 材料的各项指标 , 应符合相应的材料标准 , 若有对 材料性能指标 质疑时 , 还 需进行必 要的材料复验 . (

3 ) 焊接前, 要根据 图样的技术要求 、 焊接规程及焊接工 艺评定 , 制订焊 接工艺 .焊工 ( 必须 已取得与相应焊 接项 目的 合格证 ) 须严格按照焊接 工艺卡进行施 焊. (

4 ) 对每一 台锅炉 、 压 力容器 , 制造厂都应 编制一套 完整 、 科学 的工艺文件 , 指导 生产 , 在 生产 制造 过程 中,要严格 执行 已制订 的工 艺文件 , 提高效率 , 保证产 品质量.并制 订控制点 和停 止点 , 每道工序 完成后 , 操 作者 和检 验员都应要 在工艺流 转卡上签字认 可,做到工艺 卡随产 品流转 , 一 同进入 下一道工 序. 假 若在某一道工序 检验不合格 时,绝不允许 产品流人到下 一道工序 .

3 结束语 就 目前 国内特种设备 制造情 况而言 ,有相当部分制 造企 业并没有对焊 接接头外 观检验 采取 足够 的重视 .外 观质量检 验合格 后,方可进行无 损检测 , 这样 不仅 可以提高 内部 缺陷的 检 出率 , 而且 还可 以提高 缺陷判 定 的正 确率 ;

另外 , 外观 缺陷 同样 可能是特 种设备发生 破坏 或者爆炸 事故的根源 ,由此引 起 的事故 也屡见不鲜 .因此 , 焊接 接头外观质量 的检查是 非常 重要 的,是检验 内部 缺陷 的前 提工作 , 也是保 证设备质量及 以 后安 全使 用的一个重要 环节. 参考 文献 : 【

1 ]

1 T S G R

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0 9 , 固定式压力容器安全技术监察规程[ S 】 . 【

2 】 劳动部文 件 劳部发【

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7 6号,蒸汽锅炉安全技术监察 规程【 s 】 . 【

3 】 G B

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9 8 , 钢制压力 容器【 s 】 . An a l y s i s o f t h e Ap p e a r a n c e Qu a l i t y I n s p e c t i o n o f Bo i l e r s a n d Pr e s s u r e Ve s s e l s W e l d e d J o i n t s BA0 Gu i ― l i n ( J i a n g s u P r o v i n c e S p e c i a l E q u i p me n t S a f e t y S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e , N a n t o n g B r a n c h , N a n t o n g J i a n g s u

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0 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e q u a l i t y i n s p e c t i o n o f t h e a p p ea ra nc e o f w e l d e d j o i n t s i s v e r y i mp o r t a n t , i t i s p r e c o n d i t i o n o f i n s p e c t i n g i n n e r d e f e ct , i t ' s a l s o a v e r y i mp o r t a n t h n k t o a g ~ . u r e t h e e q u i p me n t q u a l i t y a n d b e u s e d s a f e l y . K e y wo r d s : p r e s s u r e e qu i p me n t ;

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