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1、钢制压力专业知识钢制压力专业知识1主要内容 一、压力容器用材料二、压力容器制造焊接三、常用材料的焊接工艺2一一 压力容器用材料压力容器用材料 1. 碳素结构钢板碳素结构钢板 1.1 钢号及钢板标准 Q235-B GB/T912-1989 Q235-C GB/T3274-1988 Q345R GB713-2008 1.2 Q235-B和Q235-C镇静钢板 1.2.1 技术条件 a.化学成分 （熔炼分析） 钢 号 P% S% Q235-B 0.045 0.045 Q235-C 0.040 0.0403一一 压力容器用材料压力容器用材料b. 冲击试验 钢 号 试验温度 纵向AKV J(注) Q23
2、5-B 20 27 Q235-C 0 27c. 组批规定 Q235-B, 用公称容量不大于30t的炼钢炉冶炼的钢，允许6炉组 成混合批。 Q235-C, 同一炉号。4一一 压力容器用材料压力容器用材料1.2.2 许用应力以16mm厚钢板为例，室温下的许用应力5一一 压力容器用材料压力容器用材料1.3 Q245R钢板1.3.1 钢板标准6一一 压力容器用材料压力容器用材料1.3.2 使用状态 壳体厚度大于30mm，其他受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于50mm，应在正火状态下使用。1.3.3 超声检测 壳体厚度大于30mm,不低于级。 7一一 压力容器用材料压力容器用材料1.3.4 使用温度
3、下限（正常应力水平） 正火状态，6mm36mm,-20。 热轧状态及厚度大于36mm正火状态，-19。 用于壳体的Q245R钢板，使用温度低于0,厚度大于25mm， 使用温度低于-10，厚度大于12mm，钢板应进行使用温度下 或图样规定的温度下低温冲击试验1.3.5 生产情况 正火供应，且保证-20低温冲击试验: 舞阳、重庆、武汉。8一一 压力容器用材料压力容器用材料 2 2 低合金高强度钢板低合金高强度钢板 2.1.钢号及钢板标准 GB713-2008 07MnCrMoVR GB 19189-20039一一 压力容器用材料压力容器用材料2.2 Q345R（16MnR）钢板2.2.1 钢板标准
4、10一一 压力容器用材料压力容器用材料2.2.2 使用状态 壳体厚度大于30mm，其他受压元件（法兰、管板、平盖等）厚度大于50mm，应在正火状态下使用。2.2.3 超声检测 壳体厚度大于30mm，不低于级。多层包扎容器的内筒钢板，不低于级。11一一 压力容器用材料压力容器用材料 2.2.4使用温度下限热轧6mm25mm,正火6mm120mm, -20。 热轧状态厚度大于25mm，-19。用于壳体的16MnR钢板，使用温度低于0，厚度大于38mm，使用温度低于-10，厚度大于20mm,钢板应进行使用温度下或图样规定的温度下低温冲击试验。2.2.5 生产情况保证-20低温冲击试验：舞阳、武汉、重
5、庆。12一一 压力容器用材料压力容器用材料2.3 15MnVR钢 现已很少使用2.4 18MnMoNbR钢板2.4.1 钢板标准13一一 压力容器用材料压力容器用材料2.4.2 使用状态 正火加回火。2.4.3超声检测 壳体厚度大于25mm，不低于级。14一一 压力容器用材料压力容器用材料2.5 13MnNiMoR (13MnNiMoNbR)钢板2.5.1 钢板标准15一一 压力容器用材料压力容器用材料2.5.2 使用状态 正火加回火2.5.3 超声检测 壳体厚度大于25mm，不低于级16一一 压力容器用材料压力容器用材料2.6 07MnCrMoVR钢板2.6.1 技术条件17一一 压力容器用
6、材料压力容器用材料2.6.2 使用状态 调质2.6.3 超声检测 用于壳体、调质状态供货的钢板，不低于级。18一一 压力容器用材料压力容器用材料3.3.低温钢板低温钢板3.1 钢号及钢板标准 GB3531-199607MnNiCrMoVDR GB19189-2003注意问题。19一一 压力容器用材料压力容器用材料3.2 16MnDR钢板3.2.1 钢板标准20一一 压力容器用材料压力容器用材料3.2.2 使用状态 正火.3.2.3 超声检测 壳体厚度大于20mm,不低于级。21一一 压力容器用材料压力容器用材料3.3 15MnNiDR钢板3.3.1 钢板标准22一一 压力容器用材料压力容器用材
7、料3.4 09MnNiDR钢板3.4.1 钢板标准23一一 压力容器用材料压力容器用材料4.4.中温抗氢钢板中温抗氢钢板4.1 钢号及钢板标准 GB713-200824一一 压力容器用材料压力容器用材料4.2 15CrMoR钢板4.2.1 钢板标准25一一 压力容器用材料压力容器用材料4.3 14Cr1MoR钢板4.3.1 钢板标准26一一 压力容器用材料压力容器用材料4.4 12Cr2Mo1R钢板4.4.1 钢板标准27一一 压力容器用材料压力容器用材料5 5 不锈钢板不锈钢板5.1 钢的类别 奥氏体型:如0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14
8、Mo2、0Cr18Ni10Ti等。 铁素体型：如0Cr13Al。 奥氏体-铁素体型：如00Cr18Ni5Mo3Si228一一 压力容器用材料压力容器用材料6.6.不锈钢复合钢不锈钢复合钢6.1.简介6.1.1 不锈钢复合钢板 爆炸复合钢板主要符合JB 4733-1996（1）复合界面的结合剪切强度 1级, 2级210 MPa, 3级200 MPa。（2）结合状态a. 超声检测范围 1级、2级 全面积范围 3级 沿板宽方向、间距为50mm的平行线及钢板周边50mm范围内。b. 结合率 1级 100%, 2级 98%, 3级 95%。29二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接焊接是压力容器的重要
9、工序,焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量。压力容器焊接质量包括诸多方面的内容：焊接接头尺寸及形位偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形焊接接头的使用性能（如力学性能、弯曲性能、耐腐蚀性能、高温性能、低温性能、抗脆断性能等）以及堆焊层化学成分等。焊接接头具有十分明显的不均匀性。焊接接头热影响区的不同部位在焊接过程中经受不同的热作用，因而具有不同的组织与性能；焊接对于整个产品而言，只是局部加热熔化，而且是迅速升温和急速冷却过程，因而不可避免地产生焊接残余应力与变形；焊缝的缺陷（咬边、夹渣、 气孔、裂纹、余高过大）又会造成截面上受力不均匀，产生应力集中。焊接质量的控制有效途径是过程控制，
10、每位焊工、每份工艺文件、每道工序、每个过程都要进行有效的监督与管理。确保压力容器焊接质量的重要环节有母材的焊接性能、焊接工艺评定、焊工考试和焊接工艺规程，以及对整个制造过程进行质量控制。30二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接1.1.基本概念基本概念1.1 焊缝形式与接头形式 从焊接角度来看压力容器是由母材与焊接接头组成的,而焊缝是焊接接头的组成部分,焊缝与焊接接头是两个不同的概念。 焊缝形式分为五种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。 焊接接头形式分为12种：对接接头、T型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。 同一种焊缝形式可以连接成多个接头形式，对接接头不一定用对接焊缝连接
11、，连接角接接头的焊缝也不一定是角焊缝。1.2 焊接接头的组成 焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。 焊缝是由熔化的焊接材料和熔化的母材所组成。 在焊接接头各区中以热影响区最为薄弱，对焊接接头的检测重点也应放在焊接热影响区。 31二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接1.3 焊接压力容器的重要环节 焊接性能 、焊接工艺评定和焊接工艺规程是焊接压力容器的三个重要环节。1.3.1 焊接性能：指在限定的施工条件下，焊接成符合设计要求的构 件，并满足预定服役要求的能力，即材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。 影响焊接性能的因素：材料、焊接方法、结构类型、使用要求1.3.2 焊接工艺：指制造焊件
12、所有相关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。1.3.3 焊接工艺评定：为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。1.3.4 焊接工艺规程：是制造焊件所有相关的加工和实践要求的细则文件，可保证有熟练焊工或操作工操作时的质量再现性。32二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接1.4 焊工考试 焊接压力容器的焊工必须持有锅炉压力容器安全监察机构签发的焊工合格证。焊工按照锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则规定进行考试。 焊缝的焊接质量包含了两方面的内容：焊接接头性能和焊接缺陷，焊接接头的性能由评定合格的焊接工艺保证；而是否产生超标焊
13、接缺陷则由评定合格的焊工以其合格的焊接技能来保证。 影响焊工操作技能的八个方面：焊接方法及机械化自动化程度，试件钢号，试件形式，焊缝金属厚度，试件外径，焊条类别和焊接要素，根据这些方面编制了考试规则。33二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接2. 2. 常用焊接方法及特点常用焊接方法及特点 焊接方法与机械化、自动化程度是两个概念。 机械化、自动化程度分为人工、机械化与自动化三个档次。 每一种焊接方法都有可能有手工、机械化与自动化三个档次。2.1 焊条电弧焊（SMAW） 以涂料的分解物对电弧进行保护，施焊时无须外加压力，填充金属取自焊条。以前称手工电弧焊是不确切的。2.2 埋弧焊（SAW） 以
14、一个（或多个）金属裸电极与工件之间形成的一个（或多个）电弧加热金属，使之接合的弧焊方法，熔化的金属和电弧被焊剂层所覆盖而加以保护。 “埋弧自动焊”不确切，应称为“埋弧机械焊” 窄间隙焊也可以是摘窄埋弧焊34二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接2.3 钨极气体保护焊（GTAW） 以钨极和工件之间的电弧加热金属，以获得结合的弧焊方法。 保护气体常用氩气，其次为氦气。2.4 熔化极气体保护焊（GMAW） 在外来气体保护下，采用连续送进的填充金属极和焊接熔池之间的电弧的弧焊方法。 保护气体可以是活性的如CO2或惰性的，也经常使用混合气体保护。金属极为实心焊丝。2.5 等离子弧焊（PAW）2.6 电
15、渣焊（ESW）2.7 摩擦焊（FRW）2.8 螺柱焊（SW）35二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接3. 3. 焊接性能试验焊接性能试验 使用焊接性能试验和工艺焊接性能试验3.1 使用焊接性能试验 使用焊接性能主要有焊接接头的力学性能和弯曲性能、高温性能、 耐腐蚀性能、抗氧化性能、断裂性能等。 与母材试验方法相同，但具有下列特点： a. 焊接接头具有明显的不均匀性 b.焊接接头拉伸性能试样与母材不同，是紧凑型试样。 c. 在焊接接头范围内，热影响去是薄弱环节，而热影响区中又以粗晶区（也称过热区）是薄弱环节。 d. 焊接接头的耐腐蚀性能往往明显低于母材。 e. 分析焊接接头使用焊接性能时，应
16、区分试样与产品的区别。 36二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接3.2 工艺焊接性能试验 工艺焊接性能是指在一定焊接工艺条件下能否获得优质、无缺陷焊接接头的能力。 工艺焊接性能试验分为直接法和间接法两种 a.直接法主要有焊接热裂纹试验，焊接冷裂纹试验，再热裂纹试验，层状撕裂试验，热应变时效脆化试验和焊接气孔敏感性试验。 b. 间接法主要有碳当量推测焊接性、裂纹敏感性指数和焊接热影响区最高硬度法。37二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接4. 4. 焊接材料焊接材料 包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、气体、垫板 JB/T4747-2002压力容器用钢焊条订货技术条件 焊条、焊丝和焊剂都有两种表示
17、方法：型号与牌号 型号是国家标准对焊接材料不同品种的表示方法 牌号是焊材生产厂对每一种商品的具体命名。38二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接4.1 焊条 a.常用焊条标准 中国焊条标准采用程度美国焊条标准GB/T983-1995不锈钢焊条等效ANSI/AWS A5.4-1992 不锈钢手工电弧焊焊条GB/T5117-1995碳钢焊条等效ANSI/AWS A5.1-1991 碳钢药皮电焊条规程GB/T5118-1995低合金钢焊条等效ANSI/AWS A5.5-1981 低合金钢药皮焊条规程GB/T13814-1992镍及镍合金焊条等效ANSI/AWS A5.11-1989镍及镍合金药皮焊
18、条规程39二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接b.常用焊条牌号分类国家标准焊接材料产品样本GB/T5117-1995碳钢焊条结构钢焊条(用“J”表示)GB/T5118-1995低合金钢焊条结构钢焊条(用“J”表示)钼和铬钼耐热钢焊条(用“R”表示)低温钢焊条(用“W”表示)GB/T983-1995不锈钢焊条不锈钢焊条(用“G”或“A”表示)40二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接C. 焊条型号的表示方法 碳钢焊条 如：E4315 E表示焊条 43 表示熔敷金属抗拉强度的最小值 1表示焊条适用于全位置焊接 5表示焊条药皮为低氢钠型.采用直流反接焊接 低合金钢焊条 如：E5515-B2 E
19、表示焊条 55 表示熔敷金属抗拉强度的最小值 1表示焊条适用于全位置焊接 5表示焊条药皮为低氢钠型.采用直流反接焊接 B2 表示熔敷金属化学成分分类代号41二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 不锈钢焊条 如：E308L-15 E表示焊条 308 表示熔敷金属化学成分分类代号 L表示超低碳 15表示焊条药皮为碱性,采用直流反接焊接,适用于全位置 d. 焊条牌号的表示方法 结构钢焊条 如：J507RH J结构钢焊条 50 表示熔敷金属抗拉强度不低于490Mpa 7表示焊条药皮为低氢钠型.采用直流反接焊接 R表示高韧性 H 表示超低氢42二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 钼和铬钼耐热钢
20、焊条 如：R307 R 耐热钢焊条 3 表示熔敷金属主要化学成分等级为铬含量约1%,钼含量约0.5% 0 牌号分类编号为0 7 药皮为低氢钠型,采用直流电源 低温钢焊条 如：W707 W 低温钢焊条 70 工作温度等级为-70 7 药皮为低氢钠型,采用直流电源43二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 不锈钢焊条 如：G202 G 铬不锈钢焊条 2表示熔敷金属主要化学成分等级为铬含量约13% 0 牌号分类编号为0 2钛钙型药皮,交直流两用 A022 A 奥氏体不锈钢焊条 0 表示熔敷金属主要化学成分组成等级为含碳量0.04% 2 牌号分类编号为2 2钛钙型药皮,交直流两用 44二二 压力容器
21、制造压力容器制造-焊接焊接 4.2 焊丝（药芯焊丝和实芯焊丝） a.实芯焊丝型号 型号 如：ER62-B3 ER(焊丝)实芯焊丝 62 熔敷金属抗拉强度最低值为620Mpa B3焊丝化学成分为铬钼系,含2.25%Cr和1%Mo 牌号 如：H08Mn2SiA H 表示焊丝 08 含碳量约0.08% Mn2 含Mn量约2% Si含Si量1% A 优质品(S、P含量均0.03%) 45二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 b.药芯焊丝型号 型号 E501T-1ML E表示焊丝 50 熔敷金属抗拉强度最低值为480Mpa 1表示焊接位置为全位置 T表示药芯焊丝 1焊丝类别特点:外加保护气,直流电源
22、,焊丝接正极,用 于单道和多道焊 M 表示保护气体为75%Ar-80%Ar+CO2 L 焊丝熔敷金属V型缺口冲击功在-40下不小于27J 牌号 如：YJ501Ni-1 Y 药芯焊丝 J 焊接结构钢用 50 熔敷金属抗拉强度不小于490Mpa 1金红石型渣系,交直流两用 Ni 添加元素Ni 1气保护 46二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接4.3 焊剂 焊剂在焊接过程中对熔池起到保护冶金处理和改善焊接工艺性能的作用,焊剂分为熔炼焊剂和烧结焊剂 a. 型号 F4A2-H08A F表示焊剂 4表示熔敷金属抗拉强度的最小值为415Mpa A表示试件为焊态 2-表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的
23、试验温 度为-20 H08A表示焊丝牌号 b.牌号 SJ101 SJ埋弧焊用烧结焊剂 1焊剂熔渣渣系为 氟碱型 01牌号编号为0147二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 4.4 气体 保护气体有Ar、CO2、He、H2、O2、N2等 5. 5.压力容器的焊接设计压力容器的焊接设计 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、焊后热处理及检验、检测。 焊接设计原则： a.选用焊接性能良好的母材。 b.尽量减少焊接工作量，包括减少焊缝数量，减少坡口截面积。 c.合理布置焊缝。 d.焊接施工及焊接检验方便，减少现场焊接
24、工作量。 e.有利于生产组织与管理。48二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接5.1 焊接方法选用 符合以下要求：能保证压力容器质量可靠、生产率高、生产成本低。焊接方法一经确定，则坡口形式、焊接材料、焊工合格项目、焊接工艺、所需工艺装备（装置）等则随之确定。5.2 焊接材料的选用 熔敷金属、焊缝金属与焊接接头既有联系又有区别。熔敷金属完全由焊接材料熔化后所形成，而焊缝金属则是由焊接材料和局部母材熔化凝固后形成的，焊接接头则包括焊缝金属、熔合区和热影响区。 焊接材料的性能通过熔敷金属测定，压力容器设计则是要求焊接接头性能。因此选用焊接材料只能考核焊缝金属性能，热影响区性能只有通过控制热输入量
25、、层间温度和焊后热处理等工艺才能达到。 49二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 焊接材料选用基本原则是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，或满足图样及其技术条件的规定。 a.相同钢号相焊的焊缝金属。 b.不同钢号相焊的焊缝金属。5.3 焊接坡口设计和接头设计 a.坡口设计 选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：焊接方法、焊缝填充金 属尽量少、避免产生缺陷、减少焊接残余变形与应力、有利于焊接防护、焊工操作方便、复合钢板的坡口设计应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。 b.接头设计 接头设计应注意以下几点：焊接接头的可焊到位、焊接接头可检测、接头设计满足减少腐蚀要求、焊接接头设计应符
26、合焊接接头系数规定。50二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接6. 6. 焊接施工焊接施工6.1 焊接电流、电弧电压与焊接速度 焊接电流、电弧电压与焊接速度三个参数在一定范围内变化时，对焊缝成型，焊接缺陷影响很大，但对焊接接头拉伸强度与弯曲性能影响不大。焊接线能量改变将会影响接头的冲击韧性。6.2 焊透 焊接接头焊透是压力容器设计的基本要求。未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透的现象。产生未焊透的原因有焊工操作技能与焊接工艺等方面的问题。6.3 单面焊双面成形 如果是单面焊双面成形，则要按国标GB150有关规定，对焊缝成形的所有要求，应全部用来要求焊缝背面。 对于单面焊的对接接头经外观检查或无
27、损检测证明，已经全焊透则可以认为是相当于双面焊的全焊透的对接接头。 51二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接7.7. 热处理热处理 金属材料的性能不仅与其化学成分、金相组织有关，而且与热处理状态紧密相关，热处理是改善金属材料或其制品性能的重要工序，依不同的目的将材料或其制品加热到规定的温度、保温、随后以不同方法冷却，改变其金相组织以获得所要求的性能。7.1 焊后热处理7.1.1 目的: a.广义讲焊后能改变焊接接头的组织和性能，或降低残余应力 的热过程。 b.在压力容器制造行业中，指为改善焊接接头的组织和性能，消除焊接残余应力等影响，将焊接接头极其临近局部在金属相变点以下均匀加热到足够高的
28、温度，并保持一定的时间，然后缓慢冷却的过程。 包括：焊后消除应力热处理、拼焊板热冲压封头、筒节热校园等。52二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接7.1.2 焊接应力的产生、特点及危害 a.原因 热应力和残余应力构成了焊接应力，焊接应力是因焊缝区与周边 部位变形不协调而产生的。 b. 特点 焊接应力的量值可能很大，接近、达到甚至超过材料的屈服极限。 焊接应力属于二次应力，具有“自限性”。 焊接应力属于内应力。 c.危害 过大的焊接应力会加速已有缺陷的扩展、新缺陷的萌生以及造成 容器应力状态紊乱。过大的焊接残余应力的存在还会造成应力腐 蚀开裂 53二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 焊接
29、应力由于量值较大且焊妥后一直存在，只要置于适宜的腐蚀环境，则不论容器使用与否，甚至在放置中都会产生应力腐蚀开裂，多数应力腐蚀开裂位于焊接接头就是事实。7.1.3 需进行焊后热处理的条件 a. 通用条件 GB150等标准依据材质、钢材厚度、预热温度设定压力容器需焊 后热处理的条件。 b. 特殊条件 图样注明有应力腐蚀的容器，图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器。 c. 对于奥氏体不锈钢制容器的焊后热处理 GB150等标准规定：除图样另有规定，奥氏体不锈钢的焊接接头 可不进行热处理。54二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接7.1.4 焊后热处理的方法 a.炉内整体热处理 b.分段炉内热处
30、理 c.局部热处理 d.现场热处理7.1.5 焊后热处理工艺与操作 焊后热处理工艺参数： 保温温度、保温时间、升温速度、冷却速度7.2 恢复材料力学性能热处理7.2.1 加工硬化产生的原因及危害 原因：金属材料内部晶粒间产生滑移后，在滑移面上的晶格发生扭曲和畸变，使晶粒被拉长、破碎及纤维化，因而金属材料的强度与硬度升高而塑性与韧性下降，称之为加工硬化。55二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 危害：不仅给后续加工造成不便，主要是由于金属材料塑性与韧性的 降低，会影响容器产品的质量与运行安全。 冷塑性变形会产生内应力。（宏观内应力、微观内应力）7.2.2 需恢复力学性能热处理的条件 目的：在
31、于恢复因加工硬化而降低的塑性、韧性，保证压力容器的质量与安全。7.2.3 冷成形封头的热处理 封头成形的变形量远大于筒体。 GB150等标准规定，冷成形的封头应进行热处理。 恢复力学性能热处理，可采取消除应力退火，正火加回火，正火。7.3 消氢处理 氢进入金属后将对金属的力学性能造成严重的损伤，溶解于金属晶格中的氢使塑性、韧性明显下降，甚至产生裂纹，导致脆性破坏。56二二 压力容器制造压力容器制造- -焊接焊接 金属中氢产生的原因： a.在设备制造工艺过程中吸收的，如焊接时氢熔融在液态金属中，冷却 后即保留在焊缝中。 b.材料长期在高温临氢环境下使用，氢逐渐被金属吸收。 由于氢导致焊接接头的开
32、裂，往往是在几小时至几天内发生，故 称为延迟裂纹。 只要焊后及时进行焊后热处理，即可消除过大的焊接应力，也可使 焊接接头中的扩散氢逸出。7.4 改善材料力学性能热处理 通过热处理可以改变金属材料的力学性能，以满足设计的不同要求，如对钢材进行退火、正火、正火加回火、淬火加回火（调质）处理等。 57二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 钢号需焊后热处理的厚度s，mm焊后热处理温度焊后热处理保温时间，h焊前不预热焊前预热100Q235-A.F、Q235-A、10、20、20R、2532386006401）当厚度s50m时，为（s/25）h，但最短时间不低于1/4h。2）当厚度s50mm时，为2+
33、1/4（s-50）/2509MnD58062016Mn、16MnR16MnD、16MnDR303460064012CrMo 任意厚度6406801）当厚度s125mm时，为（s/25）h，但最短时间不低于1/4h。2）当厚度s125mm时，为50.25（s125）/2515CrMo、15CrMoR任意厚度6406801Cr5Mo任意厚度720760常用钢号推荐的焊后热处理保温温度和保温时间 58二二 压力容器制造压力容器制造- -焊接焊接8. 8. 压力容器焊接检验压力容器焊接检验8.1 焊接质量的主要问题 a.焊件尺寸不符合要求，如焊件尺寸长度缩短，焊件平面度达不到要求。 b.焊缝尺寸和形状
34、不符合图样、技术标准的要求。 c.焊接接头中的工艺缺陷，分为表面缺陷与内部缺陷。 表面缺陷：表面裂纹、气孔、咬边等。 内部缺陷：焊缝及热影响区的裂纹，焊缝中的气孔、夹渣、未熔合、未焊透等。 d.焊接接头的使用性能或焊缝化学不符合要求8.2 焊接检验特点 a.注重焊前检验：如木材、焊材检验、设备、仪表、坡口、接头装配及清理检验 b.焊工需经考试合格，焊接工艺应经评定合格59二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接 c.加强施工监督，强化过程检查，在焊接过程中保证焊接质量。 d.确保焊后内外检查，破坏与非破坏检查，局部与整体试验，施焊记录、试验图表、曲线，也应受到检验与监督。8.3焊接缺陷及危害
35、a.焊接缺陷有：裂纹、夹渣、气孔、白点、未焊透、未熔合、咬边、凹坑、焊瘤和下塌。 b.焊接缺陷危害：减少焊缝截面积、增加焊缝截面积8.4焊接检验的主要方面 a.焊前 b.施焊过程中 c.焊后60二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接9.9.容器建造标准对焊接的有关要求容器建造标准对焊接的有关要求 焊接试板接头的力学性能、焊接接头的外观与形状尺寸偏差、焊接缺陷。9.1 产品焊接试板 9.1.1 关于按每台容器制备产品焊接试板的条件 a.与容器的设计温度有关 b.与材质的强度级别及合金元素的含量有关。 c.与容器内盛装介质的毒性程度有关。9.1.2 关于制备产品试板的要求 制备产品焊接试板的主要
36、要求是试板对产品焊接接头的代表性，应力求真实、可信。9.1.3 产品焊接试板力学性能的检验与评定 产品焊接试板力学性能试样的截取、检验与评定均按照JB4744 -2000钢 制压力容器产品焊接试板的力学性能检验进行。61二二 压力容器制造压力容器制造- -焊接焊接下面三个问题需要注意：a.力学性能试样包括拉伸、弯曲与冲击三种。b.试板的焊缝应进行外观检查和无损检测，并要求在合格部位截取试样。c.JB4744中所示的试板尺寸是参照性的。9.2 余高 62二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接9.2.1 余高的作用 压力容器的焊接多为多道焊，后道的焊道相当于对前一焊道起到保温、缓冷与正火的作用，
37、对消除前一焊道的焊接残余应力、细化晶粒是有益的。余高相当于对最外一层强度焊道起到了保温、缓冷与正火的作用，因此是有用的，是焊接工艺的需要。 9.2.2 余高的危害 余高的存在破坏了焊缝表面几何形状的连续性，会因外形突变产生附加弯矩，造成较高的局部应力，这些因焊接缺陷产生的裂纹源，将在局部应力作用下加速扩展直至断裂。 9.2.2 标准对余高的要求 国内、外标准（如JB4732）均规定，凡需疲劳分析设计的容器均应将余高去除，使焊缝表面与母材表面保持齐平一致。 对无需疲劳分析设计的容器，国内、外绝大多数标准均允许一定量的余高存在。9.3 咬边 咬边是焊接缺陷之一，施焊时焊条（或焊丝）碰到母材将母材熔
38、掉一块，即产生了咬边。63二二 压力容器制造压力容器制造-焊接焊接9.3.1 咬边的危害 a. 咬边造成微小区域的形状突变，会产生应力集中。 b. 咬边是“开口”缺陷，尤其是位于容器内表面的咬边将直接与介质接触，介质在压力作用下会进入咬边内部，形成不流动的介质 “死区”，在长期使用过程中“死区”的介质会逐渐浓缩，促发局部腐蚀。 c.咬边在渗入其内部介质压力的作用下扩展，甚至诱发裂纹。9.3.2 标准对咬边的要求 GB150等标准对咬边的要求分为两种情况 a.不得有咬边（两种含义：小心施焊，最好不产生咬边；如产 生咬边则用砂轮修磨等方法将其去除。 以下几种情况不允许有咬边：低温压力容器；用标准抗
39、拉强度下限Rm540Mpa钢材及Cr-Mo低合金钢容器。；采用不锈钢材制造的容器：焊接接头系数取为1的容器。 b.允许存在一定量的咬边。（深度、连续长度、总长度）三、常用材料的焊接工艺64三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺1.1.低合金低温用钢的焊接低合金低温用钢的焊接1.1 焊接性 对低温钢焊接接头的评定中最重要的是必须保证焊接接头在使用温度下具有足够的冲击韧性和抗脆断能力，确保结构的使用安全。 正确选择焊接材料、制定优化的焊接工艺，确保焊接接头焊缝金属和热影响区的低温韧性是低温用刚焊接时的技术关键。1.2 焊接工艺要点 a.焊接方法及热输入的选择 b.焊接材料的选择 c.焊后检查与
40、处理1.3 3.5%Ni钢及09MnNiDR的焊接65三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺2.2.不锈钢的焊接不锈钢的焊接2.1 焊接特点：2.1.1 焊接接头的热烈纹 (1)热裂纹的一般特征 (2)产生热裂纹的基本原因 (3)凝固模式和结晶组织对热裂纹敏感性的影响2.1.2 焊接接头的耐蚀性 (1)晶间腐蚀 (2)应力腐蚀开裂2.1.3 焊接接头的脆化 (1)焊缝金属的低温脆化 (2)焊接接头的相脆化2.3 焊接方法与焊接材料的选择 66三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺3.3.低合金耐热钢的焊接低合金耐热钢的焊接3.1 焊接特点：3.1.1 淬硬性3.1.2 再热裂纹3.1.
41、3回火脆性（长时脆变） 3.2 焊接工艺3.2.1 焊接方法 3.2.2 焊前准备3.2.3 焊接材料的选配3.2.4 预热及焊后热处理3.2.5 焊接工艺规程 67三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺4.4.铁素体铁素体- -奥氏体双相不锈钢的焊接奥氏体双相不锈钢的焊接4.1材料特性: a.铁素体与奥氏体各占50%的不锈钢； b.屈服强度可达400-550Mpa,是普通不锈钢的两倍,节约用材,降低设 备制造成本； c.在介质环境比较恶劣的条件下,耐点蚀 缝隙腐蚀应力腐蚀及腐蚀疲 劳性能明显优于通常的Cr-Ni及Cr-Ni-Mo奥氏体不锈钢； d.具有良好的焊接性。4.2 焊接特点: a
42、.要保证合理的相比例,足够的焊接热输入量是必要的。随着母材厚度的增加，焊接热输入应适当增加； b.保持相比例的平衡对防止热影响区的腐蚀与脆化非常重要； c.使用温度通常低于250； d.具有良好的焊接特性，焊缝金属的热裂纹敏感性很小，当双相组 织的比例适当时，其冷裂纹的敏感性也较低。但因具有较高的铁素体，当拘束度较大或焊缝金属含氢量较高时，存在焊接氢致裂纹的危险。68三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺4.3 焊接工艺方法 通常采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊。4.4 焊接材料的选择 对焊条电弧焊选择酸性或碱性焊条，当要求焊缝金属具有较高的 冲击韧性并需进行全位置焊接
43、时，应选用碱性焊条； 对埋弧焊丝宜采用直径较小的焊丝，实现中小焊接参数下的多 层多道焊，以防止焊接热影响区及焊缝金属的脆化，并采用配 套的碱性焊剂以防止焊接氢致裂纹。6970三三 常用材料的焊接工艺常用材料的焊接工艺5. 5. 复合钢板的焊接复合钢板的焊接 通常采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊。4.4 焊接材料的选择 对焊条电弧焊选择酸性或碱性焊条，当要求焊缝金属具有较高的 冲击韧性并需进行全位置焊接时，应选用碱性焊条； 对埋弧焊丝宜采用直径较小的焊丝，实现中小焊接参数下的多 层多道焊，以防止焊接热影响区及焊缝金属的脆化，并采用配 套的碱性焊剂以防止焊接氢致裂纹。71727374欢迎指正，谢谢大家！ 75
