壓力容器焊接

壓力容器焊接焊接基礎(chǔ)知識(shí)焊接工藝評(píng)定焊工資格考核焊接工藝一般要求碳素鋼和低合金鋼的焊接不銹鋼的焊接產(chǎn)品焊接試件及檢驗(yàn)一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)1、常用焊接方法（1）焊條電弧焊（手工電弧焊）（SMAW）設(shè)備簡(jiǎn)單，便于操作，適用于室內(nèi)外各種位置的焊接，可以焊接各種材料，應(yīng)用十分廣泛；生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；對(duì)焊工的技術(shù)水平及操作要求較高。

（2）埋弧自動(dòng)焊（SAW）生產(chǎn)率比手工電弧焊高5～10倍，節(jié)省焊材，自動(dòng)操作使焊接規(guī)范參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成分均勻，外型光滑美觀，因而焊接質(zhì)量良好、穩(wěn)定；設(shè)備比較復(fù)雜昂貴；由于電弧不可見(jiàn)，因而對(duì)接頭加工與裝配要求嚴(yán)格；焊接位置受到一定限制，一般在平焊位置焊接。（3）氬弧焊非熔化極（TIG，GTAW），熔化極（MIG）手工，半自動(dòng)，自動(dòng)；適于焊接各種鋼材、有色金屬及合金，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良；便于實(shí)現(xiàn)全位置自動(dòng)化焊接；熱量集中，熔池較小，焊接速度較快，熱影響區(qū)較小，工件焊接變形較??；電弧穩(wěn)定，飛濺小，成形美觀，適于雙面成形。氬氣成本較昂貴，氬弧焊的設(shè)備和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜；鎢極氬弧焊的生產(chǎn)效率較低。（4）CO2氣體保護(hù)焊（GMAW）CO2氣體，混合氣體（富氬）成本低，效率高，質(zhì)量好，操作性能好；控制或操作不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生氣孔。焊接設(shè)備比較復(fù)雜。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在壓力容器制造中可用于焊接低碳鋼、低合金鋼（5）等離子弧焊（PAW）（6）電渣焊（ESW）：用于大厚度件的縱縫立焊（7）窄間隙焊（narrow-gap）：用于大厚度件的環(huán)縫焊接（8）氣電立焊（EGW）：用于中厚板以上的縱縫立焊（9）帶極堆焊（BESW）：用于表面耐蝕層堆焊一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)2、焊接材料包括：焊條，焊絲，焊劑，保護(hù)氣體，焊劑墊標(biāo)準(zhǔn)GB/T5117—2012《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》GB/T5118—2012《熱強(qiáng)鋼焊條》GB/T983—2012《不銹鋼焊條》GB/T984—2001《堆焊焊條》GB/T8110—2008《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T10045—2001《碳鋼藥芯焊絲》GB/T5293—1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》GB/T12470—2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》GB/T17854—1999《埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑》GB/T4842—2006《氬》NB/T47018.1~.7《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》采購(gòu)?fù)▌t，鋼焊條，氣保焊，埋弧焊，堆焊，鋁焊絲，鈦焊絲焊條藥皮類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)焊條型號(hào)牌號(hào)藥皮類(lèi)型電流種類(lèi)GB/T5117《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》E4303J422鈦鈣型交流、直流E4310J425高纖維素型直流反接E4315J427低氫鈉型直流反接E4316J426低氫鉀型交流、直流E5015J507低氫鈉型直流反接GB/T983《不銹鋼焊條》E308-15A107低氫鈉型直流反接E308L-15A007低氫鈉型直流反接E347-15A137低氫鈉型直流反接E316-15A207低氫鈉型直流反接GB/T5117GB/T5117—1995《碳鋼焊條》GB/T5117—2012《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》標(biāo)準(zhǔn)修訂后名稱(chēng)改變?yōu)椤胺呛辖痄摷凹?xì)晶粒鋼焊條”，標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍在原標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)大。一是增加了耐候鋼焊條的技術(shù)要求，與原碳鋼焊條一起列入非合金鋼類(lèi)焊條；二是增加了原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的鎳鋼、鎳鉬鋼焊條；三是標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度范圍由490MPa提高到570MPa，將原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的所有碳鉬鋼焊條，錳鉬鋼焊條中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊條中的E5018W、E5518W等焊條的技術(shù)要求增加到本標(biāo)準(zhǔn)之中。GB/T5117的焊條型號(hào)示例

E4303

E—表示焊條；43—熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值為430MPa；03—藥皮類(lèi)型為鈦型，適用于全位置焊接，采用交流或直流E5515–N5PUH10E—表示焊條；55—熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值為550MPa；15—藥皮類(lèi)型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；N5—熔敷金屬化學(xué)成分分類(lèi)代號(hào)；P—焊后狀態(tài)代號(hào)，此處表示熱處理狀態(tài)；U—為可選附加代號(hào)，表示在規(guī)定溫度下沖擊功47J以上；H10—可選附加代號(hào)，表示熔敷金屬擴(kuò)散氫含量不大于10mL/100g。GB/T5118GB/T5118—1995《低合金鋼焊條》GB/T5118—2012《熱強(qiáng)鋼焊條》標(biāo)準(zhǔn)修訂后名稱(chēng)改變?yōu)椤盁釓?qiáng)鋼焊條”，僅保留了原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的碳鉬鋼焊條和鉻鉬鋼焊條內(nèi)容原標(biāo)準(zhǔn)中鎳鋼、鎳鉬鋼，錳鉬鋼焊條型號(hào)中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊條型號(hào)中的E5018W、E5518W等焊條，轉(zhuǎn)到新修訂的GB/T5117-2012《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》標(biāo)準(zhǔn)中。原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的高強(qiáng)鋼焊條技術(shù)要求正在立項(xiàng)階段。GB/T5118型號(hào)編制方法的變化焊條型號(hào)按熔敷金屬力學(xué)性能、藥皮類(lèi)型、焊接位置、電流類(lèi)型、熔敷金屬化學(xué)成分等進(jìn)行劃分。其中熔敷金屬化學(xué)成分用“×C×M×”表示，標(biāo)識(shí)“C”前的整數(shù)表示Cr的名義含量，“M”前的整數(shù)表示Mo的名義含量。對(duì)于Cr或者M(jìn)o，如果名義含量少于1％，則字母前不標(biāo)記數(shù)字。型號(hào)示例：E6215－2C1MH10E—表示焊條；62—熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值為620MPa；15—藥皮類(lèi)型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；2C1M—熔敷金屬化學(xué)成分分類(lèi)代號(hào)；H10—可選附加代號(hào)，表示熔敷金屬擴(kuò)散氫含量不大于10mL/100g。GB/T983GB/T983—1995《不銹鋼焊條》GB/T983—2012《不銹鋼焊條》與GB/T983-1995《不銹鋼焊條》相比，刪除了焊條熔敷金屬化學(xué)成分鉻含量小于11%的E502-XX、E505-XX、E7Cr-XX、E5MoV-XX、E9Mo-XX、E11MoVNi-XX和E11MoVNiW-XX七個(gè)焊條型號(hào)；增加了焊接位置“4”，適用于包括向下立焊的全位置焊接；焊條的熔敷金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分要求按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。一、焊接基礎(chǔ)知識(shí)3、焊縫與焊接接頭“焊縫”是指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分焊接接頭包括：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)二、焊接工藝評(píng)定監(jiān)檢人員應(yīng)當(dāng)對(duì)焊接工藝的評(píng)定過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督；焊接工藝評(píng)定報(bào)告(PQR)和焊接工藝規(guī)程(WPS)經(jīng)過(guò)監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)后存入技術(shù)檔案；焊接工藝評(píng)定技術(shù)檔案應(yīng)當(dāng)保存至該工藝評(píng)定失效為止，焊接工藝評(píng)定試樣應(yīng)當(dāng)至少保存5年。三、焊工資格考核取得相應(yīng)項(xiàng)目的《特種設(shè)備作業(yè)人員證》；施焊記錄與焊接記錄焊工代號(hào)鋼印，或者在焊接記錄(含焊縫布置圖)中記錄焊工代號(hào)，焊接記錄列入產(chǎn)品質(zhì)量證明文件。四、焊接工藝一般要求1、焊接環(huán)境條件風(fēng)速：手工焊≤10m/s，氣保焊≤2m/s相對(duì)濕度：≤90%焊件溫度：≥－20℃焊件溫度為0~－20℃時(shí)，將始焊處預(yù)熱到15℃以上無(wú)雨雪環(huán)境焊材貯存庫(kù)相對(duì)濕度：≤60%，溫度：≥5℃2、焊接工藝要求禁止在非焊接部位引弧和收弧受壓元件角焊縫的根部應(yīng)保證焊透控制線(xiàn)能量不超過(guò)評(píng)定合格值控制層間溫度雙面焊應(yīng)清理焊根每條焊縫應(yīng)盡可能一次焊完四、焊接工藝一般要求3、返修具有經(jīng)過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程(WPS)支持；焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過(guò)2次，如超過(guò)2次，返修前應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)制造單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)；返修的次數(shù)、部位、返修情況記入壓力容器質(zhì)量證明文件；在熱處理后進(jìn)行焊接返修，根據(jù)補(bǔ)焊深度確定是否需要進(jìn)行消除應(yīng)力處理；有特殊耐腐蝕要求的壓力容器或者受壓元件，返修部位仍需保證不低于原有的耐腐蝕性能；返修部位應(yīng)當(dāng)按照原要求檢測(cè)合格；耐壓試驗(yàn)后進(jìn)行返修的，返修深度大于1/2厚度的，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。五、碳素鋼和低合金鋼的焊接1、焊接性能碳素鋼低合金鋼：普通低合金鋼、低合金高強(qiáng)鋼、低合金耐熱鋼（Cr-Mo）、低合金低溫鋼（Ni）主要問(wèn)題：冷裂紋，再熱裂紋冷裂紋三要素：擴(kuò)散氫，淬硬組織，拉伸應(yīng)力碳當(dāng)量：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15Ceq<0.4％，焊接性?xún)?yōu)良；Ceq=0.4~0.6％，淬硬傾向增大，需預(yù)熱、緩冷等；Ceq>0.6％，屬較難焊的鋼材。再熱裂紋：焊接冷卻后，又重新加熱到較高溫度時(shí)產(chǎn)生的裂紋主要在鉻鉬鋼中出現(xiàn)五、碳素鋼和低合金鋼的焊接2、焊材選擇原則碳素鋼、普低鋼和低合金高強(qiáng)鋼：力學(xué)性能Cr-Mo耐熱鋼：化學(xué)成分低溫鋼：化學(xué)成分和低溫韌性異種鋼接頭：就低的原則3、焊接方法：各種4、焊接工藝：主要因素：降低冷卻速度，避免冷裂紋產(chǎn)生最有效方法：預(yù)熱5、預(yù)熱（1）焊前預(yù)熱的作用:降低焊接冷卻速度，遏制或減少淬硬組織；減小焊接區(qū)的溫度梯度，降低焊接接頭內(nèi)應(yīng)力；擴(kuò)大焊接區(qū)的溫度場(chǎng)，使焊接接頭在較寬的區(qū)域內(nèi)處于塑性狀態(tài)，減弱了焊接應(yīng)力的不利影響；降低殘余應(yīng)力峰值；有利于焊縫中氫的逸出。

預(yù)熱溫度對(duì)焊縫邊界焊接熱循環(huán)的影響（2）預(yù)熱要求測(cè)溫點(diǎn)位置（預(yù)熱范圍）：（距焊縫坡口邊緣）δ≤50mm，寬度為4δ，且不超過(guò)50mm；δ＞50mm，寬度≥75mm；測(cè)溫方法：在加熱面的背面測(cè)定溫度溫度均勻化：每25mm厚度，2min預(yù)熱溫度：由焊接性試驗(yàn)確定6、其他焊接工藝層間溫度：不低于預(yù)熱溫度焊接參數(shù)：由焊接工藝評(píng)定確定線(xiàn)能量(熱輸入)：焊接電流、焊接電壓、焊接速度緩冷后熱處理：在焊接完成后，立即加熱到一定溫度一般為200～350℃（根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)型式的不同而不同）保持一定時(shí)間（一般不少于30min），目的：降低擴(kuò)散氫含量六、不銹鋼的焊接1、焊接性能用于耐腐蝕、高溫、低溫奧氏體不銹鋼主要問(wèn)題：晶間腐蝕：碳在奧氏體中溶解度不同，1100℃時(shí)達(dá)0.12%，450～850℃時(shí)只有0.02%，稱(chēng)為敏化溫度；在敏化溫度區(qū)晶粒邊界析出Cr23C6，造成晶界局部貧鉻（含Cr量低于12%），喪失抗腐蝕能力。解決辦法：超低碳，添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb），快速冷卻熱裂紋：S可與Ni形成低熔點(diǎn)共晶，熔點(diǎn)650℃，聚集在晶界，凝固過(guò)程中，在拉伸應(yīng)力的作用下開(kāi)裂。解決辦法：嚴(yán)格限制S、P含量馬氏體、鐵素體不銹鋼主要問(wèn)題：冷裂紋，脆化六、不銹鋼的焊接2、焊接方法：常見(jiàn)方法3、焊材選擇原則同種接頭：化學(xué)成分不同奧氏體不銹鋼異種接頭：化學(xué)成分就低的原則不同馬氏體、鐵素體不銹鋼異種接頭：化學(xué)成分就低的原則提高焊縫耐腐蝕性：超低碳，添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb）奧氏體不銹鋼與碳素鋼、低合金鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼的異種接頭應(yīng)選用：25Cr-13Ni（E309型），25Cr-20Ni（E310型）六、不銹鋼的焊接4、焊接工藝馬氏體、鐵素體不銹鋼：與低合金鋼相類(lèi)似奧氏體不銹鋼：快速冷卻（與低合金鋼相反）不預(yù)熱，層間溫度≤150℃，小線(xiàn)能量，多層多道焊，背面充氬保護(hù)藥芯焊絲的應(yīng)用5、不銹鋼復(fù)合鋼的焊接馬氏體（鐵素體）不銹鋼復(fù)合鋼，奧氏體不銹鋼復(fù)合鋼焊材選擇：基層和復(fù)層：按其本身選焊材過(guò)渡層：選25Cr-13Ni或25Cr-20Ni型焊材預(yù)熱：按總厚度確定定位焊：只允許焊在基層上焊接順序：基層→過(guò)渡層→復(fù)層不得用碳鋼、低合金鋼焊材在復(fù)層、過(guò)渡層上施焊過(guò)渡層焊縫應(yīng)同時(shí)熔合基層焊縫、基層母材、復(fù)層母材，且蓋滿(mǎn)基層焊縫和基層母材七、產(chǎn)品焊接試件及檢驗(yàn)1、產(chǎn)品焊接試件的意義檢驗(yàn)產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能和彎曲性能2、需要制備產(chǎn)品焊接試件的條件碳鋼、低合金鋼制低溫容器；抗拉強(qiáng)度下限值≥540MPa的低合金鋼制容器；需經(jīng)過(guò)熱處理改善或者恢復(fù)材料力學(xué)性能的鋼制容器；盛裝毒性為極度或者高度危害介質(zhì)的壓力容器；設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求制備產(chǎn)品焊接試件的壓力容器。七、產(chǎn)品焊接試件及檢驗(yàn)3、產(chǎn)品焊接試件制備試件材料：與容器同標(biāo)準(zhǔn)、同牌號(hào)、同厚度、同熱處理狀態(tài)由施焊容器的焊工，同條件、同工藝焊接在筒節(jié)A類(lèi)縱向接頭焊縫的延長(zhǎng)部位與筒節(jié)同時(shí)施焊與容器同爐熱