浅谈压力容器焊接裂纹

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摘 要：随着经济的快速发展，液体燃料的使用量逐年加大，液体燃料的使用范围的较大同时也导致运输液体燃料的设备设施压力容器的使用量逐年较大。通过压力容器液体物料可以在世界范围内随意运输。可以较好的实现资源的优化配置。文章通过分析压力容器在在焊接过程中存在问题，进而研究其出现的原因，为今后使用压力容器提供借鉴。
关键词：压力容器;焊接裂纹;原因
前言：工业的发展对于液体燃料物料的使用需求不断较大，由于液体燃料的自身存在状态不同于固物料导致我们在进行运输的过程中需要将其装入压力容器。由于液体物料在再装入压力容器时由于容器的内部会产生一定的压力这就导致容器在焊接的过程中需要进行仔细的检查，将压力容器在焊接中存在的裂纹清除掉，保证压力容器能够承受设计压力。因此在压力容器的使用中控制焊接裂纹对于安全稳定的运输液体物料十分关键。
1、控制压力容器焊缝裂纹的必要性
在我国的工业生产中，其中包括化学工业，军事工业，能源工业以及科研工业发展中都要使用压力容器进行液态燃料和气料的运输。同时压力容器也担当着物料转换，包括反应容器，换热容器，分离容器等等。压力容器由于自身能够承受一定压力因此能够为工业生产提设备支持。在国民经济的发展中压力容器由于担当重要的作用因此保证压力容器的质量十分关键。压力容器的制造通常需要进行焊接，焊接中可能出现的焊接裂纹对于压力容器的安全使用的威胁是十分严重。由于压力容器内部盛装的材料多数都是化学的或是可燃的一旦暴露在空气中对于人身财产安全都是极大的威胁。同时对于环境的污染也是较大。因此国家设定专门的机构对我国的压力容器的使用、焊接、存储进行管理保证压力容器的安全使用。压力容器内部存有一定的压力，加之其焊接过程中可能存在一定的质量问题导致在实际的生产使用出现较多的事故带来较大的经济损失。研究发现事故出现的原因多数是由于压力容器生产使用存在的焊接裂纹导致。因此严格控制压力容器的焊接裂纹保证压力容器的在使用中能够承受特定的压力显得十分关键。
2、分析焊接裂纹的产生原因和防止措施
对于压力容器在焊接的过程中容易产生一定的裂纹，按照裂纹的产生部位的不同，裂纹主要分成四种，一种是熔合区裂纹、一种是根部裂纹、一种是弧坑裂纹还有一种是热影响裂纹。裂纹的产生受到时间和温度的变化影响也较为明显产生的裂纹包括了热裂纹、冷裂纹、以及再热裂纹。在压力容器进行焊接的过程中，焊接处的温度会很高因此在高温的作用下容易产生热裂纹。热裂纹的产生部位一般是固定的即焊缝中，但有的时候也会出现在热影响区。热裂纹发生的具体部位一般是在焊缝的中心位置，其发生的方向并平行于焊缝的方向。热裂纹中还有垂直于焊缝方向的横向裂纹，它的发生方向一般是沿着柱状晶发生，同时他还同母材的晶粒间界进行相连。最终垂直于焊缝的长度方向。焊缝中的根部裂纹一般发生在焊缝的根部区域，弧坑裂纹则放生在弧坑的中心等晶区域。弧坑裂纹一般包括了三种类型，纵、横、星状。对于压力容器在焊接的过程中热影响区也产生了一定的裂纹产生裂纹的方向既有横向的也有纵向分布的但是其分布的方向都是沿着晶界发生的。热裂纹的微观表现特征一般是沿着晶界进行开裂因此热裂纹也被称为晶间裂纹。如果裂纹贯穿于压力容器那么在压力容器的表面就会因为空气的氧化作用形成蓝灰色的氧化痕迹。压力容器在焊接的过程中产生的热裂纹的原因主要是受到熔池金属中的硫磷杂质的结晶的影响。一般结晶会形成低熔点的共晶，随着结晶的增加他们逐渐会被排挤在晶界范围中，然后形成了液態的薄膜，但是当焊接结束后液态薄膜会变成固态的失去了一定的弹性的薄膜体。这种失去弹性的薄膜体在温度继续下将后发生冷缩现象时就会收到焊缝金属拉应力的影响一旦应力过大固态的薄膜就会破裂产生裂纹。为了更好的提高压力容器的质量，避免有裂纹产生的安全隐患我们在了解压力容器焊接过程中产生裂纹的原因后就可以比较明了的采取措施防止压力容器在焊接的过程中产生裂纹。一般情况防止产生热裂纹的措施包括以下几点：①限制钢材及焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量。特别是减少硫、磷等杂质的含量及降低碳的含量。②调节焊缝的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，以提高其塑性，减少或分散偏析程度，控制低熔点共晶的影响。③提高焊条的碱度，以降低焊缝中的杂质的含量。④控制焊接规范，适当提高焊缝系数，用多层多道焊法，避免中心偏析，可防止中心线裂纹。⑤采取降低焊接应力的措施，收弧时填满弧坑。
2.1焊接裂纹
焊接裂纹是种非常严重的缺陷，按裂纹形成的条件，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类，这里主要介绍下热裂纹和冷裂纹的主要原因：
焊缝金属从液态到固态的结合过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布热裂纹的裂口多数贯穿焊缝，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。
产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质（如FeS等）由于这些杂质熔点低，结合凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后就会被拉开，造成晶间开裂焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。
在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现冷裂纹产生的主要原因为：
（1）在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织;
（2）焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件;
（3）接头承受有较人的拘束应力。
裂纹影响焊接件的安个使用，是种非常危险的一艺缺陷，结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹，当发现裂纹，应彻底清除然后给予修补
结语：总之，压力容器国民经济发展中不可缺少的技术设备资源，在化工，军工、石油、能源工业中担当重要的角色因此我们有必要严格控制压力容器的生产制造，严格控制压力容器的制造工艺过程，严把质量关。保护好国家及人民的人身财产安全。
参考文献：
[1]刘洪杰，韩庆元.压力容器焊缝缺陷的检测和分析[J].检测与测量，2011（1）：55-57.