压力容器焊接

成因：金属因自重下坠
危害：应力集中 防止：控制熔池温度，钝边、间隙规范
③
内 凹
(1)焊缝表面缺陷
成因：焊接参数选择不当 坡口清理不干净，电弧热损失在氧化皮 上，使母材未熔化。
危害：未熔合，未焊透；
④
溢 流
(1)焊缝表面缺陷
成因：熄弧时焊条未停留，或电流过大 危害：强度严重减弱，坑内常有气孔、夹渣或 裂纹

B

C 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头， 内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C 类焊接接头。 D 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头， 但已规定为A、B类的焊接接头除外。

C
A
C
D
B A A A B
D
B B A A
B



SMAW焊接
用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法 。
5.3常见焊接缺陷的成因 及其防止方法
(1)焊缝表面缺陷
成因：金属补充不及时
①
危害：强度减弱、应力集中 防止：电流适中，运条得当
咬 边
(1)焊缝表面缺陷
成因：金属因自重下坠
危害：应力集中 防止：电流适中，运条快，钝边、间隙规范
②
焊 瘤
(1)焊缝表面缺陷
③气体保护电弧焊

与氩弧焊相比CO2气体保护焊成本低许多。但 它只用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般 结构焊接，重要焊接结构很少采用。

因为CO2属于弱氧化气体，能烧损有益元素； 另外飞溅严重，电弧不稳。 烟雾较多，弧光 强，成型不光滑。
常用焊接方法缩写

MAG焊接
熔化极氧化性混合气体保护电弧焊，例如：混合气体 75--95% Ar + 25--5 % CO2 ，标准配比：80%Ar + 20%CO2 。 MIG焊接 熔化极惰性气体保护电弧焊。 TIG焊接 用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨、锆钨、镧钨）作为不 熔化电极的惰性气体保护电弧焊。

选择焊条的直径 焊接电弧电压

确定焊接电流 焊接速度

焊接线能量指得是单位长度焊缝所得到的电弧热能 量，与电流、电弧电压和焊接速度有关： 36UI
q
v
②埋弧自动焊
是一种利用在焊剂层下光焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的 热量来熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的方法。
设备：埋弧焊电源和埋弧焊焊机 电源也有直流和交流之分：直流电源电弧稳定，多用
接头的基本形式
5.1 焊 接 接 头
接头的基本形式
两条正面焊缝之间的距离要大于板厚的4倍 侧面焊缝的长度不大于焊脚高度的50倍
5.1 焊 接 接 头

坡口的基本形式


坡口的基本形式和尺寸已经有国家标准： GB985和GB986。 表5-1列出坡口的六个主要尺寸符号。 表5-2列出坡口加工时主要尺寸的允许偏差值。 各种坡口在图纸上是以各种符号表示的，基本 符号（表5-4）表示的是焊缝截面形状的符号 （坡口、焊接之前）； 辅助符号（表5-5）表示的是焊缝表面形状的符 号，焊接以后的表面形状；
（4）裂纹形成的原因及防止措施
2. 冷裂纹形成及防止
焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金 钢中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越 大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。 防止的措施 a控制近缝区的冷却速度，使之不易形成淬硬组织； b将工件预热（降低冷却速度）； c建立低氢的焊接条件。 冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊 缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。
5.2常用焊接方法及其焊接工艺
①手工电弧焊
特点: 设备简单，工艺灵活，对工作场地无特殊要求可以全方位施 焊。因为焊条、药皮品种齐全，所以对钢材的适应性强（几乎所有 的钢种C钢、低合、不锈、耐热）。其缺点是焊接速度慢。
②埋弧自动焊
压力容器等焊接结构的重要焊接方法之一，它的焊缝质量优良，因 为埋弧焊的电弧是在焊剂下的一个封闭空间燃烧，并且焊缝在焊剂 的保护下冷却，可以充分地进行冶金反应，不用换焊条、熔深大。 它的自动化程度比较高，生产效率高、质量好，比较适合于大规模 的现代化生产。但它只能俯焊。
另外，初生晶体的长大方向和残留低熔点共晶 体的相对位置的影响。
（4）裂纹形成的原因及防止措施
关键的措施就是： a. 应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点 共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越 低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。 当焊缝中C>0.15%,S>0.04%就可能有裂纹出现，如 果母材中含碳量很高，就要控制焊接材料的成分，以 使混合后的碳含量降下来。 b. 改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方 向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的 位置。
④
未 熔 合
（3）裂纹
分类： 纵向裂纹
按裂纹存在的方向分
横向裂纹
星形裂纹 按裂纹存在的形态分 网状裂纹 条状裂纹
（3）裂纹
焊道裂纹 热影响区裂纹 弧坑裂纹 根部裂纹 其他位置裂纹 热裂纹 冷裂纹 再热裂纹
按裂纹存在的位置分
生产过程出现的裂纹
（4）裂纹形成的原因及防止措施
⒈热裂纹形成及防止

②
夹 渣
(2)焊缝内部缺陷
成因：坡口角度小，钝边太大；焊条偏离焊道中 心。 危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中， 引起裂纹 防止：电流不可过小，速度不可过快（来不及熔化）
③
未 焊 透
(2)焊缝内部缺陷
成因：⒈电流小、速度快、热量不足；⒉坡口或 焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔 化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金 危害：因为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于 属。⒊焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置， 裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷 熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化 部分，容易产生未熔合。
（4）裂纹形成的原因及防止措施


液化裂纹产生的原因：焊接时紧靠熔合线的母材区域 被加热到接近钢熔点的高温，此时母材晶体本身未发 生熔化，而晶界的低熔点共晶物则已完全熔化。当焊 接熔池冷却时，焊缝应变速度较高。如果这些低熔点 共晶物未完全重新凝固之前，接合区就已受到较大应 变，则在这些晶界上就会出现裂纹。晶间液层的熔点 越低，凝固时间越长，则液化裂纹的倾向越大。 液化裂纹的成因归于母材晶粒边界的低熔点共晶物， 因此液化裂纹多产生于C、S、P杂质较高的母材与焊 缝的熔合边界。
第五章 钢制压力容器的焊接
压力容器是典型的焊接结构，主要的 制造方法就是焊接，焊接质量直接关 系到设备的质量。
5.1 焊 接 接 头
分类
压力容器的焊接接头分成四类，目的是在设计、 制造、维修、管理时可以分别对待，从而保证质量。

A
圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外），球形 封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌 入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。 壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈 法兰与接管连接的接头，均属B类焊接接头，但已规定为A、C、D类 的焊接接头除外。
5.1 焊 接 接 头
接头的基本形式
对接接头、T形（十字形）接头、角接头和搭接接头
5.1 焊 接 接 头
接头的基本形式
T形接头（十字形接头、丁字形接头）
5.1 焊 接 接 头
接头的基本形式
T形接头（十字形接头、丁字形接头）
5.1 焊 接 接 头
角接头
接头的基本形式
5.1 焊 接 接 头
搭接接头
D
A A
A
B A
C
A
5.1 焊 接 接 头

分类



A类焊缝是容器中受力最大的接头，因此一般要求采用双 面焊或保证全焊透的单面焊缝； B类焊缝的工作应力一般为A类的一半。除了可采用双面 焊的对接焊缝以外，也可采用带衬垫的单面焊； 在中低容器中，C类接头的受力较小，通常采用角焊缝联 接。对于高压容器，盛有剧毒介质的容器和低温容器应采 用全焊透的接头。 D类焊缝是接管与容器的交叉焊缝。受力条件较差，且存 在较高的应力集中。在厚壁容器中这种焊缝的拘束度相当 大，残余应力亦较大，易产生裂纹等缺陷。因此在这种容 器中D类焊缝应采取全焊透的焊接接头。对于低压容器可 采用局部焊透的单面或双面角焊。
③气体保护焊
包括熔化极和非熔化极；保护性气体主要有惰性气体和二氧化碳。
①手工电弧焊
1 焊接电源 2 地线 3 工件 4 焊接电弧 5 焊条 6 焊钳 7 电缆 手工电弧焊的系统简图
①手工电弧焊
①手工电弧焊
焊接规范及其选择
焊接规范主要包括：焊接电流、焊接电弧电压、焊接速度、 焊接线能量、焊条直径、焊接预热温度和冷却时间。
⑤
弧 坑
(2)焊缝内部缺陷
成因：焊缝中吸入了过多的气体。
危害：使焊缝有效工作面积减少，降低抵抗外 载能力，特别对弯曲和冲击韧性影响较大。 防止：注意电弧保护、焊条焊剂烘干、坡口清理
①
气 孔
(2)焊缝内部缺陷
成因：冷却过快，电流小等
危害：引起的应力集中比气孔严重，危害更大
防止：边缘清理干净、焊速适当
常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹 结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹， 是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。 而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔， 在收缩力的作用下而产生的裂纹。 低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等 元素的含量。


（4）裂纹形成的原因及防止措施
一是焊缝金属所经受的应变增加速度大上。
焊机有半自动焊机和全自动焊机。两者的不同之处就是前 者的焊接速度需操作者（焊工）控制，后者焊丝、焊剂进
给、启动停止、焊接速度调节全部自动完成。
③气体保护电弧焊
国内最常用的气体保护电弧焊是钨极氩弧焊（简 称氩弧焊）和氩气、二氧化碳气体保护焊。
钨极氩弧焊电极是钨、钍钨合金、铈钨合金，保护气 体通常有氩气、氦气、氩氦混合气和氩氢混合气。 钨的熔点是3410℃沸点是5900℃所以很适合作为不 熔化电极，也因此钨极可以采用较大的电流，电弧 仍然稳定集中，效率高。