S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接工艺研究(焊接毕业设计)剖析
S30408管与碳钢的焊接工艺
1S30408管与Q345R 板的焊接工艺因上海分厂订制的一批管式换热器中均采用S30408不锈钢钢管与Q345R 或碳钢管板进行焊接，为保证良好的焊接接头及焊接质量，特制定本工艺方案。
1.焊接性能Q345R 钢与S30408不锈钢在物理性能方面，如热导率、线膨胀系数等方面有较大差异，在焊接过程中容易形成脆硬的马氏体组织，特别是在Q345R 碳钢一侧溶池边缘，容易结晶形成固态,会存在一个成分梯度很大的过渡层及扩散层， Q345R 钢一侧产生脱碳层，S30408不锈钢一侧产生增碳层，熔化的母材金属和填充金属不能充分地混合，从而容易产生焊缝裂纹；同时在Q345R 钢一侧的熔合线区，奥氏体焊缝中的大量过饱和氢不是直接向大气逸出，而是向扩散系数大得多的Q345R 钢扩散，形成延迟裂纹。
因此，要想获得满意的焊接接头，就必须正确选择焊接方法、焊接材料和焊接工艺。
2.焊接工艺选择<1>根据这两类钢的特性，非熔化极钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊和焊条电弧焊均是可行的，但考虑到熔合比对焊接质量的影响，以及生产效率和具体焊接条件，焊接选择填充焊丝的非熔化极钨极氩弧焊方法。
〈2〉焊接材料根据这两种钢的焊接性能分析，从调整焊缝和熔合区的组织与性能、抑制熔合区中碳的扩散、改变焊接接头的应力分布和提高焊缝金属抗裂纹能力等方面考虑,在非熔化极钨极氩弧焊时，填充焊丝选H12Cr24Ni13(ER309)氩弧焊丝，焊接时必须加填焊丝，不得以熔化管头的方法进行施焊。
〈3〉焊接接头坡口考虑到焊缝金属的熔合比和焊缝的充分熔合,应采用较大的焊接坡口，角度为50°，焊前严格清理坡口周边的油污、铁锈等，焊后进行贴胀。
坡口如图1所示。
(4)焊接规范参数Q345R 钢与S30408不锈钢异种钢的焊接时，为降低母材金属在焊缝金属的熔合比，在保证焊接质量的前题下，要尽量采用小的焊接电流，快的焊接速度进行焊接，视管子的壁厚不同，尽量采用多层多道焊，以减少热源在焊缝边缘的停留时间，减少碳的迁移，提高焊接接头的耐热性能。
S30408钢应变强化焊接工艺可行性研究
--v．文章编号：1002—025X(2013)1l—0037—04S30408钢应变强化焊接工艺可行性研究杨洁(江西制氧机有限公司技术部，江西九江332008)摘要：$30408钢应变强化焊接技术是该研究的技术攻关难点，通过分析$30408钢的化学成分、力学性能，选择可行的焊接方法，制订合理的预焊接工艺规程，按照制订的焊接试验方案，分别检测此焊接工艺焊接的焊接接头非应变强化和应变强化的常温拉伸、弯曲和一196aC夏比冲击试验。
试验结果证明，采用此焊接工艺焊接的焊接接头，能适应应变强化设计要求，证明此焊接工艺是可行的。
关键词：$30408；应变；9％预拉；焊接工艺中图分类号：T G406文献标志码：BO引言$30408奥氏体不锈钢材料具有很好的低温性能和抗腐蚀性能，而且抗拉强度很高，但屈服强度却较低。
按G B150--1998r¨标准，以材料屈服强度和抗拉强度为基准，分别除以相应的安全系数，取其小值来确定材料许用应力值的方法。
往往导致收稿日期：2013—05—06$30408奥氏体不锈钢材料许用应力值偏低．不能充分发挥材料承载能力。
为此，对$30408奥氏体不锈钢材料进行一定的强化处理．实现奥氏体不锈钢深冷容器轻量化[21。
为满足应变强化产品设计的焊接接头要求．在对$30408奥氏体不锈钢材料进行综合分析的基础上，选用等离子焊接方法进行应变强化焊接工艺可行性试验。
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‘≯之产．：产：P．零祭琴祭零祭祭举零祭秘祭鹬祭秘祭零秘祭零祭祭秘零撰乏薄图3工件焊后的外部钎缝形态图4工件焊后的内部钎缝形态5结论(1)采用真空钎焊工艺可对静态混合器上不同位置上的多个钎缝实现一次性施焊。
(2)使用钎料B—N i82C r Si B，加热至1040℃，保温10m i n，钎料在工件上的铺展充分，钎缝圆润饱满，并且没有钎料漫流现象，同时可获得良好填缝效果。
S30408 + Q345R不锈钢复合板制压力容器的焊接工艺
S30408 + Q345R不锈钢复合板制压力容器的焊接工艺摘要：通过对不锈钢复合板焊接特点的分析、焊接坡口及方法的选择、焊接工艺评定以及最终焊缝质量的检验，总结得出采用埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接方法完全能够保证S30408+Q345R不锈钢复合板焊接接头质量，并简要介绍了埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接不锈钢复合板工艺要点。
关键词：不锈钢复合板；焊接性；焊接工艺；焊接接头质量不锈钢复合板是由复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢等）复合轧制而成的双金属，复层保证耐蚀性能，强度主要靠基层获得。
通常复层厚度占钢板总厚度的10%~20%左右，与不锈钢板相比，成本费用可节省70%左右，具有很大的经济效益。
近年来，随着不锈钢复合板制造工艺的日趋成熟，使得不锈钢复合板的价格也在逐步下降，不锈钢复合板由于具有良好的综合性能（如强度、塑性、硬度、耐磨性及耐腐蚀性等）和价格优势，从而使其越来越广泛的应用于腐蚀性要求较高的设备，在石油化工、制药、食品工业等领域得到日益广泛的应用。
不锈钢复合板的焊接既不同于不锈钢，也不同于碳钢或低合金钢，而有其特点和难点，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高。
某化工设备制造厂先后制造了几台不锈钢复合板制压力容器，主体材质为S30408+Q345R，在制造过程中通过查阅资料对其焊接性进行仔细分析以及深入的工艺探讨，并通过生产实践获得了一些宝贵的不锈钢复合板焊接经验，现将此不锈钢复合板制压力容器的制造及焊接工艺介绍如下：1、设备主体结构及材质本设备为一台卧式储罐设备，容器类别Ⅱ类；设计压力为1.9Mpa；设计温度190℃；介质为甲苯、甲苯酸等，焊接接头系数1；腐蚀裕量0；焊接接头检测比例：筒体及封头100%RT；复层100%PT。
容器规格DN1600x（3+14），主体材质为S30408+Q345R不锈钢复合板。
2、不锈钢复合板焊接特点复层主要是保证耐蚀性能，中间增加的过渡层是为了满足焊接工艺的需要。
S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接工艺研究剖析
云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院机械电子工程学院毕业论文（设计）课题S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接工艺研究教研室________________________专业_________________________班级_________________________学生姓名____________ 学号_____导师姓名____________ 职称_____201年月日目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2压力容器基本要求及存在问题 (2)1.2.1压力容器基本要求 (2)1.2.2压力容器焊接中存在的问题 (2)1.3本论文的主要研究问题 (3)第2章S30408不锈钢焊接性 (4)2.1S30408成分及性能 (4)2.2S30408 焊接性 (5)2.3本章小结 (5)第3章S30408焊接工艺 (6)3.1焊接方案 (6)3.2焊接设备及材料 (6)3.2.1手弧焊设备及材料 (6)3.2.2埋弧焊材料及设备 (7)3.3焊接工艺 (9)3.3.1焊接参数选择 (9)3.3.2焊接工艺流程 (10)3.3.3焊接注意事项 (12)3.4本章小结 (12)第4章焊后检测 (13)4.1 焊后检验意义 (13)4.2力学性能试验 (13)4.2.1拉伸试验 (13)4.2.2弯曲试验 (14)4.2.3冲击试验 (15)4.3X射线探伤 (16)4.3.1 X射线探伤仪器及设备 (16)4.3.2试样制备 (17)433试验结果及分析 (17)4.4本章小结 ..................................................................... 17 结论 ................................................................................. 18 错误！未定义书签。
100立方0.2Mpa不锈钢储罐压力容器强度计算书
内筒体下段内压计算 计算单位 工程公司计算所依据的标准GB/T 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p c 0.52 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm材料S30408(Rp1.0)# ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ]166.60 MPa 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度下屈服点 R eL 250.00 MPa 负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 0.00 mm 焊接接头系数 φ1.00厚度及重量计算计算厚度 δ = ct ic ][2P D p -φσ = 4.69mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 7.70 mm 名义厚度 δn = 8.00 mm 重量899.22Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值 p T = 1.10p [][]σσt = 0.3900MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 76.17 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [p w ]= 2δσφδe t i e []()D += 0.85302MPa 设计温度下计算应力 σt= ee i c 2)(δδ+D p = 101.56 MPa [σ]tφ 166.60 MPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格内容器上封头内压计算计算单位 工程公司 计算所依据的标准GB/T 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.35 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm 曲面深度 h i 750.00 mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度许用应力 [σ] 166.60 MPa 负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 0.50（封头加工减薄量） mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验 试验压力值p T = 1.10pt][][σσ= 0.3900MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 112.60MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 1.0000计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 3.15mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 5.20 mm 最小厚度 δmin = 4.50 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量468.64Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.57705MPa结论 合格内筒下封头压力计算计算单位 工程公司 计算所依据的标准GB/T 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.55 MPa设计温度 t -196.00 ︒ C 内径 D i 3000.00 mm 曲面深度 h i 750.00 mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t166.60 MPa 试验温度许用应力 [σ] 166.60 MPa 负偏差 C 1 0.30mm 腐蚀裕量 C 2 0.90（封头加工减薄量） mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验 试验压力值p T = 1.10pt][][σσ= 0.3900MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.80 R eL = 200.00MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 86.13MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 1.0000计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 4.96mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 6.80 mm 最小厚度 δmin = 4.50 mm 名义厚度 δnh = 8.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量625.86Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.75440MPa结论 合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。
Q345R钢与S30408钢异种钢焊接工艺的研究
Q345R钢与S30408钢异种钢焊接工艺的研究作者：唐文庆刘明亮来源：《科技创新导报》 2014年第4期唐文庆刘明亮(大连市锅炉压力容器检验研究院辽宁大连 116013)摘要：Q345R钢与S30408钢的异种材料焊接，在压力容器制造中应用很广泛。
该文详细介绍了两种材质的焊接特点，并对其焊缝进行射线检验、力学性能、弯曲性能、化学成分分析及金相组织观察。
结果表明，采取合理的工艺措施，可以获得无焊接缺陷的焊缝，避免了焊接接头出现脆性马氏体组织，可以控制碳的扩散。
而且，焊接接头的拉伸性能、冲击性能、弯曲性能、化学成分及金相组织均能满足要求。
关键词：Q345R钢 A30408钢焊接异种材料中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)02(a)-0070-02在压力容器的制造中，为了免除一些焊缝的热处理，存在着大量异种材料的焊接接头。
由于异种材料在物理性能方面如熔化温度、导热系数、线膨胀系数和电阻系数等方面存在明显差异，所以其焊接具有一定的难度。
某反应器的接管与外接管路材质分别为Q345R钢与S30408钢，属于典型的异种材料结构形式。
由于该条焊缝是在产品进行最终焊后热处理之后进行焊接，为了免去该条焊缝的热处理，所以接管端面堆焊ENiCrFe-3，堆焊后再进行该条组焊焊缝的焊接。
1 试验材料Q345R钢属于珠光体低合金钢，具有良好的综合机械性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，冷冲压及切削性能较好。
因此，广泛应用于石油化工设备中的低压及中压容器，也是我国使用最早、生产量最大的低合金钢之一。
Q345R钢和S30408钢两者本身有较大差异，焊接时除了母材本身易产生的焊接问题外，还有如下特点。
1）焊接接头出现脆性马氏体组织：Q345R为珠光体组织，S30408为奥氏体组织，珠光体钢含有很少的合金元素，会对焊缝金属稀释，使奥氏体元素含量降低，焊缝中可能出现脆性马氏体组织，使焊缝塑性韧性降低，甚至产生裂纹。
S30408不锈钢封头母材裂纹原因分析
料的力学性能和耐蚀性等受到显著影响 ，同时也常 ４ 结束语 常影响加工零件的表面质量和加工工具 的寿命。 （ ２ ） 热处理工艺 的影 响。该 ￥ ３ ４０ ０ ８ 不锈钢封头 应用 ￥ ３ ０ ４ ０ ８ 不锈钢制作封头 ， 需尽量避免 由材 在 成型后 又经 过 １ ０ ０ ０℃热处 理 ， 且 在空 气 中缓慢 冷 料质量、 晶问腐蚀等带来的不 良影响。晶问腐蚀是造 却。就冷却速度而言 ， 重要 的不是冷却速率本身 ， 而 成开裂 的主要原 因，因此在加热过程特别是在焊接 是封头通过敏化区间所经历的时间，已知奥 氏体不 时 ， 应尽量避免敏化温度区（ ４ ５ ０ ～８ ５ ０ ｃ Ｉ ＝ ） ， 在敏化温
Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ， ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｅ＋ｐ ｕ ｎ ｃ ｔ ａ ｔ ｅ ， ｓ ｔ ｉ ｒ ｐ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ， ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ７ ，ａ ｌｓ ｏ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｈａ ｔ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ
锈钢在 ５ ５ ０ ～ ８ ５ ０ ℃缓慢冷却时 ， 晶界有高铬 的碳化 度区停留时间越短， 发生晶间腐蚀的几率越小 。同时 物 Ｃ ｒ ２ ３ Ｃ ６ 析 出， 造成碳化 物邻近部分贫铬 ， 引起晶 可采 取 固溶 热 处 理 、稳 定 化处 理等 措 施来 防止 晶间 间腐蚀的倾 向。这种腐蚀使晶粒 间的结合力大大削 腐蚀 。 弱， 严重时可使机械强度完全丧失 ， 因此遭受这种腐 蚀的不锈钢 ， 经不起轻轻敲击便破碎成细粒。 参考文献 ：
（ １ ） 夹杂物的影响。 不 同形态的夹杂物混杂在金 艺 ， 考虑在热处理温度下的组织稳定性 。表面必须清
毕业设计(论文)-压力容器制造工艺研究[管理资料]
![毕业设计(论文)-压力容器制造工艺研究[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f4e3696f5335a8103d22054.png)
压力容器制造工艺研究摘要随着科学技术的发展，压力容器制造水平越来越高，压力容器涉及多个学科，综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多的环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。
本论文简述了压力容器的结构标准，主要研究了压力容器的焊接工艺及工艺评定，在对熔化槽槽体进行了一定的介绍与笔者理解前提下，对熔化槽槽体进行了焊接工艺的制定与焊接工艺的评定。
经过笔者查阅收集资料，阐述了压力容器的组成结构与压力容器标准，通过查阅焊接手册及压力容器工艺手册，对压力容器的焊接材料与焊接工艺有了一定的了解，在老师的大力关心与辅导下完成了压力容器的工艺制定与工艺评定。
通过对熔化槽槽体焊接工艺的评定，发现压力容器的制造可以用一定的材料，结构生产是严格复杂的，保证了容器的安全生产与安全使用。
通过对常温低压熔化槽槽体焊接工艺评定的研究，发现压力容器的制作是一个复杂而又严紧的过程，压力容器的每个部分都需要确定使用的材料与焊接工艺，不可忽视每一个很小的环节，否则将会有生命的危险。
这样多种性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以致管理等诸方面造成了复杂性，因此对压力容器的制造、现场组焊、检验等诸多环节提出了越来越高的要求。
关键词：压力容器结构生产；焊接工艺；焊接参数；焊缝质量检验；熔化槽槽体Pressure vesselmanufacturingtechnology research Science Students cheng xing jun Guidance teacher Wei ZhenAbstractAlong with the science and technology development, the pressure vessel manufacture level is more and more high,The pressure vessel involves many disciplines, the comprehensive nature is very strong, a pressure vessel determines from the parameter to the investment normal use,must can realize through very many links and the correlation department's each kind of engineers and technicians' joint present paper has summarized the pressure vessel structure standard, Mainly has studied the pressure vessel welding craft and the craft evaluation,In has carried on certain introduction and the author to the Melting groove understood under the premise, has carried on the welding operation code formulation and the welding craft evaluation to the propane storage tank,Consults the data collection after the author, elaborated the pressure vessel composition structure and the pressure vessel standard, through the consult welding handbook and the pressure vessel craft handbook, had certain understanding to the pressure vessel welding material and the welding craft,Has completed the pressure vessel operation code manufacture and the craft evaluation in under teacher's vigorously care and counselling,Through to the propane storage tank welding craft evaluation, discovered the pressure vessel the manufacture may use certain new material, the structure production is strict complex, has guaranteed the vessel safety in production and the safety handling Through to the normal temperature low pressure Melting groove welding craft evaluation research, discovered the pressure vessel the manufacture is one complex and theclose process, pressure vessel each part all needs to determine the use the material and the welding craft, noticeable each very small link, otherwise will be able to have the life that such many kinds of the operating feature for the pressure vessel from the selection, the manufacture, examined to the use, the maintenance the management and so on the various aspects has created the complexity, therefore to the pressure vessel manufacture, the scene group welded, the examination and so on many links set the more and more high request.Keywords: construction of pressure vessel production；welding technology；Welding parameters；Weld quality inspection；Melting groove目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1) (1) (1)第二章产品结构以及材料性能产品结构分析 (3)母材性能分析 (4)第三章产品工艺流程以及焊接材料选取产品工艺流程图 (6)产品工艺流程图 (7)焊前准备 (8)第四章钢材预处理钢材的矫正 (9)钢材的表面处理 (9)表面防护处理 (11)第五章内筒的下料和卷制内筒的下料 (11)内筒的卷制 (12)第六章封头的下料和冲压封头的下料 (16)封头的冲压 (16)第七章夹套的下料和成型夹套的下料 (19)夹套的成形加工 (19)第八章焊前准备坡口加工 (21)焊前清理 (22)8..3焊接材料准备 (22)第九章纵缝焊接工艺参数 (22) (23)第十章环缝焊接工艺参数 (24) (24) (25)第十一章焊后检验 (25) (26) (26) (26)第十二章结论 (28)参考文献 (29)致谢第八章 (30)绪论压力容器是容器的一种，，容积大于等于25Ｌ，工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点液体的容器。
不锈钢管s30408焊接工艺评定
不锈钢管s30408焊接工艺评定1.引言1.1 概述概述本文以不锈钢管S30408的焊接工艺评定为主题，通过对不锈钢管焊接工艺的分析和探讨，旨在评估S30408不锈钢管焊接工艺的可行性和优劣，为相关领域的从业人员提供参考和指导。
随着不锈钢管在工业领域的广泛应用，其焊接工艺的质量和稳定性对管道系统的完整性和可靠性至关重要。
S30408不锈钢管作为一种常见的材料，其焊接工艺的评定具有重要的实际意义和理论研究价值。
文章将从概述、正文和结论三个部分展开。
引言部分将对文章的背景和目的进行简要介绍，为读者提供一个整体了解的框架。
正文部分将详细讨论S30408不锈钢管焊接工艺的关键要点，从理论和实践两个方面进行探讨。
结论部分将对文章进行总结，并对未来不锈钢管焊接工艺的发展方向进行展望。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解S30408不锈钢管焊接工艺的评定过程和相关要点，为实际应用中的焊接工艺选择提供科学依据。
同时，本文也会对不锈钢管焊接工艺的发展趋势进行分析，为相关研究提供参考和启示。
总之，本文旨在系统探讨S30408不锈钢管焊接工艺的评定，为相关领域的从业人员提供研究和实践指导。
期望本文能够给读者带来启发，促进不锈钢管焊接工艺的改进和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构:本文将分为三个部分进行详细讨论。
首先，在引言部分，我们将对不锈钢管s30408焊接工艺评定的背景和重要性进行概述，并介绍本文的结构。
其次，在正文部分，我们将从两个要点出发，分别探讨不锈钢管s30408焊接工艺评定的相关问题。
最后，在结论部分，我们将对全文进行总结，并对未来的研究方向进行展望。
引言:引言部分旨在为读者提供对不锈钢管s30408焊接工艺评定的背景和重要性的理解。
首先，我们将概述不锈钢管s30408焊接工艺评定的基本概念和目的。
其次，我们将介绍本文的结构，即正文的两个要点和结论的总结与展望。
正文:正文部分将从两个要点出发，分别深入探讨不锈钢管s30408焊接工艺评定的相关问题。
S30408焊接接头低温力学性能试验
第52卷第2期2018年2月浙 江 大 学 学 报(工学版)J o u r n a l o f Z h e j i a n g U n i v e r s i t y (E n g i n e e r i n g Sc i e n c e )V o l .52N o .2F e b .2018收稿日期:20161220.网址:w w w.z j u j o u r n a l s .c o m /e n g /f i l e u p/H T M L /201802002.h t m 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016Y F C 0801905).作者简介:丁会明(1990 ),男,博士生,从事新能源储运装备与深冷压力容器等研究.o r c i d .o r g/0000-0002-4145-8013.E -m a i l :d d h h m m 558@163.c o m.通信联系人:吴英哲,男,助理研究员.o r c i d .o r g /0000-0002-7246-8767.E -m a i l :y z w u @z ju .e d u .c n D O I :10.3785/j.i s s n .1008-973X.2018.02.002S 30408焊接接头低温力学性能试验丁会明1,吴英哲1,郑津洋1,2,3,陈朝晖4,尹立军4(1.浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;2.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027;3.高压过程装备与安全教育部工程研究中心,浙江杭州310027;4.全国锅炉压力容器标准化技术委员会,北京100029)摘 要:为了研究国产奥氏体不锈钢S 30408在低温下的力学性能变化规律,通过-196~20ħ下的低温拉伸试验和冲击试验,获得S 30408焊接接头与母材的低温拉伸性能和冲击性能数据.试验结果表明:焊接接头与母材的屈服强度和抗拉强度随温度降低呈现明显的增加趋势,低温强化效应显著;夏比冲击吸收能量和侧膨胀值则随温度降低呈现下降趋势;焊缝处铁素体含量最高,冲击韧性最差,且焊缝处冲击韧性的降低与其本身在低温下抵抗裂纹扩展能力的降低有关;铁素体分布的不均匀性致使焊接接头存在微观力学性能的差异,对接头处变形产生塑性拘束,削弱了焊接接头的承载能力.关键词:不锈钢;深冷容器设计;焊接接头;低温强度;冲击韧性中图分类号:T G407 文献标志码:A 文章编号:1008973X (2018)02021707E x p e r i m e n t a l s t u d y o n l o w -t e m p e r a t u r em e c h a n i c a l p r o pe r t i e s of S 30408w e l d e d j o i n t sD I N G H u i -m i n g 1,WU Y i n g -z h e 1,Z HE N GJ i n -y a n g 1,2,3,C H E NZ h a o -h u i 4,Y I NL i -ju n 4(1.I n s t i t u t e o f P r o c e s sE q u i p m e n t ,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ,H a n g z h o u 310027,C h i n a ;2.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fF l u i dP o w e r a n d M e c h a n i c a lS y s t e m s ,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y H a n g z h o u 310027,C h i n a ;3.H i g h -P r e s s u r eP r o c e s sE q u i pm e n t a n dS a f e t y E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,H a n gz h o u 310027,C h i n a ;4.C h i n aS t a n d a r d i z a t i o n C o m m i t t e e o nB o i l e r s a n dP r e s s u r eV e s s e l s ,B e i j i n g 100029,C h i n a )A b s t r a c t :T e n s i l ea n di m p a c t t e s t sa t -196~20ħw e r ec o n d u c t e do u t t oo b t a i nt h e l o w -t e m pe r a t u r e t e n s i l e p r o p e r t i e sa n di m p a c tt o u g h n e s so ft h eS 30408b a s e m e t a la n d w e l d e d j o i n t .T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e y i e l d s t r e n g t ha n d t e n s i l e s t r e n g t hof b o t hb a s em e t a l a n dw e l d e d j o i n t s ig n i f i c a n t l y i n c r e a s ew i t ht e m p e r a t u r ed e c r e a s i n g d u et oth ec r y o g e ni cs t r e n g t h e n i n g e f f e c t .T h e C h a r p y a b s o r b e d e n e r g y a n d l a t e r a l e x p a n s i o n t e n d t o d e g r a d ew h e n t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s .T h ew e l d i n g zo n e h a s t h ew o r s t i m p a c t t o u g h n e s s b e c a u s e i t c o n t a i n s t h e l a r g e s t a m o u n t o f t h e f e r r i t e c o n t e n t .T h e r e d u c t i o n o f t h e i m p a c t t o u g h n e s s i n t h ew e l d i n g z o n e i s r e l a t e d t o t h ed e c r e a s i n g i n t h e c r a c k p r o p a g a t i o nr e s i s t a n c e a t c r y o g e n i c t e m p e r a t u r e s .T h ei n h o m o ge n e o u sf e r r i t ed i s t r i b u t i o ni nt h e w e l d e d j o i n tl e a d st on o n -u n i f o r m m i c r o -m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sw h i c h c a u s e s a p l a s t i c c o n s t r a i n t o n t h e d e f o r m a t i o n ,a n d c o n s e q u e n t l y r e s u l t s i n t o a w e a ku l t i m a t eb e a r i ng c a p a c i t y o f th ew e l d e d jo i n t .K e y wo r d s :s t a i n l e s s s t e e l ;c r y o g e n i c p r e s s u r e v e s s e l d e s i g n ;w e l d e d j o i n t ;c r y o g e n i c s t r e n g t h ;i m p a c t t o u gh n e s s奥氏体不锈钢制深冷压力容器是液氦㊁液氮㊁液氧㊁L N G 等冷冻液化气体储存和运输的主要工具.随着天然气等清洁能源需求量的迅速增加,奥氏体不锈钢制深冷压力容器也受到越来越多的关注[1-2].目前,在设计深冷压力容器时,国家标准G B 1502011[3]和G B /T 184422011[4]等规定,当设计温度低于20ħ时,采用20ħ下的许用应力,未充分利用奥氏体不锈钢在低温下的力学性能,从而造成材料性能的过渡冗余和容器增重.从奥氏体不锈钢在低温环境下的实际力学性能出发,对深冷压力容器进行设计,无疑更加合理.相比常规设计方法,基于低温力学性能的设计可允许选用更高的许用应力,充分利用奥氏体不锈钢在低温下的力学性能,实现深冷压力容器的轻量化设计.作为深冷压力容器的重要组成部分,焊接接头在低温下的力学性能将直接决定深冷压力容器的服役性能,对容器安全性和轻量化设计有重要影响.针对奥氏体不锈钢焊接接头低温力学特性的研究,国内外学者已开展了一些工作.I b r a h i m 等[5]通过实验对比分析了304L ㊁316L 和双相不锈钢2505焊接接头在-196~25ħ下的低温冲击韧性;M i l i t i t s k y 等[6]研究了无镍奥氏体不锈钢在-196~150ħ下的冲击断裂行为;舒翔宇等[7]研究了预拉伸和非预拉伸S 30408焊接接头在-196ħ下的冲击性能;毛楠[8]研究了316L 不锈钢焊接接头的组织分布和在-196ħ下的低温冲击韧性.但是,针对国产奥氏体不锈钢S 30408焊接接头在-196~20ħ下力学性能变化规律的系统性研究甚少.本文针对奥氏体不锈钢S 30408焊接接头,进行-196~20ħ下拉伸试验和冲击试验,探讨了S 30408焊接接头在低温环境下的力学性能变化规律,为基于低温力学性能的深冷压力容器轻量化设计提供基础数据.1 材料与试验方法1.1 材料试验材料为经固溶热处理的国产奥氏体不锈钢S 30408,钢板厚度为16m m ;焊丝为H 03C r 21N i 10S i ,直径为3.2m m.钢板和焊丝化学成分如表1所示,表中w B 为质量分数.表1 板材和焊丝的化学成分T a b .1 C h e m i c a l c o m p o s i t i o no f t h e p l a t e a n dw e l d i n g wi r e 材料名称w B/%CS iM nPSC rN iNS 304080.0400.431.100.0300.00118.168.010.04H 03C r 21N i 10S i0.0190.422.070.0130.00618.8910.181.2 焊接工艺焊接接头采用埋弧自动焊(S AW ),V 型坡口,进行平板对接焊接.焊接电流为460A ,电弧电压为30V ,焊接线速度为500m m /m i n,层间温度为100ħ,焊接过程示意图如图1所示.图1 埋弧焊焊接过程示意图F i g .1 S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o n o f S AW w e l d i n gpr o c e s s 1.3 试样尺寸拉伸试验采用平行段直径为5m m 的等截面圆棒试样,冲击试验采用10ˑ10ˑ55m m 的标准冲击试样(每3个一组),试样尺寸如图2所示.图2 拉伸试样和冲击试样尺寸F i g .2 S a m p l e s i z e s f o r t e n s i l e t e s t s a n d i m pa c t t e s t s 1.4 试验条件拉伸试验和冲击试验分别在8个温度点(-196㊁-160㊁-120㊁-80㊁-40㊁-20㊁0㊁20ħ)下进行,拉伸试验的应变速率为3ˑ10-4s -1.在拉伸试验和冲击试验前,对试样进行20m i n 保温处理,保证试样达到稳定的热平衡状态.812浙 江 大 学 学 报(工学版) 第52卷1.5试验设备拉伸试验在深冷疲劳试验机装置926L X C T1502上进行,该试验机可实现材料在-196~100ħ下的拉伸试验,最大载荷为150k N.冲击试验在金属摆锤夏比冲击试验机J B D300C上进行,试验机量程为450J,最小分辨率为0.1J.侧膨胀值则采用数显游标卡尺测量,最小分辨率为0.01m m.2讨论与分析2.1低温拉伸性能通过-196~20ħ下的低温拉伸试验,获得了S30408焊接接头与母材在低温下的应力应变关系曲线,如图3所示.图中,εn为工程应变,σn为工程应力.随温度降低,应力应变关系曲线逐渐由抛物线状变为倒 S 形,而且在低温下出现了屈服平台.试验曲线与P a r k等[9-12]在低温下获得的奥氏体不锈钢低温应力应变曲线变化规律相似,表明了本试验结果的有效性.图3母材和焊接接头不同温度下的应力应变关系曲线F i g.3 E n g i n e e r i n g s t r e s s-s t r a i nc u r v e so fb a s e m e t a la n dw e l d e d j o i n t s a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s屈服强度㊁抗拉强度和断后延伸率等拉伸性能指标随温度的变化规律,如图4所示.图中,θ为温度, R p0.2为屈服强度,R m为抗拉强度,A为断后伸长率.由图4母材与焊接接头在-196~20ħ下的拉伸性能F i g.4 L o w-t e m p e r a t u r e t e n s i l e p r o p e r t i e so fb a s e m e t a la n dw e l d i n g j o i n t s a t-196~20ħ20ħ到-196ħ,屈服强度和抗拉强度显著提升,表现出明显的低温强化效应.其中,母材的屈服强度增加了55.7%,抗拉强度增加了112.7%;焊接接头的屈服强度增加了67.2%,抗拉强度增加了133.8%.另一方面,随温度降低,材料的断后伸长率降低.在低温试验中,由于试样内部和外表面在初始降温过程中存在一定温度差,致使试样内部承受一定的压应力而产生塑性变形,使晶粒得到一定程度的细化[13],晶界面积增加.金属在受拉伸后,晶粒的滑移带终止在晶界附近,形成位错塞积,随着位错塞积数目的增加,材料呈现出了强化效果[14-15].另一方面,变形过程中的马氏体转变[16],都会致使不锈钢抵抗塑性变形的能力增加,在低温下表现出更高的强度.但是,随温度降低,奥氏体不锈钢在低温下912第2期丁会明,等.S30408焊接接头低温力学性能试验[J].浙江大学学报:工学版,2018,52(2):217223.空位平衡浓度降低,临界孔洞体积分数和失效孔洞分数变小,不锈钢在较低的变形下发生断裂失效,使其断后伸长率降低[17].此外,奥氏体不锈钢在低温下会有孪生变形,而孪生变形本身提供的变形量小,也会使其在低温下产生塑性变形的能力降低[18-19].对比E N1002872016[20]中给出的1.4301在-196ħ下的性能参考值(见表2),与其化学组成相似的S30408在低温下的实测性能均已超过标准值.可见,S30408焊接接头与母材在-196ħ下有良好的拉伸性能.表2-196ħ下材料力学性能对比T a b.2 C o m p a r i s o no fm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a t-196ħ材料名称R p0.2/M P a R m/M P a A/% 1.4301300125030.0母材464170640.6焊接接头627154834.4由图4可知,在相同温度下,焊接接头比母材拥有更高的屈服强度,但是抗拉强度和断后延伸率明显低于母材值.与由纯奥氏体相组成的母材相比,焊接接头部位不仅有奥氏体相,还有铁素体相.根据焊丝化学成分和WR C1992相组分图[21]可知,在焊缝冷却过程中,铁素体作为先析出相,形成凹凸不平的奥氏体铁素体晶界[8],在一定程度上增加了晶界处位错滑移的阻力[22],使得焊接接头对微量塑性变形的抗力增加,表现出更高的屈服强度.同时,铁素体相的形成能够阻碍一次奥氏体组织的长大和具有强烈的形核效果,能够细化奥氏体组织,也有助于焊缝强度的提高.但是,铁素体相的存在使焊接接头对变形过程中产生的缺陷更加敏感,易形成裂纹源[23],削弱焊接接头承载能力.另一方面,微观组成相的不均匀性会致使局部力学性能存在差异性[24].如图5(a)所示为焊接接头横截面经腐蚀后的样貌,可以清晰辨认出焊缝的形状,利用铁素体测量仪F e r i t s c o p eF M P30对焊接接头不同区域的铁素体含量进行测量,获得了铁素体含量分布云图(图5(b)),w F为铁素体质量分数.从图中可以看出,焊缝处铁素体含量最高,并向两边递减,焊接接头处存在明显的铁素体分布不均匀性.在热影响区附近,铁素体形态主要为长条状(见图6(a));在焊缝处则存在枝状铁素体和絮状铁素体(图6(b)).这种微观组织形态的差异和含量分布的不均匀性会导致局部力学性能的差异,对焊接接头的变形产生塑性拘束,致使焊缝与热影响区之间容易产生应力突变[25-26],削弱焊接接头的承载能力,从而使焊接接头的抗拉强度和断后延伸率低于母材值.2.2低温冲击性能冲击试验是衡量金属材料韧性的常用方法,可图5焊接接头横截面及铁素体含量分布F i g.5 S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no fw e l d e d j o i n t s c r o s s-s e c t i o na n d f e r r i t e c o n t e n t d i s t r ib u t i o n i nc r o s s-s e c t i on图6焊接接头不同区域处的铁素体微观形态F i g.6 D i f f e r e n t f e r r i t em i c r o s t r u c t u r e s i n h e a t-a f f e c t e d z o n ea n dw e l d i n g z o n e以评定材料断裂时吸收变形能量的能力和表征抵抗裂纹扩展的水平,主要评价指标为夏比冲击吸收能量和侧膨胀值.母材㊁焊缝和热影响区在低温冲击试022浙江大学学报(工学版)第52卷验过程中的载荷位移曲线如图7所示.图中,x 为位移,F 为载荷.随温度降低,载荷位移曲线变窄,曲线包围的面积减少,抵抗断裂的能力降低,但仍具有低温韧性断裂特征.图7 不同温度下的冲击载荷位移曲线F i g .7 L o a d -d i s p l a c e m e n t t r a c e s o f i m p a c t t e s t s a t d i f f e r e n t t e m pe r a t u r e s 随温度降低,焊接接头与母材的夏比冲击吸收能量和侧膨胀值均显著降低,低温对材料的冲击韧性有明显削弱,如图8所示.图中,K V 2为夏比冲击吸收能量,L E 为侧膨胀值.随温度降低,不锈钢抵图8 焊接接头与母材在-196~20ħ下冲击性能F i g .8 I m p a c tt o u g h n e s s p r o pe r t i e so fb a s e m e t a la n d w e l d e d jo i n t s a t-196~20ħ抗塑性变形的能力增加,产生塑性变形的能力降低,焊接接头冲击韧性降低,在冲击载荷位移曲线则表现出更高的冲击载荷峰值和较低的位移值.从20ħ到-196ħ,母材的夏比冲击吸收能量下降了60.8%,侧膨胀值降低了33.4%;焊缝区的夏比冲击吸收能量下降了44.5%,侧膨胀值降低了68.7%;热影响区的夏比冲击吸收能量降低了50.2%,侧膨胀值降低了45.3%.在整个温度范围内,母材冲击韧性最好,热影响区次之,焊缝最差.E N 1002872016[2]规定奥氏体不锈钢板材在低温下的夏比冲击吸收能量不得低于60J,本文中母材在-196ħ下的夏比冲击吸收能量为163.5J,远高于标准规定.另一方面,焊缝处的夏比冲击吸收能量为51.6J ,高于N B /T 470142011[27]中规定的31J ;侧膨胀值为0.44m m ,满足A S M E B P V C .V I I I .12017[28]中侧膨胀值不低于0.38m m 的规定.可见,S 30408焊接接头在-196~20ħ范围内有良好的低温冲击韧性.对比母材在低温下的夏比冲击吸收能量,焊缝处较之平均低70.1%,热影响区处较之平均低42.5%,这与焊接接头组织中存在的铁素体相有关.铁素体相含量越高,焊接接头的冲击韧性越差,甚至由韧性断裂转变为脆性断裂[5].由图5可知,焊缝处铁素体含量最高,w F =8%~14.3%;热影响区处铁素体含量为2.5%~5.2%.相比热影响区处排列比较规则的长条状铁素体,焊缝处的枝状铁素体和絮状铁素体对变形中产生的缺陷更加敏感[12],易成为裂纹源,致使焊缝部位冲击韧性变差.122第2期丁会明,等.S 30408焊接接头低温力学性能试验[J ].浙江大学学报:工学版,2018,52(2):217223.对于冲击过程中的载荷位移曲线,通常认为裂纹在载荷达到最大值时开始形成,并将最大载荷前曲线包围的面积称为裂纹形成能量[29].根据焊缝在不同温度下的冲击曲线,获得了裂纹形成能量在低温下的变化规律,如图9所示.图中,Q J 为裂纹形成能量,K 为裂纹形成能量占比.由图9(a)可见,随温度降低,裂纹形成能量呈现了先增加后降低的变化趋势,在-196~20ħ下有峰值,明显不同于夏比冲击吸收能量随温度的变化规律.图9(b)展示了裂纹形成能量在整个夏比冲击吸收能量中所占比例的变化趋势.随温度降低,裂纹形成能量占比增加,表明焊缝在低温冲击断裂的过程中,有更多的能量用于阻止裂纹的形成,保持结构完整性.另一方面,裂纹形成能量占比增加,导致用于阻止裂纹扩展的能量份额减少,试样阻止裂纹扩展的能力降低,一旦裂纹形成,裂纹将迅速扩展,致使试样快速发生断裂.由此可见,焊缝在低温下阻止裂纹扩展能力的降低是致使其低温冲击韧性变差的重要因素.通过国产奥氏体不锈钢S 30408焊接接头在低温下的一系列拉伸试验和冲击试验,结果表明S 30408焊接接头有良好的低温综合力学性能.在低温环境下,较高的屈服强度和抗拉强度允许S 30408在设计时可以选用更高的许用应力,充分利用材料的低温性能,实现图9 焊缝处裂纹形成能量在-196~20ħ下的变化规律F i g .9 V a r i a t i o no fc r a c kf o r m a t i o n e n e r g y in w e l d z o n ea t -196~20ħ深冷容器的轻量化设计,而良好的冲击韧性则保证了深冷容器具有足够抵抗低温冲击断裂的能力.3 结 论本文以国产奥氏体不锈钢S 30408焊接接头为研究对象,通过-196~20ħ下的拉伸试验和冲击试验研究,得出以下结论:(1)与室温相比,在-196ħ下,焊接接头的屈服强度增加了67.2%,抗拉强度增加了133.8%;母材屈服强度增加了55.7%,抗拉强度增加了112.7%.由于低温对材料晶粒有细化作用,在变形过程中有更多滑移塞积形成,使材料抵抗塑性变形的能力增加,表现出明显的低温强化效应.(2)铁素体的存在增加了初始位错滑移的阻力,使焊接接头比母材表现出更高的屈服强度.但是铁素体的非均匀性分布致使焊接接头存在微观力学性能不均匀性,在接头变形的过程中产生塑性拘束,削弱了焊接接头的承载能力,相对母材呈现了较低的抗拉强度值.(3)在-196~20ħ下,母材冲击韧性最好,热影响区次之,焊缝区最差.铁素体含量越高,低温冲击韧性越差,存在较高铁素体含量的焊缝区有较低的夏比冲击吸收能量和侧膨胀值.在深冷压力容器制造过程中,应对焊缝区的铁素体含量加以控制.参考文献(R e f e r e n c e s):[1]S H IX ,V A R I AM H M P .G a s a n dL N Gt r a d i n g h u b s ,h u bi n d e x a t i o na n dd e s t i n a t i o nf l e x i b i l i t y in E a s t A s i a [J ].E n e r g y P o l i c y,2016,96:587596.[2]L E E J ,R Y U Y ,K I M N ,e ta l .S t u d w e l d i n g f o r f i x a t i o no fc r y o g e n i ci n s u l a t i o n o f m e m b r a n et a n k si n L N G s h i p b u i l d i n g [J ].T r a n s a c t i o n s o f N o n f e r r o u s M e t a l s S o c i e t y o fC h i n a ,2009,19:s 271s 275.[3]G B1502011.压力容器[S ].北京:中国标准出版社,2012.G B1502011.P r e s s u r 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不锈钢S30408材料本构模型试验研究
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉｌｉｎ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｊｉｌｉｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８， Ｃｈｉｎａ；
不锈钢种类繁多，不同钢种性能差异明显，这给
ε ＝
研究带来不少困难，目前国内对国产不锈钢本构关
系研究较少。 陈驹等在高温下对不锈钢材料做了相
关材性试验
［４］
；东南大学郑宝峰等对不锈钢 ３０４ 平
板区进行了拉伸和压缩试验，转角区进行了压缩试
验
［５］
；清华大学王元清等对国产不锈钢 Ｓ３１６０８ 在不
同厚度、不同轧制方向和不锈钢焊接界面的试件进
Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ ｍｏｄｅｌ， Ｇ⁃Ｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｑｕａｃｈ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌ ｅｒｒｏｒ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ
ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ⁃ｓｔｒａｉｎ ｄｅｐｅｎｅｄ ｏｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ， ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｒ⁃Ｏ
压力容器焊接工艺技术研究
压力容器焊接工艺技术研究压力容器是一种用于储存或运输气体、液体或其他物质的容器，通常用于化工、石油、医药等行业。
由于其特殊的使用环境和工作要求，压力容器的焊接工艺技术显得尤为重要。
本文将从焊接工艺研究的角度，探讨压力容器焊接工艺技术的相关问题。
一、压力容器焊接工艺的要求1.1安全性要求压力容器用于储存或运输气体、液体等物质，一旦发生泄漏或爆炸事故，可能会对人员和环境造成严重伤害。
压力容器的焊接工艺技术必须确保其焊接缺陷率低，焊接接头的质量稳定，以保证压力容器的安全性。
1.2焊接接头的材料选择压力容器的焊接接头材料通常为碳钢、合金钢、不锈钢等，不同的材料在焊接工艺上有着不同的要求，需要针对不同材料的特性进行合理的选择，并确定相应的焊接参数。
1.3焊接接头的质量要求压力容器在使用过程中，焊接接头必须能够承受高压、高温等恶劣环境，所以焊接接头的质量要求非常严格。
焊缝应该做到无气孔、夹杂、裂纹等缺陷，焊接接头应该保证其力学性能和耐蚀性能。
1.4工艺和材料的适应性由于压力容器的使用环境和工作要求多种多样，所以焊接工艺技术必须具有较高的适应性，能够满足不同材料、不同厚度的焊接需求，同时降低对金属材料的热影响和变形。
2.1焊接材料的选择与研究对于不同材料的压力容器，其焊接材料的选择是十分关键的。
目前，随着焊接材料技术的不断发展，针对不同材料的特性和要求，焊接材料的种类和性能也在不断提升，如焊丝、焊条等。
2.2焊接接头的设计和优化焊接接头的设计和优化是压力容器焊接工艺的核心内容之一。
合理的焊接接头设计能够保证焊接接头的强度和稳定性，并能够最大程度地减少焊接残余应力和变形。
2.3焊接工艺参数的研究与优化在压力容器焊接工艺中，焊接参数的选择对焊接质量有着直接的影响。
包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度、控温速度等参数的选择和优化，对于焊接接头的质量和性能至关重要。
2.4焊接残余应力和变形的控制技术研究在压力容器的焊接过程中，由于受热影响等因素，容易产生焊接残余应力和变形，对压力容器的使用安全性造成影响。
S30408钢PAW+TIG组合焊应变强化接头组织与力学性能的研究
S30408钢PAW+TIG组合焊应变强化接头组织与力学性能的研究奥氏体不锈钢应变强化技术作为压力容器轻量化的方法之一,在保证奥氏体不锈钢压力容器力学性能的情况下,使压力容器的壁厚减薄,实现经济与安全并重。
目前,针对奥氏体不锈钢应变强化的研究较多,但焊接接头作为压力容器的薄弱环节,尚缺乏对应变强化接头性能的研究。
因此,研究应变强化接头的组织性能对评估S30408奥氏体不锈钢深冷容器的安全性具有重要的意义。
本课题选用308LSi焊丝,采用等离子弧与钨极氩弧组合焊(PAW+TIG)方法对厚度10mm的S30408奥氏体不锈钢进行焊接,并对焊接接头区进行应变强化试验,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等对应变强化前后接头组织进行研究,用显微硬度计以及拉伸试验机等对应变强化前后接头的性能进行测试,通过对比分析应变强化前后接头组织性能的变化,探究奥氏体不锈钢应变强化接头的组织演变规律。
采用PAW+TIG组合焊的试验结果表明,焊接热输入的增加(从22.5kJ/cm至25.7kJ/cm)使得等离子弧焊接头侧焊缝组织变得粗大,Fe、Cr、Ni等元素从焊缝到热影响区呈现上升的趋势,但较大的焊接热输入下Fe、Cr、Ni等元素的分布更加陡峭。
填丝氩弧焊接头侧随着焊接热输入的升高,焊缝及熔合区中的δ铁素体分布更加均匀,从焊缝到热影响区Fe、Cr、Ni等元素波动较小。
PAW+TIG组合焊接头的抗拉强度达到761MPa,氩弧焊接头侧显微硬度的分布从焊缝中心到母材呈先升高后降低的趋势,等离子弧焊接头侧的显微硬度分布由焊缝中心到母材呈下降的特点。
PAW+TIG组合焊接头应变强化后,接头各个区域(特别是焊缝和热影响区)发生了应变诱发马氏体转变,但由于各区域组织成分的不同,致使应变诱发马氏体转变存在很大差异。
应变强化前焊缝区的组织主要由奥氏体和δ铁素体(蠕虫状、骨架状等)组成,应变强化后焊缝区的晶粒有沿着拉伸方向被拉长的趋势,可观察到有平行交叉排列的马氏体在奥氏体晶粒内形成,但这种转变只在局部区域观察到,EDS点成分测试结果显示形变诱发的马氏体相和奥氏体相中的主要元素含量没什么变化,马氏体相变是无扩散型相变;熔合区由未混合区和半熔化区组成,应变强化后熔合区也有少量的形变马氏体生成,并且主要分布在熔合区边缘附近即半熔化区。
压力容器设计中的焊接工艺与接头设计研究
压力容器设计中的焊接工艺与接头设计研究摘要：焊接工艺和接头设计对于压力容器的安全运行至关重要。
在压力容器的设计中，合适的焊接工艺和接头设计能够确保容器的强度和密封性，以应对内部和外部的巨大压力。
研究焊接工艺和接头设计是保障压力容器安全的重要课题。
关键词：压力容器设计；焊接工艺；接头设计引言随着工业化进程的不断加速和技术的不断发展，压力容器的使用已经广泛普及。
焊接工艺和接头设计作为压力容器制造过程中关键的环节，对于提高容器的质量和安全性起着决定性的作用。
深入研究焊接工艺和接头设计是当前工程领域中亟待解决的重要问题。
1焊接在压力容器设计中的重要性和作用焊接是将两个或多个金属连接在一起的方法，通过熔化金属并让其冷却以形成坚固的连接。
压力容器制造中，焊接技术必须得到精确的控制和应用，以确保容器的安全性和功能性。
焊接在压力容器的制造中起到了连接和密封的作用。
通过焊接将容器的不同部分连接在一起，可以形成一个完整的、具备耐压能力的结构。
焊缝的强度取决于焊接技术的质量，焊接工艺必须严格符合相关标准和规范，以确保焊缝的牢固性和密封性。
只有确保焊接的质量和可靠性，才能保证压力容器在工作过程中不会发生泄漏和破裂，从而确保人员和环境的安全。
焊接在压力容器设计中还承担了承载和抗压的重要任务。
在设计和制造过程中，焊接连接处必须能够承受所需的压力和荷载。
在材料选择和焊接工艺中，需要考虑焊缝的强度和韧性，以保证焊接部位不会出现断裂或变形。
对于高温高压容器来说，焊接的质量更加关键，必须进行合适的前热、后热处理和焊后热处理，以提高焊缝的强韧性，增强容器的承载能力。
焊接还能够提高压力容器的耐腐蚀性和耐久性。
正确的焊接工艺和合理的焊材选择可以降低焊接区域的应力和变形，减少应力集中，延长容器的使用寿命。
焊接可以在容器的内部和外部形成一层保护氧化层，防止金属表面的腐蚀和氧化。
可以提高容器对恶劣环境的抵抗能力，确保容器长时间稳定地运行。
2压力容器设计中的焊接工艺与接头设计2.1压力容器设焊接工艺的选择与研究焊接是一项重要的工艺，用于连接金属材料。
Q345R+S30408复合钢板焊接工艺分析
焊接时， 奥 氏体 焊缝 金属 与 珠光 体母 材 金属 之 间 ． 由 于 珠 光 体 母 材 的 稀 释 作 用 ， 往 往 在 焊 接 接 头 的 过 渡 区 产 生 脆 性 马 氏 体 组 织 ， 即 在 珠 光 体 钢 一 侧 融 合 区 附
近 形 成 一 个 窄 的低 塑 性 带 ， 宽 度 一般 为 ０ ． ２ ～ ０ ． ６ ｍｍ ． 其
≤ ０ ． ３
采 用 线 膨 胀 系 数 与 珠 光 体 钢 较 接 近 的镍 基 焊 条 且 塑 性 较好 的焊条 ， 可使 热 应力 集 中在 不锈 钢 一侧 熔合 线 处 ． 也 使 奥 氏 体 不 锈 钢 的 塑 性 变 形 能 力 增 强 ， 减 小 热 应 力 徐鸿本． 机床夹具设计手册 ［ Ｍ］ ． 沈 阳： 辽 宁科 学 技 术 出 版
表3焊接工艺参数4检测焊接焊接焊接材电源焊接电焊接电焊接速度层次方法料ram极性流a压vmmrain按gb1511999管壳式换热器hg20584201l基层sawhiomnsi440dcep6406803438300钢制化工容器制造技术要求gb1502011压力容基层smawj5o744dcep1601802230160300器焊缝经过外观和rt检测全部合格力学性能基层smawj50744dcep180200223218o一350均达到要求水压试验完全达到要求5
１ 焊 接 性 分 析
某 厂 为大 型 化 工 企业 制作 的再 生塔 底 重 沸器 ， 壳
化 学 成 分 和 组 织 不 同 于 焊 缝 。 它 的存 在 容 易 导 致 焊 接
裂纹， 应 选 用 高 镍 合 金 的焊 条 来 减 少 脆 性 交 界 层 宽 度 。
１ ． ２ 碳 扩 散
S30408不锈钢小孔型TIG_焊接头组织与性能分析
小孔型TIG 焊是2000年左右出现的一种大电流TIG 焊接新技术，其原理是通过大电流形成的电弧压力与熔池液态金属的表面张力相平衡形成小孔，从而实现深熔焊接。
该焊接方法可以实现3-12mm 不锈钢、3-16mm 钛合金以及3-8mm 低合金钢的单程全熔透焊接成型，且无需填丝、无需开坡口。
小孔型TIG 焊电弧很集中，形成类似于等离子和激光焊的效果。
小孔型TIG 焊由于不需要填丝，接头全部由母材组成，消除了夹渣、气孔以及许多焊接工艺常见的其它缺陷，在极大提高焊接效率的同时，保证了焊接质量。
因其显著的高效性特点，在工程中具有巨大的应用价值。
近几年，该技术已逐步应用于管道组焊、薄壁压力容器组焊等工业领域[1]。
S30408是不锈钢压力容器的常用钢种，目前国内同材质压力容器主要采用的焊接方法为钨极氩弧焊、焊条手工焊、埋弧焊，存在焊接质量控制困难，效率低等特点。
本文针对30408不锈钢小孔型TIG 焊接头的力学性能和组织特性进行研究，为国内同类材料的压力容器制造提供基础数据。
一、试验方法试验所用母材为国产S30408奥氏体不锈钢，不填丝焊接，母材成分见表1。
试板尺寸为500mm ×120mm ×12mm ，采用小孔型TIG 焊进行单程全熔透一次性焊接，焊接工艺参数见表2。
焊后参照NB ／T 47014--2011《承压设备焊接工艺评定》进行拉伸、弯曲、晶间腐蚀性能测试，并使用金相显微镜对焊接接头进行宏观、微观显微组织进行分析。
二、试验结果分析1.焊缝成形分析。
图1为小孔型TIG 焊焊缝成形照片。
由于小孔型TIG 焊采用大电流焊接，焊接过程中电弧直接穿透工件，在电弧吹力、表面张力和重力的共同作用下，形成稳定的小孔效应，实现单面焊双面成型。
焊道正面宽度为10mm ，背面宽度为2mm ，由于背面熔透宽度小，这对焊接时钨极与焊缝的对中程度和焊缝装配间隙要求较高。
一般要求钨极与焊缝对中偏差不超过0.5mm ，焊缝装配间隙不超过1mm 。
压力容器的焊接(毕业设计)
压力容器的焊接摘要众所周知，压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。
而由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，因此世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。
同样的，对于它的生产要求也不能放松。
焊接作为压力容器生产的主要环节，可谓是重中之重。
本文从压力容器焊接接头设计、压力容器焊接材料的选择及常用的焊接方法等方面简单地介绍了压力容器焊接方面的基础知识。
基于手工电弧焊设备简单、工艺灵活及对各种刚适应性强等特点，手工电弧焊成为压力容器最主要的焊接方法，本文详细的介绍了手工电弧焊在压力容器焊接中的应用及常见的焊接缺陷和预防方法。
关键词：压力容器，手工电弧焊，石油化工，焊接方法PRESSURE VESSEL OF WELDINGABSTRACTWith the high-speed development of national economy, oil chemical industry and products by the extensive use of air, large capacity pressure container storage tank of low temperature low pressure liquid is regarded as the priority development of production important products. The use of pressure vessel is very extensive. It is in the oil industry, the energy industry, scientific research and military industry and so on the economy in each department plays an important role in the equipment. According to the pressure of pressure vessels are rated: low pressure containers, medium voltage containers, high pressure vessel and ultrahigh pressure container.I do this topic discussion is medium voltage containers (code M 1.6 MPa than p < 10.0 MPa) welding process design.Based on manual arc welding equipment simple, flexible and to all sorts of technology just strong adaptability and other characteristics, this paper I used manual electric arc welding and Choose model ZGX-300 rotary dc machines. The welding structure, from bottles of welding joint structure design, welding materials selection principle of all-round expounded on medium voltage vessel welding process design and introduces mainly the manual arc welding range of knowledgeKEY WORDS: Medium pressure vessure，Manual arc welding，Pressure vessel，Bongding technolgy目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)第1章压力容器及其焊接接头的结构设计 (3)1.1 压力容器简介 (3)1.2 压力容器焊接接头分类 (4)1.3 压力容器焊接坡口 (5)1.3.1 选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素： (5)1.3.2 焊接接头和坡口的设计 (5)第2章压力容器焊接材料的选择原则 (6)2.1 压力容器焊接材料的选择原则 (6)2.1.1 选择焊接材料等强性原则 (6)2.1.2 对工艺因素的考虑 (6)2.1.2按不同焊接方法的特点选择材料 (6)2.1.3 合理的经济性 (6)2.2 电焊条的选择 (7)2.2.1 16MnR钢焊条选用的焊条牌号及直径 (7)2.2.2 焊丝和焊剂的选择 (7)第3章压力容器焊接方法及特点 (8)3.1 埋弧自动焊 (8)3.2 氩弧焊 (9)3.3 手工电弧焊 (9)第4章压力容器手工电弧焊工艺 (11)4.1 手工电弧焊的工作原理 (11)4.1.1 手工电弧焊的形成过程 (11)4.1.2 影响焊接电弧稳定的因素 (12)4.2 弧焊电源的选用 (12)4.2.1 电源 (13)4.2.2 旋转式直流电弧机 (13)4.3 手工电弧焊的焊接工艺 (14)4.3.1 焊接工艺参数的选择 (14)4.3.2 焊接操作技术 (17)4.4 准备工作 (18)4.5 焊接工艺参数 (19)结论 (20)谢辞 (21)参考文献 (22)前言压力容器的用途十分广泛。
关于压力容器环缝封底焊接技术的探究
这 就 需要 焊接 单位 参数 制定 较 大 。 压 力容 器 生产 企业 工 电弧焊作为主要方法 ，例如压力容器 内所应用到 主要对 电弧穿透能力进行 的蒸 汽导 管 或 者 是 汽包 等 ，这 些 元 件全 部 都 是 通 过 在对脉冲参数设定过程 中， 确定 ， 脉 冲频 率 数 学 方程 式 应 该 为 ／ ’ ＝１ ／ ｔ ； 脉 冲宽 度 手 工 电弧焊 进 行封 底 。 ｌ ／ ｔ ； 脉 冲能 量转 化方 程 式应该 为 ： 蒸 汽 导管 内 壁厚 底 大 约 为 ７ ０ ｍｍ，材料 型 号 为 数 学 比值 应该 为 ｔ ｘ ２ ０ ｃ ｒ Ｍ ０ ｗＶ１ ２ ｌ ，半 径 为 １ ８ ４ ｍ ｍ． 压 力 容 器 内集 箱
过程 中所 需 要 的平 均 电压 ； 厶表示 电弧 在 焊接 过 程 中
汽 包 内壁 厚 度 大 约 为 ８ ０ ｍ ｍ， 材 料 型 号 为 所 需 要 的平 均 电流 。 ． １ ． １ 焊 接 电流 Ｂ ＨＷ３ ５ ． 汽包 在 焊 接 过 程 中 ， 内部 焊 条 型号 为 结 ６ ０ ７ ２ 焊 接 电弧 所 具 有 的穿 透 能 力 与 焊 接 电 流之 间有 低氢 ， 外部焊条型号为 ０ ８ Ｍ ｎ ２ Ｍｏ ．
《 装备制造技术） ） ２ ｏ １ ７ 年第 ０ ４ 期
程 中能 够 形 成 等离 子 小 孔 。等离 子 在 运 动 过 程 中会 冲， 才 能够充 分发 挥 出脉 冲焊接 所具 有 的优势 。
摘 要： 在分析研 究 中， 对 国内外 压力容器环缝封 底焊接技 术进 行 了分析研 究 ， 了解压 力容器环缝封 底焊接技 术对 焊缝
成形 所造成的影响 ， 希望能够真正发挥 出环缝封 底焊接技术在压 力容器 内的作用。
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云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院机械电子工程学院毕业论文（设计）课题 S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接工艺研究教研室专业班级学生姓名学号导师姓名职称201 年月日目录摘要...... .. (I)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 压力容器基本要求及存在问题 (2)1.2.1 压力容器基本要求 (2)1.2.2 压力容器焊接中存在的问题 (2)1.3 本论文的主要研究问题 (3)第2章S30408不锈钢焊接性 (4)2.1 S30408成分及性能 (4)2.2 S30408焊接性 (5)2.3 本章小结 (5)第3章S30408焊接工艺 (6)3.1 焊接方案 (6)3.2 焊接设备及材料 (6)3.2.1 手弧焊设备及材料 (6)3.2.2 埋弧焊材料及设备 (7)3.3 焊接工艺 (9)3.3.1 焊接参数选择 (9)3.3.2 焊接工艺流程 (10)3.3.3 焊接注意事项 (12)3.4 本章小结 (12)第4章焊后检测 (13)4.1 焊后检验意义 (13)4.2 力学性能试验 (13)4.2.1 拉伸试验 (13)4.2.2 弯曲试验 (14)4.2.3 冲击试验 (15)4.3 X射线探伤 (16)4.3.1 X射线探伤仪器及设备 (16)4.3.2 试样制备 (17)4.3.3 试验结果及分析 (17)4.4 本章小结 (17)结论 (18)致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献 ................................................................................. 错误！未定义书签。
摘要压力容器多数在高温高压下运行，必须要承受较高的载荷。
因此，要求压力容器的焊缝和热影响区必须具有较高的强度、足够的冲击韧性和很高的耐热性，并且保证焊接接头无裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
本课题研究的是压力容器中的不锈钢压力容器的焊接，其母材为S30408不锈钢。
因此，如何制定合理的焊接工艺，以解决S30408中的焊接缺陷问题，获得强度高，塑性、韧性好的优质S30408焊接接头，就成为压力容器生产制造过程中必须解决的关键技术问题。
不锈钢因为其特有的一些工艺性能，现如今在压力容器的制造中占的比重越来越大。
我们要想做好不锈钢压力容器的生产制造，保证所生产不锈钢压力容器的质量，避免发生事故，就必须对不锈钢压力容器的焊接工艺有一个全面清楚的认识，对焊接过程中所出现的问题有一个好的解决办法。
通过针对S30408不锈钢压力容器的封头环缝焊接工艺研究，确定S30408不锈钢压力容器环缝焊接所用的焊接方法、焊接电流、焊接电压以及所选用的焊条、焊丝型号等。
通过焊后的拉伸试验、弯曲试验和冲击试验以及X射线探伤检测确定S30408的焊接性和所制定的焊接工艺的正确性。
本论文对S30408不锈钢的焊接性研究和试验分析结果具有一定的理论研究价值和工程应用价值。
关键词压力容器；S30408钢；手弧焊；埋弧焊第1章绪论1.1研究背景有资料表明，目前我国压力容器供方市场已有2700余家，已构成规模大，装备强，覆盖面广，技术力量强，素质高的生产厂家。
并且我国已形成ASME产品协作网，中小压力容器厂商联合会，已创建压力容器协会，这均是很有前景的横向联合的行业协会团体。
我国的压力容器标准化体系是随着压力容器行业的逐步发展而形成的，从总体上体现了当前压力容器行业的技术水平和管理水平。
其中既有参照先进工业国家的相应标准而制订的技术内容，也有根据自身国情和总体技术水平而建立起来的技术内容。
经过几十年的工业生产检验，证明对于压力容器产品的质量控制和安全使用起到了极为关键的作用。
目前世界各工业国家在压力容器标准化中投入大量的人力物力，特别是对于本国标准如何达到国际标准并使本国的标准技术内容成为国际标准的相应内容。
在此情况下，我国必须在基于本国标准的前提下，向国际标准看齐，在压力容器的生产和检验上做出相应的努力，才能使中国的标准以及压力容器行业的技术和管理水平赶上世界先进水平。
通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系；按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
压力容器（如图1-1所示）是承受内外压力的设备，具有多种结构形式，基本组成由壳体、封头、接管、支座等构成，这些部件均需要通过焊接组装成为一个整体。
因此，焊接过程是压力容器生产制造过程的核心内容。
压力容器作为国民经济生产中的重要的特种设备，可分为石油化工容器、核反应堆压力容器和核电站锅炉三大类。
虽然大量应用高强钢，但压力容器的焊接还仍然以埋弧自动焊[1]、电渣焊、手工电弧焊和堆焊为主，窄间隙焊接和药芯焊丝气体保护焊为辅。
目前，在各个制造厂，压力容器环缝一般采用埋弧自动焊，纵缝采用电渣焊，而各种接管与筒体的焊接基本上还是采用手工电弧焊。
图1-1 压力容器1.2压力容器基本要求及存在问题1.2.1压力容器基本要求压力容器设计的最主要特点是根据使用条件选择合适的钢种，并提出相应的技术要求，以保证压力容器在制作和使用过程中达到不裂和不脆的要求。
不裂即在制造和使用过程中不出现裂纹。
不脆保证压力容器在制造和使用过程中钢材和焊接接头具有足够的韧性和抗断裂能力。
压力容器多数在高温高压下使用，需要承受很强的载荷。
因此，对压力容器的焊接接头提出了更高的要求。
这些要求主要反映在两个方面：一是焊缝金属和热影响区除了具有一定强度、刚度和一定冲击韧性外，还必须要求有耐久性和密封性；二是要求焊接接头无裂纹等缺陷。
1.2.2压力容器焊接中存在的问题虽然压力容器生产厂家在压力容器的生产过程中积累了丰富的经验，但严格来说，还存在不少的问题。
焊接质量问题主要有两个方面：一是焊缝金属和焊接接头的机械性能不符合焊接要求：二是在焊接区存在裂纹等缺陷。
机械性能的薄弱环节会降低热影响区的冲击韧性和焊接接头在高温下的抗拉强度。
造成机械性能不合格的因素很多，母材原始性能偏低或勉强合格往往是导致机械性能，特别是使抗拉强度出格的主要因素。
焊缝金属和焊接接头的裂纹是影响压力容器运行的最大危害，也是压力容器焊接面临的最主要的技术问题。
美国俄亥俄州煤气公司液化天然气贮存的三台17.4 m的焊接球罐，由于焊接裂纹的扩展，突然发生爆炸，酿成大火，死亡128人，损失680万美元。
在国内，据国家质量监督局统计，我国在2003年一年时间内，共发生各类爆炸事故144起，直接经济损失达1486.33万元。
2002年发生锅炉、压力容器和压力管道事故117起，直接经济损失2552.4万元。
其中大部分原因是因裂纹所致。
1.3本论文的主要研究问题本论文主要是了解S30408的焊接性，然后制定焊接方案，选择焊接材料及设备。
制定焊接工艺，包括焊接参数的选择，焊接流程及注意事项。
最后是焊接检测，包括力学性能测试和X射线探伤，通过试验结果分析得到结论。
第2章S30408不锈钢焊接性2.1S30408成分及性能S30408是美国的不锈钢牌号[2]，我国与之对应的钢新牌号是06Cr19Ni10，旧牌号是0Cr18Ni9。
该钢具有优良的不锈耐蚀性能，优良的冷热加工成型性能，较好的低温性能和良好的焊接性能。
金属焊接性[3]是金属材料对焊接加工的适用性。
主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
金属焊接性分为工艺焊接性和使用焊接性。
工艺焊接性是指特定的材料在指定工艺条件下形成优质焊接接头的能力；使用焊接性是指形成的接头适应使用要求的程度，两者都是材料在焊接过程中冶金行为发展变化的结果。
随着新的焊接方法的不断涌现，材料制造工艺的不断完善和新材料的出现，以及生产应用对结构越来越高的性能要求，金属焊接性问题不断涌现，因此，金属焊接性仍是生产和研究中极为重要的课题。
钢材的焊接性主要取决于它的化学成分。
随钢材强度级别的提高，其焊接性变差。
焊接性变差一般表现在两个方面：一是焊接过程中焊缝熔敷金属的各种冶金缺陷；二是焊接过程中材料和性能的变化。
对于不锈钢材料的焊接[4]，由于在焊接和使用过程中必须考虑焊接成分及焊接性问题，工程设计上大多采用相同成分或相近成分的不锈钢焊接。
S30408不锈钢的化学成分如表2-1所示。
表2-1S30408不锈钢的化学成分C,% Si,% Mn,% S,% Ni,% Cr,% Mo,%0.08 0.75 2.00 0.030 8.00~10.50 18.00~20.00 —S30408不锈钢的力学性能如表2-2所示。
表2-2S30408不锈钢力学性能σb,Mpa σ0.2,Mpa δ, % ψ, % 硬度，HBW≥205 ≥520 ≥40 ≥60 ≤1872.2S30408焊接性S30408不锈钢不但具有优良的腐蚀性、耐热性和力学性能，而且焊接性也好。
但是，如果焊接材料或焊接工艺选择不当，也会产生很多问题。
其中经常遇到的是焊接接头的晶间腐蚀和应力腐蚀问题和焊缝金属产生热裂纹问题。
S30408不锈钢焊接接头易在焊缝区、母材敏感区等部位产生晶间腐蚀。
为防止晶间腐蚀应尽量降低碳含量，使用碳含量低的焊材，采用较小的焊接热输入或加快冷却速度。
应力腐蚀开裂是在拉应力和腐蚀的共同作用下产生的开裂。
S30408不锈钢导热性差，线膨胀系数大，焊接残余应力较大。
因此应尽量降低焊接残余应力、拉应力和严格控制层间温度。
焊接时极易产生热裂纹，这是因为焊缝金属结晶期间存在较大拉应力，加之导热系数差和线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却的条件下，焊接接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。
所以应该严格控制焊缝的有害物质，采用较小的焊接热输入。
2.3本章小结在焊接前首先要知道所焊接板材的焊接性。