压力容器焊接技术要求

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1、压力容器焊接技术要求 概述 1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大 程度上决定了压力容器的制造质量； 2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏 差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊 接接头的使用性能等； 3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础 ：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无 损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量 。 一、压力容器焊接的基本概念 1、焊缝形式与接头形式： 从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的 ；焊缝是焊接接头的组成部分。 焊缝有种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞 焊缝和槽焊缝。 焊接接头有12种：对接接头、型接

2、头、十字接 头、搭接接头、角接接头等。 2、焊缝区、熔合区和热影响区 3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程 压力容器焊接的三个重要环节 焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是 焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器 焊接质量的行动准则。 3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠 性。 3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素 。 3.3、焊接工艺评定： JB4708钢制压力容器焊接工艺评定 JB/T4734铝制焊接容器 JB/T4745钛制焊接容器 3.4、焊接工艺规程： 二、常用焊接方法及特点 1、手工电弧焊（SMAW） 2、埋弧焊（SAW） 3、钨极气

3、体保护焊（GTAW） 4、熔化极气体保护焊（GMAW） 5、药芯焊丝电弧焊（FCAW） 6、等离子弧焊（PAW） 7、电渣焊（ESW） 三、焊接材料 按JB/T4709选用焊材。 1、焊条：GB/T983不锈钢焊条、GB/T5177碳钢 焊条； 2、焊丝 3、焊剂 4、保护气体 四、压力容器焊接设计 焊接设计是压力容器设计的一个重要组成部分，包括 ：钢材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接头 形式、预热、层间温度、后热、焊后热处理以及检验 、检测等； 压力容器焊接设计的原则： 1、选用焊接性能良好的材料； 2、尽量减少焊接工作量； 3、合理分布焊缝； 4、焊接施工及焊接检验方便； 5、有利于

4、生产组织和管理。 四、压力容器焊接设计 1、焊接方法选用：质量可靠、生产效率高、成本低； 2、焊接材料选用：焊缝金属力学性能应高于或等于相 应母材标准规定值下限；依据JB/T4709选用； 3、焊接坡口设计： GB/T985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝 坡口的基本形式与尺寸 GB/T986-88埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 HG20583-98钢制化工容器 结构设计规定 GB150、GB151、封头、管法兰、容器法兰、吊耳、 容器支座等标准规定的焊接坡口； 四、压力容器焊接设计 4、焊接接头设计：压力容器结构设计时应遵循的原则 (1)保证接头满足使用要求； (2)施焊、无损检测操作

5、容易，焊接应力小，变形小； (3)接头加工容易，经济性好； (4)焊接接头设计应符合焊接接头系数规定。 5、预热、层间温度和后热 预热可以降低焊接接头冷却速度，防止母材和热影响区产生裂 纹，降低焊接区的残余应力；但会恶化劳动条件，要认真对待。 后热的目的是加快焊接接头中氢的逸出，是防止冷裂纹的有效 措施。后热温度与钢材有关，并应在焊后立即进行。 五、有关标准对焊接的要求 1、组成压力容器的不同材料、不同形状的零部件，主 要是靠焊接方法装配的，与母材相比焊接接头是压力 容器壳体的薄弱环节，因此标准规范对焊接给予极大 的关注，提出了多方面的技术要求。主要包括如下几 方面： (a)焊接试板接头的力学

6、性能产品焊接试板 (b)焊接接头的外观与形状尺寸偏差 (c)焊接缺陷 五、有关标准对焊接的要求 2、产品焊接试板 2.1、按台制备产品焊接试板的条件 容器的设计温度：设计温度低于或等于-20； 容器的材料：Rm540MPa钢和Cr-Mo低合金钢 工作介质：盛装毒性为极度或高度危害介质 2.2、以批代台制备试板的条件 对于Q235-B、Q235-C、20R、16MnR以及不锈钢 等材料制造的容器，不要求按台制备试板。注* 五、有关标准对焊接的要求 2.3制备产品试板的要求 试板对产品焊接接头的代表性，应真实、可信； 措施：对试板用材、焊工、施焊条件、焊接工艺、 热处理、试板所处部位进行严格规定。

7、 2.4产品试板的检验与评定 按JB4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学 性能检验进行。 2.5产品试板检验不合格的处理 五、有关标准对焊接的要求 3、焊缝外观 3.1、对口错边：A：1/4e，且3mm； B：1/4e，且5mm；注* 3.2、棱角度： (e/10+2)mm，且5mm； 3.3、不等厚板材对接：削薄处理 注* 3.4、焊缝余高： 3.4.1、作用：保温、缓冷与正火作用，焊接工艺的需要； 3.4.2、危害：筒体表面外形突变，产生附加弯矩，造成较高的局 部应力集中，形成裂纹源，缩短容器疲劳寿命； 3.4.3、要求：标准（JB4732）规定，凡需疲劳分析设计的容器均 应将

8、余高去除，焊缝与母材表面保持齐平。 五、有关标准对焊接的要求 3.5、咬边 3.5.1、危害：微小区域形状突变，应力集中； 介质在咬边内形成死区，浓度上升，出发局部腐蚀 ； 咬边在介质压力作用下易扩展，诱发裂纹； 3.5.2、要求： 不得有咬边：低温压力容器； 用Rm540MPa钢材和Cr-Mo低合金钢制容器； 采用不锈钢制造的容器； 焊接接头系数取1的压力容器； 允许存在一定量的咬边：GB150。 压力容器无损检测技术要求 一、基本概念 1、无损检测（NDT/NET）：是不损坏被检物的完整结构和使用 性能的情况下，探测被检物内部和表面的宏观缺陷，并对其种类 、形状、尺寸、取向和位置作出判断的

9、工艺方法。 2、主要目的：对原材料、零部件、产品各制造工序和产品最终外 观、内在质量的检查；评价制造工艺的合理性，为制定和改进制 造工艺工程提供依据；作为评定产品质量优劣等级的依据，提高 产品在规定条件下工作的可靠性。 3、执行标准：JB/T4730-2005承压设备无损检测。 4、检测方法：五大常规检测方法：RT、UT、MT、PT、ET。 5、适用缺陷：RT、UT主要用于检测内部缺陷；MT、ET检测表 面和近表面缺陷；PT仅用于检测表面开口缺陷。 二、射线检测 RT 1、原理：利用强度均匀的和射线照射工件，使照相底片感光 。 2、主要特点： 2.1、根据射线底片的缺陷图像，可以精确地判别在垂

10、直与射线透 照方向地二维平面地位置、尺寸和缺陷地种类，但缺陷在厚度方 向自身高度和深度难以确定； 2.2、对体积状缺陷（体积未焊透、气孔、夹渣、疏松、缩孔）检 测灵敏度较高，对面状缺陷（细微裂纹、未熔合、面状未焊透） 检测灵敏度较低； 2.3、通过底片评价工件地质量记录直观、定性定量准确、重复性 好、易于保存档案； 2.4、射线对人体有伤害，防护设备投资高，操作危险； 2.5、几乎适用于所有材料，碳钢、不锈钢、铜、铝、钛等； 2.6、对被检工件的厚度下限没有限制。 二、射线检测 RT 3、焊缝质量评定等级：根据缺陷的性质和数量，分为四各等级： 3.1、级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条状缺

11、陷； 3.2、级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透； 3.3、级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透； 3.4、级：焊缝缺陷超过级的为级，为不合格焊缝。 4、级别划分依据：由缺陷引起的疲劳强度降低程度来确定。 4.1、级焊缝对疲劳强度要求很高，核能、超高压或介质为极度 和高度危害物质，应将焊缝余高磨平； 4.2、级焊缝对疲劳强度有一定要求，高压、介质为有害物质和 焊缝承受较大动、静载荷或有限次循环交变载荷，允许保留余高 ； 4.3、级焊缝基本不考虑疲劳强度，低压、无害介质，允许保留 余高。 三、超声检测 UT 1、原理 2、主要特点： 2.1、缺陷检测灵敏度受缺陷反射面的影响很大，对面状缺陷（裂 纹

12、、板材分层）敏感，对体积状缺陷（气孔、夹渣）不灵敏； 2.2、一般多数情况没有明确的记录、缺乏直观性； 2.3、适用于金属板材、管材、锻件等，不适用于粗晶材料（奥氏 体不锈钢）、形状复杂或表面粗糙的工件； 2.4、操作简单，只要将探头放置在被检工件单面即可； 2.5、可较好的确定缺陷在被检工件厚度方向的位置和缺陷自身的 高度。 四、磁粉检测 MT 1、原理 2、主要特点： 2.1、对钢铁等强磁材料的表面和近表面缺陷的检出率高，但难以 检测内部缺陷； 2.2、不适用于奥氏体不锈钢等非磁性材料； 2.3、能单位缺陷的位置和表面指示长度，但无法确定深度方向的 尺寸； 2.4、缺陷痕迹可以用透明胶带等

13、复制和固定； 2.5、对铁磁材料的灵敏度比渗透高。 五、渗透检测 PT 1、原理 2、主要特点： 2.1、适用于检测钢铁材料、有色金属材料、陶瓷、塑料等材料的 表面开口缺陷； 2.2、检测效果受工件表面光洁度影响较大； 2.3、能确定缺陷的位置和表面指示长度，无法确定缺陷的深度； 2.4、缺陷痕迹可以用透明胶带等复制和固定。 3、操作基本程序：预清洗施加渗透液去除多余的渗透液干 燥施加显像剂观察及评定显示痕迹后清洗。 六、标准中对无损检测的要求 1、压力容器制造全过程中的无损检测工作，可分为三个阶段： 1.1、原材料的检测：发现材料中的超标缺陷，保证原材料的质量 。钢板、锻件主要采用超声检测；

14、 1.2、制造过程中的无损检测：发现工序间的超标缺陷，保证后续 工序的顺利实施。 JB47264728规定，去除超标缺陷后的表面进行渗透或磁粉检 测，级合格，保证缺陷清除干净； GB150规定，对Rm540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢用火焰 切割加工坡口的表面，或容器的缺陷修磨表面进行渗透或磁粉检 测，级合格。 1.3、产品的无损检测：对产品及其受压元件焊接接头的无损检测 ，事压力容器制造检查的主要内容。 六、标准中对无损检测的要求 2、A、B类焊接接头无损检测率的选择：检测率范围分为100%和 局部两大类。 2.1、100%进行射线或超声检测的条件：GB150按以下条件划分： 2.1.1

15、、厚度。s30mm的碳素钢、16MnR；s25mm的 15MnNbR、20MnMo和奥氏体不锈钢；s16mm的12CrMo、 12CrMoR、 15CrMo 。 因为：容器板厚大，意味着设计参数高、直径大、危险性大、 成本高，应严格要求。 2.1.2、材质。Rm540Mpa的高强钢、Cr-Mo钢（除12CrMo、 12CrMoR、 15CrMo ）。 因为：材料的可焊性差、韧性储备相对低，焊接时易产生缺陷 、且缺陷在使用过程中易扩展，无论厚度多少都要100%检测。 六、标准中对无损检测的要求 2.1.3、安全性。进行气压试验、盛装毒性为极度或高度危害的容 器。 因为：这类容器一旦发生事故，其后果可能是灾难性的。 2.1.4、结构。多层包扎容器内筒的类焊缝、热套压力容器各单 层筒的类焊接接头。 因为：产品制成后，焊缝被覆盖无法再进行检测。 2.1.5、低温容器。设计温度低于-40或接头厚度大于25mm的低