压力容器焊接与无损检测.ppt
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1、压力容器焊接与无损检测压力容器焊接与无损检测开封市锅炉压力容器检验所开封市锅炉压力容器检验所张士全张士全1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21.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基
2、本概念31.1.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。41.1.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1.2.1 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
3、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。51.1.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包括热压焊、包括热压焊、爆炸焊爆炸焊、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等。、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等。61.1.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
4、.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。n包括火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和包括火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和电子束电子束焊等焊等。71.1.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
5、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。81.1.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坡口的作用坡口的作用n使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部,使根部焊透。使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部,使根部焊透。n便于脱渣。便于脱渣。n能使焊条或焊矩在坡口
6、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。n调节母材金属与焊缝金属的比例。调节母材金属与焊缝金属的比例。91.1.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101.1.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。
7、111.1.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121.1.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
8、状况较好,应力集中较小,能承受较大的静载荷和动载荷,力状况较好,应力集中较小,能承受较大的静载荷和动载荷,是焊接结构和压力容器受压元件应用最多的接头形式。是焊接结构和压力容器受压元件应用最多的接头形式。131.1.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
9、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。141.1.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。151.1.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。161.1.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
10、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171.1.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
11、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)181.1.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
12、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191.1.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201.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念
13、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211.1.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
14、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221.1.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
15、缝端接焊缝231.1.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241.1.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
16、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251.1.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261.1.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
17、能、焊接工艺评定和焊接工艺规程l焊接是制造压力容器的重要工艺,焊接质量在很大程度上决定焊接是制造压力容器的重要工艺,焊接质量在很大程度上决定了制造质量。压力容器焊接质量包括诸多方面的内容:焊缝外了制造质量。压力容器焊接质量包括诸多方面的内容:焊缝外观、焊接缺陷、焊接变形与应力、焊接接头的使用性能(力学观、焊接缺陷、焊接变形与应力、焊接接头的使用性能(力学性能、弯曲性、耐腐蚀性能、低温性能、高温性能等)和焊接性能、弯曲性、耐腐蚀性能、低温性能、高温性能等)和焊接接头外型尺寸等。接头外型尺寸等。l掌握焊接性能、掌握焊接性能、进行进行焊接工艺评定和编制焊接工艺规程是焊接焊接工艺评定和编制焊接工艺规程
18、是焊接压力容器中的三个重要环节。压力容器中的三个重要环节。271.1.压力容器焊接的基本概念压力容器焊接的基本概念n“焊接工艺评定焊接工艺评定”与与“焊接性能试验焊接性能试验”是两个不同概念,不能相互代替。是两个不同概念,不能相互代替。n母材的焊接性能是焊接工艺评定基础,或前提。母材的焊接性能是焊接工艺评定基础,或前提。“以可靠的材料焊接性能以可靠的材料焊接性能为依据为依据”,并没有要求进行焊接工艺评定的单位亲自从头到尾做出钢材焊,并没有要求进行焊接工艺评定的单位亲自从头到尾做出钢材焊接性能全部试验,材料的焊接性能可以通过调研、查找资料、咨询及必要接性能全部试验,材料的焊接性能可以通过调研、查
19、找资料、咨询及必要的试验获得,但真实性必须可靠。的试验获得,但真实性必须可靠。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n焊接工艺评定规则只是在焊接工艺评定时使用,焊接工艺评定规则与焊接焊接工艺评定规则只是在焊接工艺评定时使用,焊接工艺评定规则与焊接规程是两个不同概念。规程是两个不同概念。281.1.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
20、合合设设计要求的构件,并满足预订服役要求的能力。计要求的构件,并满足预订服役要求的能力。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
21、能力。头的使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。291.1.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焊接性能可分为工艺焊接性能和使用焊接性能:焊接性能可分为工艺焊接性能和使用焊接性能: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
22、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。301.1.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。311.1.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为验证所拟定的为验证所拟定的焊件焊件焊接工艺的正
23、确性而进行的试验过程及结果评价称为焊接工艺评定。焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价称为焊接工艺评定。l正确认识焊接工艺评定的目的和作用,是执行焊接工艺评定标准的前提。正确认识焊接工艺评定的目的和作用,是执行焊接工艺评定标准的前提。n有有人人以以为为承承压压设设备备焊焊接接工工艺艺评评定定只只是是施施焊焊试试件件并并通通过过了了拉拉伸伸、弯弯曲曲、冲冲击击试试验验即即可可施施焊焊产产品品,产产品品焊焊接接质质量量便便得得到到保保证证,这这是是十十分分错错误误的的,焊焊接接工工艺艺评评定定只只对对焊焊接接接接头头的的力力学学性性能能与与弯弯曲曲性性能能和和堆堆层层焊焊层层化化学学成成分分负
24、负责责,并并不不对对焊焊接接接接头头的的耐耐腐腐蚀蚀性性、抗抗裂裂性性、回回火火脆脆化化、低低温温冲冲击击韧韧性性、再再热热裂裂纹纹、高高温温蠕蠕变变等等等等使使用用性性能能与与焊焊接接缺缺陷陷敏敏感感性性负负责责,对对承承压压设设备备焊焊接接工工艺艺评评定定的的监监督督检检查查,应应首首先先对对施施焊焊单单位位掌掌握握材材料料焊焊接接性性能能的的程程度度进进行行测测定定检检验验,尤尤其其对对耐耐蚀蚀钢钢、耐耐热热钢钢、低低温温钢钢、标标准准抗抗拉拉强强度度下下限限值大于值大于540Mpa的高强钢更应如此。的高强钢更应如此。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
25、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的焊接工艺评定规则对新增加的检验项目便不再适用。定的焊接工艺评定规则对新增加的检验项目便不再适用。n“本本单单位位技技能能熟熟练练的的焊焊接接人人员员”、“使使用用本本单单位位焊焊接接设设备备”限限定定了了焊焊接接工工艺艺评评定定需需在在本本单单位位进进行行,不允许不允许“借用借用”、“输入输入”或或“交换交换”。321.1.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规定:规定:l7.2.1 容容器器施施焊焊前前,受受压压元元件件焊焊缝缝、与
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