一、前言
壓力容器在石油化工生產(chǎn)中占有十分重要地位。壓力容器可以充當反應、交換能量、分離、塔器、貯存、運輸等石油化工設備。它們具有炮炸危險，它們的安全運行直接關(guān)系企業(yè)生產(chǎn)和人身安全。所以壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量歷來(lái)受到國家高度重視。近十余年來(lái)，我國壓力容器設計、制造，管理走上了法制管理軌道，產(chǎn)品質(zhì)量正穩步提高。
焊接質(zhì)量高且穩定，焊縫表面美觀(guān)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)量非常重要環(huán)節。單焊接質(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、焊接工藝及設備、環(huán)境等等都可以影響焊接質(zhì)量。
為了提高壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量，國家通過(guò)取得制造許可證方可生產(chǎn)。對取得制造許可證廠(chǎng)家，制定焊接規程，方允許生產(chǎn)，焊工持證上崗，加強質(zhì)量保證體系各個(gè)環(huán)節控制管理，目的就是要盡力避免減少質(zhì)量隱患，以保證壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著(zhù)石化工業(yè)飛速發(fā)展，壓力容器正向大型化，高強度方向發(fā)展，對壓力容器質(zhì)量提出更高要求，促使壓力容器焊接技術(shù)、工藝要不斷提高。
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)組織不均勻體和力學(xué)性能不均勻體。施焊接過(guò)程焊接接頭熔合線(xiàn)附近，溫度在固相和液相之間，冷卻后組織屬于過(guò)熱組織、晶粒粗大、化學(xué)成份和組織都極不均勻、強度上升、塑生降低。熔合線(xiàn)外側為“過(guò)熱區”，此域晶粒粗大，常出現魏氏組織和索氏體，因而韌性顯著(zhù)降低。
過(guò)熱區外側為“正火區”，由于加熱和冷卻發(fā)生重結晶過(guò)程，得到細化細小均勻的鐵素體加珠光體。再外側是“不安全重結晶去”，加熱溫度在A(yíng)C1-AC3之間區域，該區加熱時(shí)鋼中珠光體和部分鐵素體轉變?yōu)榫Я１容^細的奧氏體，單仍保留部分鐵素體，在冷卻時(shí)奧氏體轉變?yōu)榧毿¤F素體和珠光體，而未熔入奧氏體的鐵素體不發(fā)生轉變，晶粒比較粗大，形成結晶顆粒大小均勻組織，并仍保留原始組織中的帶狀特性。
由于熱影響及區熔池的結晶和換熱方向剛好相反，也即熱影響區至融合線(xiàn)至焊縫為結晶方向，熔合線(xiàn)處最先結晶，熔池中心結晶最慢。使得熔池雜質(zhì)由熔合線(xiàn)向中心移動(dòng)，因而熔池中央處易產(chǎn)生夾渣缺陷，而熔合線(xiàn)處由于冷卻速度快，易產(chǎn)生裂紋。
焊接腐蝕裂接頭可以由于鋼材淬硬性產(chǎn)生裂紋，氫擴散產(chǎn)生冷裂紋，再熱裂紋，晶間紋，以及由于焊接規范和工人技能因素產(chǎn)生焊接缺陷等。實(shí)踐證明，裂紋對壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量危害最嚴重。
1）熱裂紋
是由于焊接熔池在結晶過(guò)程中存在著(zhù)偏析現象，偏析出的物質(zhì)多為低熔點(diǎn)的共品和雜質(zhì)，結晶過(guò)程以液態(tài)間層存在，由于熔點(diǎn)低，往往最后結晶凝固，凝固后強度也極低。當焊接拉伸應力足夠大時(shí)，液態(tài)間層拉開(kāi)或凝固后不久被拉斷而成裂紋。
2）冷裂紋
是指焊接時(shí)在A(yíng)3的下溫度冷卻中或冷卻至保溫以后產(chǎn)生的裂紋。形成裂紋溫度低，在馬氏體轉變范圍，即在200-300℃以下，故稱(chēng)冷裂紋。有時(shí)焊后幾小時(shí)或幾天后，甚至長(cháng)時(shí)間才出現裂紋，故又稱(chēng)為延遲裂紋。其危害性更大。
冷裂紋往往由于電弧燃燒時(shí)空氣侵入或藥皮物質(zhì)分解等，氫進(jìn)入熔池熔于鐵水中，因高溫時(shí)鐵水溶解大量氫氣，在低溫時(shí)溶解度大大降低，溶于鐵水中氫從鐵水中析出，氫擴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，所以冷裂紋又稱(chēng)為氫致裂紋。
鋼在軋制時(shí)內部存在嚴重層狀非金屬夾雜物，使厚度方向拉伸塑性很差，在板厚方向存在高拉壓力，產(chǎn)生臺階狀層狀撒裂。
3）再熱裂紋
一些含、Cr、Mo、V、B等合金之素的鋼材焊后不產(chǎn)生裂紋。在消應力處理時(shí)，或在一定溫度下長(cháng)時(shí)間使用后，沿熱影響區晶界產(chǎn)生裂紋，稱(chēng)再熱裂紋，簡(jiǎn)稱(chēng)SR裂紋。
再熱裂紋是由于第一次熱后過(guò)程中過(guò)飽和和固溶的碳化物（主要是Cr、Mo、V的碳化物），在再加熱時(shí)，再次析出，造成晶內強化，使滑移應變集中原先奧氏體晶界，當晶界塑性應為能力不足以承受松弛應力過(guò)程產(chǎn)生的應變時(shí)就產(chǎn)生再熱裂紋。
這類(lèi)鋼材在600℃附近有一敏感區。超過(guò)650℃時(shí)敏感性減弱。
4）防止裂紋產(chǎn)生的方法
為了防止裂紋產(chǎn)生，可以限制鋼材和焊材S、P含量：調節鋼材化學(xué)成份；細化焊縫晶粒；提高焊材堿度；改善偏析；控制焊接規范；提高焊縫系數，多層多道焊，采用小線(xiàn)能量；鑄件斷弧，減少弧坑。
還可以選用低氫堿性焊條，焊條嚴格烘干，隨用隨取；選用合理焊接規范；焊后立即消氫；提高鋼材質(zhì)量，減少鋼材層狀夾雜物；財務(wù)降低焊接應力的各種工藝措施。減少殘余應力和應力集中；預熱機緩冷，焊后熱處理。這些辦法，只要運用得當都可以收到提高焊接質(zhì)量，防止缺陷的作用。
至于未焊透，未熔合、夾渣、氣孔、焊縫表面缺陷如咬肉，焊縫尺寸等都可以通過(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，認真操作，也可以達到消除焊縫缺陷，保證產(chǎn)品內在質(zhì)量目的。
三、焊后熱處理
焊后熱處理可以消除殘余應力防止變形也就是說(shuō)可以松弛焊接殘余應力，穩定尺寸和形狀。焊后熱處理也可以改善母材，焊接區結構件的性能：具體說(shuō)：可以軟化熱影響區，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，改善蠕變性能和提高疲勞強度。
但是，焊后熱處理工藝選擇不當，反而會(huì )使焊接接頭性能降低。因此焊后熱處理成為眼里容器制造重要環(huán)節。焊接接頭焊后熱處理應用最廣的是高溫回火、正火及固熔化處理。高溫回火可以解決因焊接和變形給壓力容器質(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力
隨著(zhù)熱處理溫度升高和保溫時(shí)間延長(cháng)，焊接區殘余應力相應降低，當溫度升高到超過(guò)550℃，殘余應力可以認為完全消除。不過(guò)保溫時(shí)間影響不如溫度升高影響來(lái)的明顯。
2、焊接接頭熱影響區淬硬區軟化
由于殘余應力大大降低，回火改善了金相組織，提高塑性和韌性，故而淬硬性降低，使焊接接頭淬硬區軟化。
3、焊接接頭氫減少
熱處理時(shí)，焊接接頭溫度升高，氫不斷增加擴散速度，向外逸出，一般說(shuō)在加熱300℃以下，保溫2—4小時(shí)，可達到區氫目的，何況加熱到550—650℃時(shí)，去氫目的完全達到。
4、對焊縫金屬抗拉度的影響
焊后熱處理，對焊縫金屬抗拉強度響與熱處理溫度和保溫時(shí)間有關(guān)，熱處理溫度越高，保溫時(shí)間越長(cháng)，焊縫金屬常溫抗拉強度就越低，并且合金成份含量越高，碳當量越大，強度降低的比率也越大。
5、對焊縫金屬沖擊韌性影響
過(guò)分的熱處理對任何鋼種都引起沖擊值下降。對Cr-Mo、Cr-Mo-V及絕大部分珠光體，馬氏體耐熱鋼恰當得焊后熱處理可以提高沖擊韌性。對某些高度強度鋼會(huì )經(jīng)過(guò)熱處理后沖擊值下降。對碳素鋼、Mn-Nb-Ni鋼，焊后熱處理后沖擊值基本無(wú)變化。
6、對脫碳層寬度影響
熱處理溫度越高，保溫時(shí)間越長(cháng)，脫碳層狂度越大，這是因為碳化物形成時(shí)元素含量不等，引起碳擴散，碳向含量低一側擴散，產(chǎn)生脫碳層，異種鋼接頭尤為嚴重。
回火是將焊件加熱到500—650℃時(shí)，碳化物進(jìn)一步聚集，得到鐵素體和細粒滲碳體的混合物組織一回火索氏體，稱(chēng)高溫回火，所得組織有良好強度、彈性、塑性和韌性。
正火是將焊件加熱到Ac或Acm以上30—50℃，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。目的改善組織，細化晶粒。單一正火不能消除焊后殘余應力。
固熔熱處理，將鋼加熱到920—1150℃并快速冷卻，使奧氏體焊接接頭在450—850℃內晶界析出碳化物或脆性相重新熔入奧氏體中去，將它快速固定下來(lái)，以得到均勻固熔體。從而消除其晶間腐蝕。也提高焊接接頭耐蝕性、機械性能，消除加工硬化。固熔熱處理應整體均勻加熱，不采取局部加熱法。
為了達到預期焊后熱處理效果，一定要認真研究，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應從以下考慮
a、焊件進(jìn)爐時(shí)爐內溫度，
b、加熱時(shí)溫度上限和下限，
c、加熱速度上限和下限，
d、保溫時(shí)間上限和下限，
e、冷卻速度上、下限，
f、出爐溫度，
g、升溫過(guò)程被加熱焊件各部位溫差，
h、保溫時(shí)被加熱焊件的各部位溫差，
i、爐內氣氛。由此可見(jiàn)影響熱處理因素很多，選擇應持慎重態(tài)度，不可隨意選取。
來(lái)源：壓力容器人
