淺談焊接質量對液化石油氣鋼瓶安全性的影響

 引言
液化石油氣鋼瓶（以下稱鋼瓶）目前在居民生活中被廣泛使用，它的爆炸事故時有發生，其中由于鋼瓶焊縫的焊接質量缺陷發生的事故也占一定的比例。焊縫作為連接鋼瓶上下封頭（40L以下的鋼瓶）的重要部分，它的焊接質量好壞直接影響鋼瓶使用的安全性。
1 對鋼瓶焊縫焊接質量的相關要求
《液化石油氣鋼瓶》（GB5842-2006）中對鋼瓶的焊接質量提出十分具體的要求，歸納起來主要有以下幾個方面：①焊縫應做焊接工藝評定，并對評定做出具體要求；②對鋼瓶焊縫施焊的焊工應取得壓力容器焊工操作證；③對施焊條件和環境提出要求；④對焊縫表面質量和成型提出具體要求；⑤對焊縫的焊后熱處理工藝提出要求；⑥所采用焊接材料焊成的焊縫，其抗拉強度不得低于母材抗拉強度規定值的下限；⑦對焊縫的內部質量檢驗-射線透照提出具體要求：射線檢驗執行JB4730標準，圖像質量為AB級，焊接缺陷等級Ⅲ級為合格；對于只有環焊縫的鋼瓶（V≤40L），每250只隨機抽取1只鋼瓶對環焊縫進行100%射線透照檢驗；對于有縱、環焊縫的鋼瓶（如YSP118型）應逐只對鋼瓶的縱、環焊縫總長度的20%進行射線透照檢驗，其中必須包括縱、環焊縫的交界處?！兑夯蜌怃撈慷ㄆ跈z驗與評定》（GB8334-2011）中對鋼瓶定期檢時的焊接接頭（其中包括焊縫）提出了具體的檢驗與評定的判定標準，主要有以下幾個方面：①焊縫和熱影響區存在裂紋、氣孔、弧坑、夾渣、未熔合的鋼瓶，焊縫表面存在凹陷或不規則突變的鋼瓶，瓶體焊縫有咬邊或與瓶體連接的附件焊縫在瓶體一側有咬邊的鋼瓶均應報廢；②焊縫熱影響區有劃傷、磕傷、凹坑修磨后的剩余壁厚小于設計壁厚的鋼瓶應報廢；③焊縫熱影響區存在凹陷深度大于等于6mm的鋼瓶應報廢。
2 鋼瓶制造相關焊接知識及水壓爆破試驗介紹
2.1 鋼瓶制造時所涉及的焊接知識簡介 鋼瓶瓶體的環、縱焊縫通常采用CO2氣體保護焊打底，埋弧自動焊罩面焊接，閥座焊縫也采用自動焊接；焊接接頭包括焊縫、熔合區、熱影響區；焊接用的焊絲牌號為：CO2焊絲牌號ER50-6，埋弧焊焊絲牌號H08A，焊劑牌號為HJ501；焊接接頭的缺陷一般為表面缺陷和內部缺陷；焊接缺陷的檢查方法：外部缺陷用宏觀檢查、焊縫尺檢查、磁粉、滲透檢測等方法檢查，內部缺陷用超聲波檢測、射線透照等方法檢驗。
2.2 鋼瓶制造時水壓爆破試驗介紹 鋼瓶水壓爆破試驗是以水為加壓介質，逐步增大受試瓶的壓力，直至受試瓶爆破，測定受試瓶的屈服壓力和爆破壓力，并檢查鋼瓶斷口特征和瓶體破裂狀態；通過我市一鋼瓶制造廠幾年來100余只鋼瓶水壓爆破試驗的情況看，爆破壓力在8-9Mpa之間，爆破時間20分鐘左右，爆破裂口一般在焊縫熱影響區（母材上）的居多，出現在母材其他部位的也有，但裂口沒有出現在焊縫上的，這充分說明，只要選用的鋼瓶母材和焊材符合要求，采用的焊接規程和焊接工藝合理，所形成的焊縫強度不會低于母材，能夠保證鋼瓶的安全性。
3 典型案例
3.1 案例一 2012年3月，我市發生一起液化石油氣鋼瓶爆炸事故，造成4人死亡，20多人受傷，整棟六層建筑面積8000余平方米的樓房被炸毀的重大事故。事故經過：一飯店廚房晚上正在營業，3只下午剛充完液化氣的型號為YSP118（50Kg）鋼瓶放在廚房里但沒有使用，其中一只鋼瓶突然爆裂，大量液化氣瞬間噴出，遇明火產生爆燃和爆炸。事后經現場勘查和調查：爆裂的是一只河北某鋼瓶制造廠生產的YSP-118型（50Kg）鋼瓶，裂口在縱向焊縫位于鋼瓶上下中間位置，長度22厘米，開裂處焊縫存在焊接缺陷—未焊透大約40厘米；該鋼瓶2006年6月生產的，已使用五年多，沒有經過定期檢驗；經工作人員確認，當時室溫30℃左右，當天下午剛充裝大約60Kg液化氣，屬于超裝。經過事故調查組組織有關專家調查分析：液化氣超裝和焊縫的焊接缺陷是鋼瓶發生爆裂的共同原因，且焊接缺陷占主要因素，因為專家根據當時廚房室內的溫度和所充裝液化氣的重量進行計算，得出鋼瓶爆炸時的壓力在5-6Mpa之間，遠沒有達到合格鋼瓶設計爆破壓力8-9Mpa，正常情況下不會發生爆裂，而且另外兩只同樣的鋼瓶充裝同樣重量的液化氣也沒有發生爆裂；而恰恰是由于該只鋼瓶縱向焊縫存在嚴重的未焊透缺陷，（注：鋼瓶出廠時規定焊縫進行20%的射線透照，該部位肯定沒有進行射線透照檢測，致使未焊透缺陷沒被發現）使得該處焊縫抗拉強度嚴重下降，承受不住5-6Pma左右的壓力，才使鋼瓶發生爆裂釀成這起重大事故。
3.2 案例二 2012年6月，遼寧某市一飯店工人早上上班發現前一天晚上剛充完液化氣放在廚房還沒有使用的YSP35.5型（15kg）液化石油氣鋼瓶焊縫處往外泄露液化氣，漏點處堆積大量的泡沫狀的物質，室內散發很濃的液化氣味道，工作人員敢緊開門窗放氣通風，沒有造成事故。經檢查發現焊縫處有一針形氣孔往外冒氣。這是一只使用6年的鋼瓶，兩年前做的定期檢驗，始終在使用，都沒有發現有漏氣現象。分析認為：這個針形氣孔在鋼瓶制造時就存在了，由于YSP35.5型鋼瓶制造時焊縫射線透照是250只鋼瓶抽查1只鋼瓶，如果該只鋼瓶射線透照合格，那么其它249只鋼瓶都視為射線透照合格，這就有可能有一些鋼瓶焊縫存在缺陷而發現不了，在做水壓試驗和氣密性試驗時，針形氣孔中可能被夾渣堵住而發現不了，在定期檢驗時仍然發現不了。經過幾年充裝裝卸時的磕碰，氣孔內的夾渣松動，再充氣時將夾渣頂出形成氣孔發生泄漏。這完全是焊縫的焊接質量問題。
4 小結
以上兩起案例充分說明了焊接質量在保證液化石油氣鋼瓶安全性能方面的重要性。液化石油氣的性質和成分是固定的，使用場所的條件也是一定的，鋼瓶的材質、焊接材料也經過幾十年的實踐通過國家相關標準作出規定，有變數的只是焊縫的焊接質量了。因此，鋼瓶安全性直接取決于鋼瓶焊縫焊接質量的好壞。筆者認為應從以下幾個方面來提高焊縫的焊接質量：①制造單位要嚴格執行焊接工藝規程；②制造單位要控制好焊材的質量；③制造單位要加強焊接工人的技能培訓，要經常培訓、嚴格要求；④制造單位要加強焊縫焊接質量檢查，檢查要細致認真全面，射線透照達不到100%，但宏觀焊縫質量檢查可以做到100%，水壓試驗、氣密性試驗可以做到100%，要重點檢查焊縫處的強度和致密性。射線抽查發現不合格，擴探的比例一定要夠，并且要查找產生焊接缺陷的原因，有針對性的加以整改，杜絕焊縫焊接缺陷的產生，保證鋼瓶的焊接質量；⑤定期檢驗單位要加強做好定期檢驗工作，按照檢驗評定標準規定的項目不漏項，焊縫宏觀檢查要認真細致，水壓試驗、氣密試驗要100%的做，壓力和時間達到規定值，焊縫作為重點檢查部位，做到不漏檢，保證鋼瓶的安全使用。