推进承压设备焊后热处理安全注册的研究

尹 明，郑霞财，赫天君

（浙江运达风电股份有限公司，杭州310012）

1 承压设备焊后热处理的特点

1.1 焊后热处理的方式

（1）整体焊后热处理可在炉内进行，也可以把焊接结构本身当作热处理炉，在焊接结构内部进行。（2）分段焊后热处理的方法是将焊接结构分段焊后加热，加热的焊接结构重叠部分≥1 500 mm。非加热部分的焊接结构还需要及时采取安全隔热措施，防止焊接结构产生有害的温度梯度。（3）确定焊接结构的局部焊后热处理时均温范围、加热范围、隔热范围参考GB/T30583中相关要求，必要时在背面也要进行加热和隔热[1]。

1.2 焊后热处理的特性

（1）整体焊后热处理是焊后热处理标准中推荐的焊后热处理方式，整体焊后热处理节约时间、节约能源，还可以避免产品进行二次加热，减少了二次加热带来的残余应力和受热变形，但设备的质量具有整体性，也就是说好则全好，坏则全坏，操作难度系数较高。（2）焊后热处理与其他工艺不尽相同，焊后热处理需要一次连续完成，焊后热处理工序结束，质量则也随之确定。（3）焊后热处理在承压设备完全成型后进行，如果焊后热处理质量出现问题，使得产品需要报废，造成的经济损失比较严重。

1.3 焊后热处理数值的检测

焊后热处理过程需要控制的指标包括焊件的升温、降温速度，保温期间焊件各部位的温差，保温的温度，保温的时间等[2]。在进行相应指标测量中，保证焊后热处理温度的均匀性及测量的准确性尤为重要。焊后热处理的质量控制则包括焊件是否出现明显变形，是否产生裂纹，焊件的残余应力情况，焊件的硬度值，焊件的金相组织情况，焊件的力学性能等。焊件的变形和裂纹可以通过目视或放大设备进行直接观察，但焊件的残余应力、硬度值、金相组织、力学性能等其他值则需依据其他设备通过预先设定的试样进行测量，试样与本体的测量结果相对来说误差较大，未能完全代表整个焊件的数值指标，存在一定的局限性。

2 焊后热处理存在的不足

目前，焊后热处理的实施工艺规范文件较少，加热区、隔热区范围，测温点的数量及布置，绝热材料的选用及铺设厚度，变形量的控制等关键工艺，大多数企业依靠的是操作人员的作业水平、工作经验，经验丰富的高水平工人进行的焊后热处理质量较好，经验欠缺的普通操作人员进行的焊后热处理质量难以保证。由于一些企业焊后热处理方面的知识储备严重不足，在进行焊后热处理质量验收方面无法正确评定产品质量，在不清楚残余应力消除程度的情况下，盲目进行验收，会给产品质量埋下了较大的安全隐患。

2.1 焊后热处理管理薄弱

承压设备在进行生产制造过程中，通常有第三方监理进行驻厂监督检查，由于焊后热处理涉及的方面较多，需要监造人员熟练掌握热处理工艺、热处理报告要求、热处理过程中控温、测温、保温设备和材料的相关知识，对监造人员知识储备要求较高。目前焊后热处理仍在发展阶段，监造人员水平良莠不齐，多数监造人员未能在焊后热处理过程中给出指导性意见，造成焊后热处理过程中监控力度不够。承压设备往往需要进行焊后热处理，并需出具相应的焊后热处理曲线，作为合格依据，存档备查，但设备监造人员、业主人员对该方面知识欠缺，无法有效评定产品的质量，造成焊后热处理管理薄弱。

某厂生产的管道焊后热处理装置，可以保证焊后热处理的成品率达到100%，不区分使用单位，也不区分作业人员，是否存在如此高效的加工设备呢？谜底是制造商在销售加热装置产品同时，也配套供应各种常用材料焊后热处理曲线图，由于产品监造工程师相关知识缺失，产品监管不到位，使得该款设备处理的产品十分“高效”，给以后的产品使用留下了极大的安全隐患。必须加强企业和作业人员的监管力度，减少给社会带来不必要的安全隐患和财产损失。

2.2 焊后热处理资质要求缺失

承压设备的制造、安装均需经行政许可，获得相应的资质认证，制造过程中的焊接、无损检测、防腐等也都需要满足相应的资质条件，但焊后热处理相较而言发展较晚，对企业的资质要求还不明确，也无限制，对焊后热处理作业人员的资质、级别也无具体要求。就商务方面而言，承包合同中也很少对焊后热处理提出相关要求，反映建设单位对该方面要求的缺失。由于对焊后热处理重视度不足，使得该领域发展缓慢，相关的科研、从事人员数量难以形成规模。

如某公司用于盛装液化石油气的球罐，在使用一年后进行开罐检验，发现球罐内部出现大量表面微小裂纹，即使设计规定液化石油气中硫化氢含量小于10ppm，裂纹依然出现。专家们进行讨论研究后发现，病因是承压球罐焊后热处理不到位，残余应力消除不彻底。由此可见焊后热处理人员的专业程度与产品质量是密不可分的，专业的制造单位与作业人员尤为重要。

2.3 焊后热处理设备不够规范

焊后热处理方式不同，需要的设备也不同，以整体热处理为例，常用的设备为热处理炉，热处理炉的相关参数将直接影响到产品的焊后热处理效果。目前，我国还没有发行关于焊后热处理炉的专用标准，一些企业在进行热处理工艺时，直接将普通的加热炉当作焊后热处理炉使用，还有一些有相关加热炉制造经验的企业使用自制的加热炉或组装炉。这些加热炉虽然也可以进行相应的热处理工作，但设备参数指标难以达到承压设备热处理相关要求，热处理过程中的各项数值要求也难以保证，焊后热处理效果较差。

炉外焊后热处理常用的加热设备为燃烧器，由于我国缺少相关标准的制约，大多数热处理企业将承压设备焊后热处理用燃烧器与普通燃烧器通用，由于未进行相关的专项研究，装置是否可以通用，通用后的装置能否满足承压设备焊后热处理的质量要求，这些都是难以确定的，需要尽早进行相关规范。

2.4 焊后热处理工艺标准未能满足需求

在承压设备标准体系中，关于焊后热处理的专用标准很少，只有在承压设备焊后热处理规程中列有相关内容。规程中介绍了焊后热处理的方式，规定了焊后热处理的条件，焊后热处理的设备、材料要求，推荐了热处理的温度范围和保温时间，提供了承压设备炉外整体焊后热处理的记录表范本等，但这些对于当下飞速发展的焊接结构是远远不够的，仍旧不能满足一些缺乏焊后热处理经验的企业的工艺指导需求。在焊后热处理实践中，企业依旧面临的问题有：（1）整体焊后热处理（炉内加热、炉外加热）、分段焊后热处理、局部焊后热处理的适用范围不清晰。（2）焊后热处理过程中什么规格型号的加热、控温、测温设备可以满足承压设备的需求不明确。（3）焊后热处理工艺文件中所必须包含的内容未要求。（4）焊后热处理产品的质量验收标准不够详尽等。

图1为某厂焊后热处理报告，该份热处理报告中未体现焊后热处理工艺规程编号；未明确焊后热处理具体的加热方式及辅助装置；未明确焊后热处理炉名称、控温仪表和测温仪表（含热电偶及补偿导线）名称及型号；未体现测温点数量及布置；未体现焊后热处理作业时间、地点及气象环境；未体现热处理责任工程师签字等。国内多数厂家的焊后热处理报告与此格式大致相同，由于目前国内承压设备标准体系中相关要求还不够详尽，各制造厂家也无明确格式，只能厂家间相互参考，无规范性的行业标准文件作为参考依据，需要尽快补充、完善焊后热处理工艺标准，统一规范管理。

图1 某公司焊后热处理报告

3 推行承压设备焊后热处理企业安全注册的优点

3.1 有利于科学配置相关资质的人员

承压设备焊后热处理企业安全注册要求从事承压设备焊后热处理的企业必须配置以下人员：（1）经综合技术考核合格的焊后热处理质量保证工程师；（2）经加热设备操作考核合格的控温控制系统责任人员；（3）经现场热电偶布置及确定试验考核合格的测温控制系统责任人员；（4）经现场热电偶焊接操作考核合格的电容储能热电偶焊接人员；（5）经市级以上有关部门培训考核合格的温度测量仪表及热电偶校准工人。

通过配置以上作业人员，有利于保证承压设备焊后热处理工艺的顺利实施，提高工艺完成质量，有效避免了之前由于人员作业水平不足、专业知识缺失导致的类似球罐产品残余应力消除不彻底等相关质量问题。

3.2 有利于规范本行业企业资质

从事承压设备焊后热处理的企业需满足以下内容：（1）具有企业法人资格，已在当地政府相关部门注册登记。（2）具有相应的规模、场地（场所）和组织机构。（3）具有相应的焊后热处理技术人员、管理人员和操作人员。（4）建立质量保证体系，并持续有效运行。（5）具备进行焊后热处理所需的加热设施、辅助装备、检测温度系统和自动记录与调控系统。（6）具有相关的法规和标准，以及相应的技术文件。（7）具有承压设备焊后热处理业绩以及相应的档案资料。

通过对生产企业相关资质的要求，有利于优化企业的内部管理体系，提高企业人才培养力度和设备投入力度，避免了一些企业沿用无资质、低水平的作业人员，也避免了多数企业为了节约成本使用像上述案例中的不正规的生产设备以提高生产效率的情况发生。

3.3 有利于明确资质适用范围

企业安全注册适用于如下企业：（1）专业从事承压设备焊后热处理的企业。（2）持有锅炉、压力容器和压力管道制造、安装、改造、维修许可证的企业。

资质适用范围的确定方便投资方直观区分企业的生产制造资质，有利于杜绝企业资质乱用情况的出现，对从事本行业的企业进行有效筛选。

3.4 有利于对企业进行有效监管

对持有承压设备焊后热处理安全注册的企业不定时进行抽查，考察企业的承压设备焊后热处理质量、企业的质量管理体系运行情况、人员和设备的配置情况等，被抽查企业存在的问题需立即进行整改，存在严重质量安全隐患的企业将暂停其资质证书使用。若持证企业由于承压设备焊后热处理发生了重大质量安全事故，将证书私下转让给其他无证企业，或企业在承压设备焊后热处理方面弄虚作假的将进行证书注销等相关处理。对企业的抽查有利于不断完善制造企业的质量体系，例如可以帮助企业优化工艺文件、热处理报告文件等，也有利于标准化行业文件，形成承压设备焊后热处理行业自身的范本。

4 结语

承压设备焊后热处理工艺对焊接接头影响非常大，是整个制造过程中非常重要的环节。企业承压设备焊后热处理安全注册的实施，在完善相关工作的同时，减少了焊后热处理实施中的诸多不足，有利于促进国内承压设备焊后热处理技术早日从“感性”层面上升到“理性”层面，使得我国装备制造业关键技术发展又向前迈出了重要一步[3]。