浅谈焊接质量对液化石油气钢瓶安全性的影响

 引言
液化石油气钢瓶（以下称钢瓶）目前在居民生活中被广泛使用，它的爆炸事故时有发生，其中由于钢瓶焊缝的焊接质量缺陷发生的事故也占一定的比例。焊缝作为连接钢瓶上下封头（40L以下的钢瓶）的重要部分，它的焊接质量好坏直接影响钢瓶使用的安全性。
1 对钢瓶焊缝焊接质量的相关要求
《液化石油气钢瓶》（GB5842-2006）中对钢瓶的焊接质量提出十分具体的要求，归纳起来主要有以下几个方面：①焊缝应做焊接工艺评定，并对评定做出具体要求；②对钢瓶焊缝施焊的焊工应取得压力容器焊工操作证；③对施焊条件和环境提出要求；④对焊缝表面质量和成型提出具体要求；⑤对焊缝的焊后热处理工艺提出要求；⑥所采用焊接材料焊成的焊缝，其抗拉强度不得低于母材抗拉强度规定值的下限；⑦对焊缝的内部质量检验-射线透照提出具体要求：射线检验执行JB4730标准，图像质量为AB级，焊接缺陷等级Ⅲ级为合格；对于只有环焊缝的钢瓶（V≤40L），每250只随机抽取1只钢瓶对环焊缝进行100%射线透照检验；对于有纵、环焊缝的钢瓶（如YSP118型）应逐只对钢瓶的纵、环焊缝总长度的20%进行射线透照检验，其中必须包括纵、环焊缝的交界处。《液化石油气钢瓶定期检验与评定》（GB8334-2011）中对钢瓶定期检时的焊接接头（其中包括焊缝）提出了具体的检验与评定的判定标准，主要有以下几个方面：①焊缝和热影响区存在裂纹、气孔、弧坑、夹渣、未熔合的钢瓶，焊缝表面存在凹陷或不规则突变的钢瓶，瓶体焊缝有咬边或与瓶体连接的附件焊缝在瓶体一侧有咬边的钢瓶均应报废；②焊缝热影响区有划伤、磕伤、凹坑修磨后的剩余壁厚小于设计壁厚的钢瓶应报废；③焊缝热影响区存在凹陷深度大于等于6mm的钢瓶应报废。
2 钢瓶制造相关焊接知识及水压爆破试验介绍
2.1 钢瓶制造时所涉及的焊接知识简介 钢瓶瓶体的环、纵焊缝通常采用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊罩面焊接，阀座焊缝也采用自动焊接；焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区；焊接用的焊丝牌号为：CO2焊丝牌号ER50-6，埋弧焊焊丝牌号H08A，焊剂牌号为HJ501；焊接接头的缺陷一般为表面缺陷和内部缺陷；焊接缺陷的检查方法：外部缺陷用宏观检查、焊缝尺检查、磁粉、渗透检测等方法检查，内部缺陷用超声波检测、射线透照等方法检验。
2.2 钢瓶制造时水压爆破试验介绍 钢瓶水压爆破试验是以水为加压介质，逐步增大受试瓶的压力，直至受试瓶爆破，测定受试瓶的屈服压力和爆破压力，并检查钢瓶断口特征和瓶体破裂状态；通过我市一钢瓶制造厂几年来100余只钢瓶水压爆破试验的情况看，爆破压力在8-9Mpa之间，爆破时间20分钟左右，爆破裂口一般在焊缝热影响区（母材上）的居多，出现在母材其他部位的也有，但裂口没有出现在焊缝上的，这充分说明，只要选用的钢瓶母材和焊材符合要求，采用的焊接规程和焊接工艺合理，所形成的焊缝强度不会低于母材，能够保证钢瓶的安全性。
3 典型案例
3.1 案例一 2012年3月，我市发生一起液化石油气钢瓶爆炸事故，造成4人死亡，20多人受伤，整栋六层建筑面积8000余平方米的楼房被炸毁的重大事故。事故经过：一饭店厨房晚上正在营业，3只下午刚充完液化气的型号为YSP118（50Kg）钢瓶放在厨房里但没有使用，其中一只钢瓶突然爆裂，大量液化气瞬间喷出，遇明火产生爆燃和爆炸。事后经现场勘查和调查：爆裂的是一只河北某钢瓶制造厂生产的YSP-118型（50Kg）钢瓶，裂口在纵向焊缝位于钢瓶上下中间位置，长度22厘米，开裂处焊缝存在焊接缺陷—未焊透大约40厘米；该钢瓶2006年6月生产的，已使用五年多，没有经过定期检验；经工作人员确认，当时室温30℃左右，当天下午刚充装大约60Kg液化气，属于超装。经过事故调查组组织有关专家调查分析：液化气超装和焊缝的焊接缺陷是钢瓶发生爆裂的共同原因，且焊接缺陷占主要因素，因为专家根据当时厨房室内的温度和所充装液化气的重量进行计算，得出钢瓶爆炸时的压力在5-6Mpa之间，远没有达到合格钢瓶设计爆破压力8-9Mpa，正常情况下不会发生爆裂，而且另外两只同样的钢瓶充装同样重量的液化气也没有发生爆裂；而恰恰是由于该只钢瓶纵向焊缝存在严重的未焊透缺陷，（注：钢瓶出厂时规定焊缝进行20%的射线透照，该部位肯定没有进行射线透照检测，致使未焊透缺陷没被发现）使得该处焊缝抗拉强度严重下降，承受不住5-6Pma左右的压力，才使钢瓶发生爆裂酿成这起重大事故。
3.2 案例二 2012年6月，辽宁某市一饭店工人早上上班发现前一天晚上刚充完液化气放在厨房还没有使用的YSP35.5型（15kg）液化石油气钢瓶焊缝处往外泄露液化气，漏点处堆积大量的泡沫状的物质，室内散发很浓的液化气味道，工作人员敢紧开门窗放气通风，没有造成事故。经检查发现焊缝处有一针形气孔往外冒气。这是一只使用6年的钢瓶，两年前做的定期检验，始终在使用，都没有发现有漏气现象。分析认为：这个针形气孔在钢瓶制造时就存在了，由于YSP35.5型钢瓶制造时焊缝射线透照是250只钢瓶抽查1只钢瓶，如果该只钢瓶射线透照合格，那么其它249只钢瓶都视为射线透照合格，这就有可能有一些钢瓶焊缝存在缺陷而发现不了，在做水压试验和气密性试验时，针形气孔中可能被夹渣堵住而发现不了，在定期检验时仍然发现不了。经过几年充装装卸时的磕碰，气孔内的夹渣松动，再充气时将夹渣顶出形成气孔发生泄漏。这完全是焊缝的焊接质量问题。
4 小结
以上两起案例充分说明了焊接质量在保证液化石油气钢瓶安全性能方面的重要性。液化石油气的性质和成分是固定的，使用场所的条件也是一定的，钢瓶的材质、焊接材料也经过几十年的实践通过国家相关标准作出规定，有变数的只是焊缝的焊接质量了。因此，钢瓶安全性直接取决于钢瓶焊缝焊接质量的好坏。笔者认为应从以下几个方面来提高焊缝的焊接质量：①制造单位要严格执行焊接工艺规程；②制造单位要控制好焊材的质量；③制造单位要加强焊接工人的技能培训，要经常培训、严格要求；④制造单位要加强焊缝焊接质量检查，检查要细致认真全面，射线透照达不到100%，但宏观焊缝质量检查可以做到100%，水压试验、气密性试验可以做到100%，要重点检查焊缝处的强度和致密性。射线抽查发现不合格，扩探的比例一定要够，并且要查找产生焊接缺陷的原因，有针对性的加以整改，杜绝焊缝焊接缺陷的产生，保证钢瓶的焊接质量；⑤定期检验单位要加强做好定期检验工作，按照检验评定标准规定的项目不漏项，焊缝宏观检查要认真细致，水压试验、气密试验要100%的做，压力和时间达到规定值，焊缝作为重点检查部位，做到不漏检，保证钢瓶的安全使用。