压力容器焊接工艺

压力容器焊接工艺（一）、焊前预热正式施焊前应检查焊接装配是否符合规定。

图纸及工艺文件要求工件预热时，应对工件进行预热。

预热温度由工艺评定确定或参照NB/T47015-2011执行。

预热在坡口两侧均匀进行。

一般宽度每侧不得小于100mm，严防局部过热。

（二）、焊后热处理1、作用：保证装备的质量、提高装备的安全可靠性、延长装备寿命。

2、目的：松弛焊接残余应力、稳定结构形状和尺寸、改善母材、焊接接头和结构件的性能（①软化焊接热影响区、②提高焊缝的延性、③提高断裂韧性、④有害气体扩散和逸出、⑤提高蠕变性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能等）3、规范加热温度：最主要的工艺参数，相变温度以下，低于调质钢的回火温度30-40℃，同时避开钢材产生再热裂纹的敏感温度。

保温时间：工件厚度选取焊件保温期间，加热区内最高与最低温差不大于65℃升温速度：焊件温度均匀上升，厚件和形状复杂构件应注意缓慢升温。

升温速度慢使生产周期加长，有时也会影响焊接接头性能。

冷却速度：过快造成内应力过大，甚至产生裂纹进、出炉温度：过高与加热、冷却速度过快结果类似4、方法-炉内热处理加热燃料：工业煤气、天然气、液化气、柴油整体热处理：条件允许的情况下优先采用优点是被处理的焊接构件、容器温度均匀，比较容易控制，消除残余应力和改善焊接接头性能较为有效，并且热损失少。

需要有较大的加热炉，投资较大。

分段加热处理：体积较大，不能整体进炉时，局部区域不宜加热处理重复加热长度应不小于1500mm。

炉内部分的操作应符合焊后热处理规范，炉外部分应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。

5、方法-炉外热处理被处理的装备过大，或因各种原因不能进行炉内热处理时，只能在炉外进行热处理加热方法：工频感应加热法、电阻加热法、红外线加热法、内部燃烧加热法整体焊后热处理：不能进入加热炉的大型装备，在安装现场组焊后，将其整体加热、保温而进行的热处理局部焊后热处理：对装备的局部，如焊接区域、修补焊接区域或易产生较大应力、变形的部位进行局部加热6、炉外整体焊后热处理注意问题①由于把底座上面的装备整体加热，考虑到热胀冷缩产生的变形和热应力，必须防止对本体结构、支撑结构、底座等产生不利影响②由于对大型装备进行加热，采用的热源，均匀加热所需的循环、搅拌装置以及炉外产生的热量等问题都应特别注意其安全保护措施③为提高热效率和保证温度均匀，对大型装备必须有良好的隔热保温措施④整体炉外焊后热处理与整体炉内焊后热处理相比较，要做到均匀加热比较困难，为确认整个装备的加热工艺情况是否达到工艺要求，应注意有足够数量且正确配置的温度检测设备，以保证热处理效果7、炉外局部焊后热处理注意问题①局部加热由于温度的分布不均匀、温度梯度较大而容易产生较大的热应力，为了尽量减少这种热应力造成的不利影响，加热的范围可以考虑尽量对称②容器环焊缝的加热带宽度应至少包括焊缝边缘两侧各3倍壁厚的宽度，管子对接焊者为2倍③尽量减少加热区与非加热区域之间的温度梯度差，温度梯度过大时，可能产生残余应力和变形。

加热温度不宜过高，适当放慢加热速度和冷却速度。

纵焊缝或复杂部件的焊缝宜在容器组焊前进行整体热处理④保温期间应控制加热带中央相当其一半宽度的范围内的温度达到规定的保温温度和允许的温度偏差。

同时，在加热带边缘测得的温度应不低于保温温度的1/20为此，应在加热带外和/或焊缝内侧设置足够宽度的保温带，以防止有害的温度梯度。

保温带的宽度应为加热带宽度的1倍以上⑤采用热电偶测温时，安排好热电偶安装的位置、数量以及与被测表面接触良好，是保证焊后热处理效果的重要条件7、条件-容器及受压组件符合下列条件之一者，应进行焊后热处理钢材厚度符合以下条件者应进行焊后热处理。

碳素钢、07MnCrMoVR厚度大于32mm （如焊前预热100℃以上时，厚度大于38mm)；16MnR及16Mn厚度大于30mm（如焊前预热100℃以上时，厚度大于34mm)；15MnVR及15MnV厚度大于28mm（如焊前预热100℃以上时，厚度大于32mm)；任意厚度的15MnVNR,18MnMoNbR,13MnNiMoNbR、15CrMoR、14CrIMoR、12Cr2MoIR、24MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mol和1Cr5Mo 图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器图样注明有应力腐蚀的容器，如盛装液化气、液氨等容器。

（三）、焊接材料选用应根据母材的化学成分，力学性能，焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过实验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。

相同钢号相焊的焊缝金属：①碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝保证力学性能，控制抗拉强度上限②铬钼低合金钢的焊缝保证化学成分和力学性能，控制抗拉强度上限③低温用低合金钢的焊缝保证力学性能，特别保证夏比低温冲击韧性④高合金钢的焊缝应保证力学性能和耐腐蚀性能⑤不锈钢复合钢板基层的焊缝保证力学性能，控制抗拉强度的上限；复层焊缝保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。

不同钢号相焊的焊缝金属：①碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属保证力学性能。

推荐采用与强度级别较低的母材相匹配的焊接材料②碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝应保证抗裂性能和力学性能。

推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料③焊接材料须有产品质量证明书，符合相应标准的规定，满足图样技术要求，进厂时按规定验收或复验，合格后方准使用常用焊接材料的选用原则：碳素钢——等机械性能不锈钢——等化学成分Cr、Mo耐热钢——等机械性能+等化学成分（四）、常用焊接方法及其焊接工艺一、手工电弧焊焊接工艺1、基本原理手工电弧焊是利用电弧放电(俗称屯弧燃烧)所产生的热量，将焊条与工件熔化，冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的过程。

在工件与焊条两极之间的气体介质中持续强烈的放电现象称为电弧。

2、设备(1)焊机：孤焊变压器(交流电焊机)、弧焊发电机(直流电焊机)、弧焊整流器。

选择弧焊设备首先要考虑的是焊条涂层(药皮)类型和被焊接头、装备的重要性。

(2)焊钳,焊接电缆：选择焊钳,焊接电缆主要考虑的是允许通过的电流密度焊钳要绝缘好，轻便。

焊接电缆应采用多股细铜线电缆,电缆截面可根据焊机额定焊接电流(如表)选择,电缆长度一般不超过30米(3)面罩：是防止焊接时的飞溅,弧光及其辐射对焊工的保护工具,有手持和头盔式,面罩上的护目遮光镜片可按表选择(4)焊条的选择原则①考虑母材的力学性能和化学成分焊接低碳钢和低合金结构钢时，应根据焊接件的抗拉强度选择相应强度等级的焊条，即等强度原则；焊接耐热钢、不锈钢等材料时，则应选择与焊接件化学成分相同或相近的焊条，即等成分原则。

②考虑结构的使用条件和特点对于承受动载荷或冲击载荷的焊接件，或结构复杂、大厚度的焊接件，为保证焊缝具有较高的塑性和韧度，应选择碱性焊条③考虑焊条的工艺性对于焊前清理困难，且容易产生气孔的焊接件，应当选择酸性焊条3、焊接规范的选择焊接参数：为保证焊接质量而选定的参数焊接规范：焊接工艺过程中所选择的各个焊接参数的综合基本的焊接规范：焊接电流、焊接电弧电压、焊接速度（单位时间内焊接的焊缝长度）、焊接线能量、焊条（埋弧焊为焊丝）直径、多层焊的层数、焊接冷却时间、焊接预热温度等。

焊条直径：根据焊工件的厚度选择，还要考虑接头形式、焊接位置、焊接层数等影响焊接电流：最主要工艺参数，焊接质量关键。

根据焊条直径来选择焊接电流范围，同时还要考虑板厚、接头形式、焊接位置、施焊环境温度、工件材质等因素。

适当采用较大的焊接电流，提高生产效率。

焊接电弧电压：电弧长度决定电弧过长不稳定、熔深浅、熔宽增加，易产生咬边等缺陷，空气易侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条、电能，效率低。

尽量采用短弧焊接，电弧长度一般为2~6mm。

焊接速度：保证焊缝熔透，尽量采用较大的焊接速度（可达60-70cm/min）焊条层数：n=δ/d焊接线能量：焊接低碳钢时，没有具体规定焊接线能量的大小。

焊接低合金钢、不锈钢等，焊接线能量过大，接头性能可能不合格；太小时，对一些钢种易产生裂纹。

焊接冷却时间：利用钢的焊接连续冷却组织转变图(CCT图）、线算图来确定焊接工艺参数4、手工电弧焊的特点(1)设备简单、应用灵活方便。

(2)劳动条件差、生产率低、质量不稳定。

(3)手工电弧焊，由于其设备简单、操作方便、适合全位焊接等特点，在装备制造中是一种应用广泛的焊接方法。

二、埋弧自动焊焊接工艺1、原理简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法。

2、设备(1)埋弧焊电源：直流（弧焊发电机或弧焊整流器）、交流（弧焊变压器）或交直流并用。

直流电源电弧稳定，常用于焊接工艺参数稳定性要求较高的场合。

小电流范围、快速引弧、短焊缝、高速焊接。

直流正接（焊丝接负极），焊丝的熔敷率高；直流反接，焊缝熔深大。

交流电源焊丝的熔敷率和焊缝熔深介于直流正接和直流反接之间，而且电弧的磁偏吹小。

多用于大电流埋弧焊和直流磁偏吹严重的场合。

交流的空载电压在65V以上。

为进一步加大熔深、提高生产率，多丝埋弧自动焊得到了越来越多的应用。

应用较多的是双丝和三丝埋弧自动焊，电源可采用直流、交流或交、直流并用，电源的选用及连接有多种组合方式。

(2)焊机分类：半自动焊机和自动焊机半自动焊机的焊接速度是由操作者来控制自动焊机完成送丝速度+焊接速度的调节埋弧自动焊的关键：送丝速度=焊接速度辅助设备：为调整焊接机头与工件的相对位置使接头处在最佳施焊位置，或为达到预期的工艺目的(3)辅助设备焊接夹具：使被焊工件能准确定位并夹紧，以便焊接。

可减少或免除定位焊缝，也可减少焊接变形，并达到其他工艺目的。

焊接夹具常与其他辅助设备联用。

工件变位设备：使工件旋转、倾斜，处于最佳施焊、装配位置等，保证焊接质量、提高生产效率、减轻劳动强度。

有滚轮架、翻转机、万能变位装置等。

焊机变位设备：将焊接机头准确地送到待焊位置。

大多与工件变位机、焊接滚轮架等配合工作，完成各种形状复杂工件的焊接。

其基本形式有平台式、悬臂式、伸缩式、龙门式等焊缝成形设备：为防止熔化金属流失、烧穿，并使焊缝背面成形，经常在焊缝背面加衬垫。

常用设备有铜垫板和焊剂垫。

焊剂垫有用于纵缝和环缝的两种形式焊剂回收输送设备：自动回收并输送焊接过程中的焊剂(4)焊剂熔炼焊剂：按配方比例称出所需原料→干混均匀→结化→注入冷水或激冷板→粒化→干燥、捣碎、过筛烧结焊剂：各种粉料组分混合均匀→加水玻璃调成湿料→750~1000℃烧结→破碎、过筛陶质焊剂：烧结焊剂的湿料→制成一定尺寸颗粒→350~500℃烘干(5)焊丝实芯焊丝：将热轧线材拉拔加工生产制造工艺成熟、质量好。