压力容器焊接与无损检测1122.ppt

压力容器焊接与无损检测压力容器焊接与无损检测郑州大学化工设备设计研究所郑州大学化工设备设计研究所李洪亮李洪亮压力容器焊接与无损检测压力容器焊接与无损检测1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念2.2.压力容器常用焊接方法及特点压力容器常用焊接方法及特点 3.3.焊接材料焊接材料4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计5.5.焊接变形与焊接应力焊接变形与焊接应力6.6.焊接缺陷及防止焊接缺陷及防止7.7.压力容器焊接接头检测方法压力容器焊接接头检测方法8.8.容器建造标准对焊接接头无损检测的有关要求容器建造标准对焊接接头无损检测的有关要求2郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.1 1.1 金属焊接的定义金属焊接的定义l通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使两个分通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法。合而连成一体的连接方法。4郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.2 1.2 焊接方法的分类焊接方法的分类 熔焊熔焊 压焊压焊 钎焊钎焊1.2.1 1.2.1 熔焊熔焊l将待焊处的母材金属熔化，但不加压力以形成焊缝的焊接方将待焊处的母材金属熔化，但不加压力以形成焊缝的焊接方法。法。n是目前应用最广泛的一种焊接方法。是目前应用最广泛的一种焊接方法。n最常用的有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。最常用的有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。5郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.2 1.2 焊接方法的分类焊接方法的分类1.2.2 1.2.2 压焊压焊l焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。焊接的方法。n包括固态焊、热压焊、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等。包括固态焊、热压焊、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等。6郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.2 1.2 焊接方法的分类焊接方法的分类1.2.3 1.2.3 钎焊钎焊l采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。方法。7郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.3 1.3 坡口、焊缝形式与接头形式坡口、焊缝形式与接头形式1.3.1 1.3.1 坡口坡口l根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定形根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定形状的沟槽，称为坡口。状的沟槽，称为坡口。n为保证焊缝全部焊透又无缺陷，当板厚超过一定厚度时将焊件开为保证焊缝全部焊透又无缺陷，当板厚超过一定厚度时将焊件开成各种形式的坡口。成各种形式的坡口。n使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部。使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部。n便于脱渣。便于脱渣。n能使焊条或焊矩在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。能使焊条或焊矩在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。8郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.3.1 1.3.1 坡口坡口l坡口的基本形式坡口的基本形式9郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.3.2 1.3.2 焊缝形式与接头形式焊缝形式与接头形式n从焊接角度来看，压力容器是由母材与焊接接头组成的。从焊接角度来看，压力容器是由母材与焊接接头组成的。n焊缝是焊接接头的组成部分。焊缝是焊接接头的组成部分。n焊缝与焊接接头是两个不同概念。焊缝与焊接接头是两个不同概念。10郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念n对接接头对接接头nT T型接头型接头n十字接头十字接头n搭接接头搭接接头n塞焊搭接接头塞焊搭接接头n槽焊接头槽焊接头n角接接头角接接头n端接接头端接接头n套管接头套管接头n斜对接接头斜对接接头n卷边接头卷边接头n锁底接头锁底接头l 焊接接头形式分为焊接接头形式分为1212种种11郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l对接接头对接接头n两焊件表面构成两焊件表面构成135135，180180夹角的接头。夹角的接头。n对接接头从力学角度分析是比较理想的一种接头形式，它的受力状况对接接头从力学角度分析是比较理想的一种接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷和动载荷，是焊接结构和较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷和动载荷，是焊接结构和压力容器受压元件应用最多的接头形式。压力容器受压元件应用最多的接头形式。12郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念lT T形接头形接头n一焊件的端面和另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头。一焊件的端面和另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头。nT T形形接接头头由由于于焊焊缝缝向向母母材材过过度度较较急急剧剧，接接头头在在外外力力作作用用下下内内部部应应力力分分布布极极不不均均匀匀，特特别别是是角角焊焊缝缝根根部部和和过过渡渡处处都都有有很很大大的的应应力集中。因此这种接头承受载荷尤其是动载荷的能力较低。力集中。因此这种接头承受载荷尤其是动载荷的能力较低。13郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l角接接头角接接头n两焊件端部构成大于两焊件端部构成大于3030、小于、小于135135夹角的接头。夹角的接头。14郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l搭接接头搭接接头n两焊件部分重叠在一起所构成的接头。两焊件部分重叠在一起所构成的接头。n搭接接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结搭接接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。构。15郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l焊缝焊缝n焊件经焊接后所形成的结合部分，即填充与熔化的母材凝固后焊件经焊接后所形成的结合部分，即填充与熔化的母材凝固后形成的区域。形成的区域。n在熔化焊范围内，焊缝形式分为五种在熔化焊范围内，焊缝形式分为五种u对接焊缝（又称坡口焊缝）对接焊缝（又称坡口焊缝）u角焊缝角焊缝u端接焊缝端接焊缝u塞焊缝塞焊缝u槽焊缝槽焊缝16郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）1坡口形式坡口形式形形接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝（双面焊）对接焊缝（双面焊）23坡口形式坡口形式V形（带垫板）形（带垫板）接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式V形（带钝边）形（带钝边）接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝（有根部焊道）对接焊缝（有根部焊道）17郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）4坡口形式坡口形式V形（带钝边）形（带钝边）接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝和角接的组合焊缝对接焊缝和角接的组合焊缝56坡口形式坡口形式X形形接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式I形形接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝18郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）7坡口形式坡口形式单边单边V形（带钝边）形（带钝边）接头形式接头形式对接接头对接接头焊缝形式焊缝形式对接和角接的组合焊缝对接和角接的组合焊缝89坡口形式坡口形式单边单边V形形接头形式接头形式T形接头形接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式I形形接头形式接头形式T形接头形接头焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝19郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）10坡口形式坡口形式K形形接头形式接头形式T形接头形接头焊缝形式焊缝形式对接和角接的组合焊缝对接和角接的组合焊缝1112坡口形式坡口形式单边单边V形形接头形式接头形式T形接头形接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式K形形接头形式接头形式十字十字接头接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝20郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）13坡口形式坡口形式I形形接头形式接头形式搭接搭接接头接头焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝1415坡口形式坡口形式接头形式接头形式塞焊搭接塞焊搭接接头接头焊缝形式焊缝形式塞焊缝塞焊缝坡口形式坡口形式接头形式接头形式槽焊槽焊接头接头焊缝形式焊缝形式槽焊缝槽焊缝21郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）16坡口形式坡口形式单边单边V形（带钝边）形（带钝边）接头形式接头形式角接角接接头接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝1718坡口形式坡口形式接头形式接头形式角接角接接头接头焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝坡口形式坡口形式接头形式接头形式端接端接接头接头焊缝形式焊缝形式端接焊缝端接焊缝22郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）19坡口形式坡口形式接头形式接头形式套管套管接头接头焊缝形式焊缝形式角焊缝角焊缝2021坡口形式坡口形式接头形式接头形式斜对接斜对接接头接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式接头形式接头形式卷边卷边接头接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝23郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l 接头形式和焊缝形式（接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语焊接术语）22坡口形式坡口形式双双J形形接头形式接头形式T形接头（形接头（A）对接接头（对接接头（B）焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝2324坡口形式坡口形式V形形接头形式接头形式锁底锁底接头接头焊缝形式焊缝形式对接焊缝对接焊缝坡口形式坡口形式喇叭形喇叭形接头形式接头形式焊缝形式焊缝形式24郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念l同一种焊缝形式可以连接成多个接头形式同一种焊缝形式可以连接成多个接头形式l对接接头不一定用对接焊缝连接对接接头不一定用对接焊缝连接l连接角接接头的焊缝也不一定是角焊缝连接角接接头的焊缝也不一定是角焊缝25郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4 1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程l掌握焊接性能、焊接工艺评定和编制焊接工艺规程是焊接压力掌握焊接性能、焊接工艺评定和编制焊接工艺规程是焊接压力容器中的三个重要环节。容器中的三个重要环节。n焊接性能是焊接工艺评定的基础焊接性能是焊接工艺评定的基础n焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据n焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则26郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4.1 1.4.1 焊接性能焊接性能l金金属属材材料料的的焊焊接接性性能能是是指指在在限限定定的的施施工工条条件件下下，焊焊接接成成符符合合设设计要求计要求的构件，并满足预订的构件，并满足预订服役要求服役要求的能力。的能力。l亦即材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。亦即材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。n施施工工条条件件包包括括：材材料料牌牌号号、结结构构条条件件、焊焊接接设设备备条条件件、工工艺艺条条件件、焊接环境。焊接环境。n设设计计要要求求包包括括：焊焊接接尺尺寸寸、形形位位偏偏差差、焊焊缝缝内内外外缺缺陷陷要要求求，焊焊接接接头的性能、焊接技术条件。接头的性能、焊接技术条件。n服服役役要要求求包包括括：焊焊接接接接头头结结合合性性能能、具具体体工工艺艺介介质质条条件件下下焊焊接接接接头的使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。头的使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。27郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4.1 1.4.1 焊接性能焊接性能l材料的焊接性能与条件有关，在不同条件下有不同表现。材料的焊接性能与条件有关，在不同条件下有不同表现。l焊接性能可分为焊接性能可分为工艺焊接性能工艺焊接性能和和使用焊接性能使用焊接性能：n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、无缺陷或少缺陷的焊接接头能力。陷或少缺陷的焊接接头能力。n使用焊接性能是指焊接接头或整体结构满足各种使用要求的程度。使用焊接性能是指焊接接头或整体结构满足各种使用要求的程度。l影响焊接性能的因素为材料、焊接方法、结构类型和使用要求。影响焊接性能的因素为材料、焊接方法、结构类型和使用要求。28郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4.2 1.4.2 焊接工艺焊接工艺l焊接工艺是指制造焊件所有相关的加工方法和实施要求，包括焊接工艺是指制造焊件所有相关的加工方法和实施要求，包括焊接设备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。焊接设备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。29郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4.3 1.4.3 焊接工艺评定焊接工艺评定l为为验验证证所所拟拟定定的的焊焊件件焊焊接接工工艺艺的的正正确确性性而而进进行行的的试试验验过过程程及及结结果果评评价价称为焊接工艺评定。称为焊接工艺评定。l正正确确认认识识焊焊接接工工艺艺评评定定的的目目的的和和作作用用，是是执执行行焊焊接接工工艺艺评评定定标标准准的的前前提。提。n焊焊接接工工艺艺评评定定通通过过焊焊接接试试件件，进进行行验验证证性性试试验验，因因此此焊焊接接工工艺艺评评定定结结果果只只对对焊焊接接接接头头有有效效，焊焊接接工工艺艺评评定定不不能能保保证证产产品品整整体体质质量量符符合合要要求求，更更不不能能确保压力容器安全可靠使用。确保压力容器安全可靠使用。n焊焊接接工工艺艺评评定定规规则则只只对对标标准准规规定定的的检检验验要要求求负负责责，当当增增加加焊焊接接工工艺艺评评定定试试件件检检验验项项目目时时，原原标标准准规规定定的的焊焊接接工工艺艺评评定定规规则则对对新新增增加加的的检检验验项项目目便便不不再适用。再适用。30郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.4.3 1.4.3 焊接工艺评定焊接工艺评定lGB150GB150规定：规定：n容器施焊前的焊接工艺评定，应按容器施焊前的焊接工艺评定，应按JB4708JB4708进行。进行。n焊焊接接工工艺艺评评定定报报告告、焊焊接接工工艺艺规规程程、施施焊焊记记录录及及焊焊工工的的识识别别标标记记，其保存期不少于其保存期不少于7 7年。年。31郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.3.4 1.3.4 焊接工艺规程焊接工艺规程l按照压力容器焊接工艺评定标准，评定合格的焊接工艺只能确保焊接按照压力容器焊接工艺评定标准，评定合格的焊接工艺只能确保焊接接头的力学性能或堆焊层化学成分或接头的力学性能或堆焊层化学成分或T T形接头符合要求。形接头符合要求。l对于焊接接头作为压力容器的一部分还有缺陷、应力、外观要求；对对于焊接接头作为压力容器的一部分还有缺陷、应力、外观要求；对于整个产品还有外形尺寸、位置偏差、使用性能及其它性能要求；对于整个产品还有外形尺寸、位置偏差、使用性能及其它性能要求；对于生产管理来讲，还要求提高生产率、操作方便、安全生产等要求。于生产管理来讲，还要求提高生产率、操作方便、安全生产等要求。l这是焊接工艺指导书不能解决的，也不是焊接工艺评定的范围，这只这是焊接工艺指导书不能解决的，也不是焊接工艺评定的范围，这只能由焊接工艺规程来实现。能由焊接工艺规程来实现。32郑州大学化工设备设计研究所1.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念1.3.4 1.3.4 焊接工艺规程焊接工艺规程l焊焊接接工工艺艺规规程程是是制制造造焊焊件件所所有有相相关关的的加加工工和和实实践践要要求求的的细细则则文文件，可保证由熟练焊工操作时的质量再现性。件，可保证由熟练焊工操作时的质量再现性。l焊焊接接工工艺艺规规程程是是焊焊接接工工艺艺人人员员依依据据评评定定合合格格的的焊焊接接工工艺艺，针针对对具具体体的的焊焊接接接接头头，根根据据本本单单位位能能力力与与条条件件，运运用用焊焊接接实实践践知知识识和理论知识编制而成的。和理论知识编制而成的。l焊焊工工必必须须严严格格执执行行焊焊接接工工艺艺规规程程，才才能能确确保保压压力力容容器器的的焊焊接接质质量。量。33郑州大学化工设备设计研究所2.2.压力容器常用焊接方法及特点压力容器常用焊接方法及特点2.2.压力容器常用焊接方法及特点压力容器常用焊接方法及特点l手工电弧焊手工电弧焊l埋弧自动焊埋弧自动焊l钨极气体保护焊钨极气体保护焊l熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊l等离子弧焊等离子弧焊l电渣焊电渣焊35郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.3.焊接材料焊接材料l焊接材料是指焊接时所消耗的材料。焊接材料是指焊接时所消耗的材料。n焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、保护气体等。焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、保护气体等。n压力容器制造过程中最常用的焊接材料为手工电弧焊焊条、自动压力容器制造过程中最常用的焊接材料为手工电弧焊焊条、自动焊焊丝及焊剂。焊焊丝及焊剂。37郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.1 3.1 手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条l常用焊条标准常用焊条标准nGB/T983-1995GB/T983-1995不锈钢焊条不锈钢焊条nGB/T5117-1995GB/T5117-1995碳钢焊条碳钢焊条nGB/T5118-1995GB/T5118-1995低合金钢焊条低合金钢焊条nGB/T3670-1995GB/T3670-1995铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条nGB/T3669-1983GB/T3669-1983铝及铝合金焊条铝及铝合金焊条nGB/T13814-1992GB/T13814-1992镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条38郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.2 3.2 焊剂焊剂l焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质，焊接时能够熔化形成熔渣焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质，焊接时能够熔化形成熔渣和气体。和气体。l是埋弧焊和电渣焊不可缺少的焊接材料。是埋弧焊和电渣焊不可缺少的焊接材料。l在焊接过程中，焊剂的作用相当于焊条药皮，熔化形成熔渣，在焊接过程中，焊剂的作用相当于焊条药皮，熔化形成熔渣，对焊接熔池起保护、冶金处理和改善焊接工艺性能的作用。对焊接熔池起保护、冶金处理和改善焊接工艺性能的作用。l烧结焊剂还具有渗合金作用，焊剂与焊丝相组合，即为埋弧焊烧结焊剂还具有渗合金作用，焊剂与焊丝相组合，即为埋弧焊和电渣焊所需的焊接材料。和电渣焊所需的焊接材料。39郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.2 3.2 焊剂焊剂l焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分和性能的主要因素之一。和性能的主要因素之一。l采用同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得采用同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得焊缝的性能将有很大的差别。焊缝的性能将有很大的差别。l一种焊丝可与多种焊剂合理组合，无论是在低碳钢还是在低合一种焊丝可与多种焊剂合理组合，无论是在低碳钢还是在低合金钢上都有这种合理的组合。金钢上都有这种合理的组合。40郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.3 3.3 焊接用保护气体焊接用保护气体l焊接用气体标准焊接用气体标准nGB/T4824-1995GB/T4824-1995纯氩纯氩nGB/T10624-1995GB/T10624-1995高纯氩高纯氩nGB/T6052-1993GB/T6052-1993工业气体二氧化碳工业气体二氧化碳nGB/T4844.2-1995GB/T4844.2-1995纯氦纯氦nGB/T7445-1995GB/T7445-1995纯氢、高纯氢和超纯氢纯氢、高纯氢和超纯氢nGB/T3863-1995GB/T3863-1995工业用氧工业用氧nGB/T3864-1996GB/T3864-1996工业氮工业氮41郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.4 3.4 焊丝焊丝l焊丝与焊剂或保护气体配用，起导电和填充焊缝金属的作用，对焊缝焊丝与焊剂或保护气体配用，起导电和填充焊缝金属的作用，对焊缝金属的成分有决定性影响。金属的成分有决定性影响。l按照适用的焊接方法，焊丝可分为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、按照适用的焊接方法，焊丝可分为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、COCO2 2焊焊丝和气焊焊丝等。焊焊丝和气焊焊丝等。l按被焊材料的不同，可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、按被焊材料的不同，可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝等。铸铁焊丝和有色金属焊丝等。l按制造方法与焊丝的形状，可分为实心焊丝和药心焊丝。按制造方法与焊丝的形状，可分为实心焊丝和药心焊丝。42郑州大学化工设备设计研究所3.3.焊接材料焊接材料3.4 3.4 焊丝焊丝l实心焊丝是目前最常用的焊丝，系热轧线材经拉拔加工而成。实心焊丝是目前最常用的焊丝，系热轧线材经拉拔加工而成。为了防止生锈，须对焊丝（除不锈钢焊丝外）表面进行特殊处为了防止生锈，须对焊丝（除不锈钢焊丝外）表面进行特殊处理。目前主要是镀铜处理，包括电镀、浸铜及化学镀铜处理等。理。目前主要是镀铜处理，包括电镀、浸铜及化学镀铜处理等。l实心焊丝主要有碳钢、低合金钢、耐热钢和不锈钢焊丝，广泛实心焊丝主要有碳钢、低合金钢、耐热钢和不锈钢焊丝，广泛用于埋弧焊、电渣焊、用于埋弧焊、电渣焊、COCO2 2气体保护焊、氩弧焊、气焊等。气体保护焊、氩弧焊、气焊等。43郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计n焊接方法焊接方法n焊接材料焊接材料n焊接坡口焊接坡口n焊接接头型式焊接接头型式n预热预热n层间温度层间温度n后热后热n焊后热处理焊后热处理n检验检验n检测检测l 焊接设计是压力容器设计一个重要组成部分，包括焊接设计是压力容器设计一个重要组成部分，包括45郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计l压力容器焊接设计原则压力容器焊接设计原则n选用焊接性能良好的母材选用焊接性能良好的母材n尽量减少焊接工作量尽量减少焊接工作量u减少焊缝数量减少焊缝数量u减少坡口截面积减少坡口截面积u焊缝最好为直线或圆以利使用机械化、自动化焊接方法焊缝最好为直线或圆以利使用机械化、自动化焊接方法46郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计l压力容器焊接设计原则压力容器焊接设计原则n合理布置焊缝合理布置焊缝u焊缝宜对称布置焊缝宜对称布置u不采用十字交叉不采用十字交叉u两焊缝之间最小距离最好不小于两焊缝之间最小距离最好不小于100mmu不在受力截面突变处设置焊缝不在受力截面突变处设置焊缝n焊接施工及焊接检验方便，减少现场焊接工作量焊接施工及焊接检验方便，减少现场焊接工作量n有利于生产组织与管理有利于生产组织与管理47郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.1 焊接方法选用焊接方法选用l选择焊接方法应符合以下要求选择焊接方法应符合以下要求n能保证压力容器质量可靠、生产效率高、生产成本低。能保证压力容器质量可靠、生产效率高、生产成本低。n焊接方法一经确定，则坡口形式、焊接材料、焊工合格项目、焊焊接方法一经确定，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。接工艺、所需工艺装备（装置）等则随之确定。n各种压力容器常用焊接方法各有不同特点和适用条件，应根据产各种压力容器常用焊接方法各有不同特点和适用条件，应根据产品特点和制造厂的生产条件选用。品特点和制造厂的生产条件选用。48郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.1 4.2.1 焊条的选用原则焊条的选用原则l对于用低碳钢及普通低合金钢焊接的承压过程设备，一般按等强度原对于用低碳钢及普通低合金钢焊接的承压过程设备，一般按等强度原则，使焊缝金属的强度与母材相等或相近。则，使焊缝金属的强度与母材相等或相近。n可根据钢材的强度等级来选用强度相当的结构钢焊条。可根据钢材的强度等级来选用强度相当的结构钢焊条。n还需根据钢材的焊接性，母材成分，焊接结构的尺寸、形状，坡口和受力还需根据钢材的焊接性，母材成分，焊接结构的尺寸、形状，坡口和受力情况等影响进行全面考虑。情况等影响进行全面考虑。l对于低碳钢与普通低合金钢，或普通低合金钢与普通低合金钢之间的对于低碳钢与普通低合金钢，或普通低合金钢与普通低合金钢之间的异种钢焊接接头，一般选用与强度等级较低的钢相应的焊条。异种钢焊接接头，一般选用与强度等级较低的钢相应的焊条。49郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.1 4.2.1 焊条的选用原则焊条的选用原则l对同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要取决于焊接件的对同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要取决于焊接件的结构形状（简单或复杂）、钢板厚度（刚性小或大）、工作条件（静结构形状（简单或复杂）、钢板厚度（刚性小或大）、工作条件（静载荷或动载荷）和钢材的抗裂性能等方面。载荷或动载荷）和钢材的抗裂性能等方面。n对要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强的焊件，选用碱性焊条。对要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强的焊件，选用碱性焊条。n如直流电源有困难，可选用交直流两用碱性焊条。如直流电源有困难，可选用交直流两用碱性焊条。n如碱性焊条和酸性焊条可以同样满足要求，应尽量用酸性焊条。如碱性焊条和酸性焊条可以同样满足要求，应尽量用酸性焊条。50郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.1 4.2.1 焊条的选用原则焊条的选用原则l对于承受高温或腐蚀的耐热钢和不锈钢，钢中合金元素对其耐热和腐对于承受高温或腐蚀的耐热钢和不锈钢，钢中合金元素对其耐热和腐蚀性起决定性作用。故这类钢在选择焊条时，应以等成分原则为主，蚀性起决定性作用。故这类钢在选择焊条时，应以等成分原则为主，使焊缝金属的主要合金成分与母材相近或相同，以保证焊接接头的特使焊缝金属的主要合金成分与母材相近或相同，以保证焊接接头的特殊性能。殊性能。l由于工艺因素的考虑，奥氏体不锈钢多选用酸性药皮焊条。由于工艺因素的考虑，奥氏体不锈钢多选用酸性药皮焊条。51郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.2 4.2.2 埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则l在埋弧焊中，应注意焊丝与焊剂中在埋弧焊中，应注意焊丝与焊剂中MnMn、SiSi含量的适当配合。含量的适当配合。l若焊丝中若焊丝中MnMn、SiSi含量较高，则应选配含量较高，则应选配MnMn、SiSi含量低的焊剂。反之，应含量低的焊剂。反之，应选配选配MnMn、SiSi含量高的焊剂。含量高的焊剂。l低碳钢与低合金钢选配低碳钢与低合金钢选配n无锰焊丝配用高锰高硅焊剂，用于焊接低碳钢。无锰焊丝配用高锰高硅焊剂，用于焊接低碳钢。n低锰焊丝配用中锰焊剂，用于焊接低合金钢。低锰焊丝配用中锰焊剂，用于焊接低合金钢。n对于电渣焊，由于焊剂更新很少，焊缝合金化主要由焊丝提供，所以焊丝对于电渣焊，由于焊剂更新很少，焊缝合金化主要由焊丝提供，所以焊丝中的中的MnMn、SiSi含量应较同样条件埋弧焊时高。含量应较同样条件埋弧焊时高。52郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.2 4.2.2 埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则l不锈钢用焊丝与焊剂选配不锈钢用焊丝与焊剂选配n采用的焊丝成分要与被焊接的不锈钢成分基本一致。采用的焊丝成分要与被焊接的不锈钢成分基本一致。n焊接铬不锈钢时，采用焊接铬不锈钢时，采用H0Cr14H0Cr14、H1Cr13H1Cr13、H1Cr17H1Cr17等焊丝。等焊丝。n焊接铬焊接铬-镍不锈钢时，采用镍不锈钢时，采用0Cr19Ni90Cr19Ni9、H0Cr19Ni9TiH0Cr19Ni9Ti等焊丝。等焊丝。n焊接超低碳不锈钢时，采用相应的超低碳焊丝。焊接超低碳不锈钢时，采用相应的超低碳焊丝。n焊剂可采用熔炼型或烧结型，要求焊剂的氧化性小，以减少合金元素的烧焊剂可采用熔炼型或烧结型，要求焊剂的氧化性小，以减少合金元素的烧损。损。53郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.3 4.2.3 气体保护焊对焊丝的要求气体保护焊对焊丝的要求l钨极氩弧焊钨极氩弧焊n焊接有时不加填充焊丝，被焊母材加热熔化后直接连接起来，有时加填充焊接有时不加填充焊丝，被焊母材加热熔化后直接连接起来，有时加填充焊丝。焊丝。n由于保护气体为纯由于保护气体为纯ArAr，无氧化性，焊丝熔化后成分基本不发生变化，所以，无氧化性，焊丝熔化后成分基本不发生变化，所以焊丝成分即为焊缝成分。焊丝成分即为焊缝成分。n也有的采用母材成分作为焊丝成分，使焊缝成分与母材一致。也有的采用母材成分作为焊丝成分，使焊缝成分与母材一致。54郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.3 4.2.3 气体保护焊对焊丝的要求气体保护焊对焊丝的要求l熔化极氩弧焊和活性气体保护焊熔化极氩弧焊和活性气体保护焊n熔化极氩弧焊主要用于焊接不锈钢等高合金钢，为了改善电弧特性，在熔化极氩弧焊主要用于焊接不锈钢等高合金钢，为了改善电弧特性，在ArAr气中加入气中加入适量适量O O2 2或或COCO2 2，即成为活性气体保护焊。，即成为活性气体保护焊。n焊接低合金钢时，采用焊接低合金钢时，采用Ar+5%COAr+5%CO2 2可提高焊缝的抗气孔能力。可提高焊缝的抗气孔能力。n焊接超低碳不锈钢时，采用焊接超低碳不锈钢时，采用Ar+2%OAr+2%O2 2混合气体，以防止焊缝增碳。混合气体，以防止焊缝增碳。n低合金钢的钨极氩弧焊正在逐步被低合金钢的钨极氩弧焊正在逐步被Ar+20%COAr+20%CO2 2的活性气体保护焊所取代。的活性气体保护焊所取代。n活性气体保护焊，由于保护气体有一定的氧化性，应适当提高焊丝中活性气体保护焊，由于保护气体有一定的氧化性，应适当提高焊丝中SiSi、MnMn等脱氧等脱氧元素的含量，其它成分可以与母材一致，也可以有所差别。元素的含量，其它成分可以与母材一致，也可以有所差别。n焊接高强钢时，焊缝中焊接高强钢时，焊缝中C C的含量通常低于母材，的含量通常低于母材，MnMn的含量则应高于母材。的含量则应高于母材。n为了改善低温韧性，焊缝中为了改善低温韧性，焊缝中SiSi的含量不宜过高。的含量不宜过高。55郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.2 焊接材料选用焊接材料选用4.2.3 4.2.3 气体保护焊对焊丝的要求气体保护焊对焊丝的要求lCOCO2 2焊焊丝焊焊丝nCOCO2 2是活性气体，主要用于焊低碳钢与低合金钢。是活性气体，主要用于焊低碳钢与低合金钢。n由于具有较强的氧化性，因此由于具有较强的氧化性，因此COCO2 2焊所用焊丝必须含有较高的焊所用焊丝必须含有较高的MnMn、SiSi等脱等脱氧元素。氧元素。nCOCO2 2焊通常采用焊通常采用C-C-Mn-SiMn-Si系焊丝。系焊丝。56郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.3 焊接坡口和焊接接头设计焊接坡口和焊接接头设计4.3.1 4.3.1 坡口设计坡口设计l压力容器中的焊接接头焊缝，当壁厚较大时均应开设坡口。压力容器中的焊接接头焊缝，当壁厚较大时均应开设坡口。l目的是为了使焊缝全部焊透和减小或避免焊接缺陷，保证焊接质量。目的是为了使焊缝全部焊透和减小或避免焊接缺陷，保证焊接质量。57郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.3 焊接坡口和焊接接头设计焊接坡口和焊接接头设计4.3.1 4.3.1 坡口设计坡口设计l典型焊接坡口各部分名称典型焊接坡口各部分名称58郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.3 焊接坡口和焊接接头设计焊接坡口和焊接接头设计4.3.1 4.3.1 坡口设计坡口设计l常用对接接头坡口型式常用对接接头坡口型式59郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.3 焊接坡口和焊接接头设计焊接坡口和焊接接头设计4.3.1 4.3.1 坡口设计坡口设计l焊接坡口主要结构参数焊接坡口主要结构参数n坡口角度坡口角度n钝边高度钝边高度p pn根部间隙根部间隙b bu的作用是使焊条或焊丝便于伸到坡口底部并作必要的摆动和偏移，以便获得的作用是使焊条或焊丝便于伸到坡口底部并作必要的摆动和偏移，以便获得良好的熔合，便于脱渣和清渣。良好的熔合，便于脱渣和清渣。u钝边钝边p p的作用是防止烧穿和熔化金属流失。的作用是防止烧穿和熔化金属流失。u间隙间隙b b是为了保证焊透。是为了保证焊透。60郑州大学化工设备设计研究所4.4.压力容器焊接设计压力容器焊接设计4.3 焊接坡口和焊接接头设计焊接坡口和焊接接头设计4.3.1 4.3.1 坡口设计坡口设计l焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计l选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素n焊接方法焊接方法n焊缝填充金属尽量少焊缝填充金属尽量少n避免产生缺陷避免产生缺陷n减少焊接残余变形与应力减少焊接残余变形与应力n有利于焊接防护有利于焊接防护n焊工操作方便焊工操作方便n复合钢板的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率复合钢板的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀