压力容器焊接与无损检测1122.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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、.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
22、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
23、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
24、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
25、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
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