中压容器焊接工艺设计方案说明书
焊接工艺课程设计任务书
内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密封容器。早期主要用于化学工业，压力多在10兆帕以下。合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器的压力达100兆帕以上。随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。20世纪60年代开始，核电站的发展对反应堆压力容器提出了更高的安全和技术要求，从而促进了压力容器的进一步发展，广泛应用于各工业部门。压力容器主要为圆柱形，也有球形或其他形状。根据结构形式，可分为多层式压力容器，绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器和厚板卷焊式压力容器等。大多数压力容器由钢制成，也有的用铝、钛等有色金属和玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器在使用中如发生爆炸，会造成灾难性事故。为了使压力容器在确保安全的前提下达到设计先进、结构合理、易于制造、使用可靠和造价经济等目的，各国都根据本国具体情况制定了有关压力容器的标准、规范和技术条件，对压力容器的设计、制造、检验和使用等提出具体和必须遵守的规定。
第一章中压容器结构设计
1.1 容器DN的确定 (4)
1.2 容器壁厚n的计算 (4)
1.3容器封头的设计 (4)
1.4 容器筒体长度H的计算 (4)
第二章中压容器附件的设计
2.1人孔的设计 (5)
2.2 视镜的设计 (6)
2.3 进液口、出液口、液面计的设计 (7)
2.4 容器支座的设计 (8)
第三章中压容器焊接生产的备料工艺
3.1 钢材的预处理 (9)
3.2 画线、放样与下料 (9)
3.3 弯曲与成形 (10)
3.4 焊接接头的设计 (11)
第四章部件装配与焊接工艺
4.1 材质1Cr15的分析 (15)
4.2 筒节的装配与焊接 (16)
4.3 筒体与封头的装配和焊接 (17)
4.4 人孔的装配与焊接 (18)
4.5 工艺接管的装配与焊接 (19)
4.6 视镜的装配与焊接 (20)
4.7 支座组焊 (21)
第五章焊接变形矫正 (22)
第六章致密性检验
6.1水压实验 (23)
6.2 气压实验 (23)
6.3 产品焊接试板的力学性能检验 (23)
第七章成品涂装和包装入库 (24)
参考文献 (25)
第一章中压容器结构设计
1.1 容器DN的确定
将容器视为筒体，取L/DN=4
由V=<π/4）DN2L得：πDN3=500，所以DN=5.42，圆整得：DN=5500mm 1.2 容器壁厚n的计算
工作压力p=3.2MPa
焊缝系数φ=1<全焊透，100％无损探伤）
钢板负偏差C1=1.3，腐蚀裕量C2=1
所以厚度附加量C=C1+C2=1.3+1=2.3
由文献【1】191页表4-2查得：1Cr15的=345MPa，=540MPa
/1.5=230MPa,/3=180MPa
所以，1Cr15的许用应力=180MPa
由公式==3.25500/<21801-3.2）=49.33mm
所以n=+C=49.33+2.3=51.63mm，圆整得：n=52mm
1.3容器封头的设计
取封头的壁厚与筒体壁厚一致，即封头的壁厚n=52mm
由JB-T4746-2002《钢制压力容器用封头》查得封头的参数如下：
H=1099mm，Af=24.1026㎡，Vf=13.2805m3，h=276mm
封头的结构如图1-1所示
图 1-1
1.4 容器筒体长度H的计算
由公式V=+2Vf=<π/4） H=4<500-213.28）/4<5.5-0.104）2=19.71m，圆整得：H=20m 第二章中压容器附件的设计 2.1人孔的设计 选择回转盖不锈钢人孔 容器V=500m3，工作压力p=3.2MPa，根据HG21596- 1999《回转盖不锈钢人孔》选择突面 图 2-1 图 2-2 表 2-1 配用的补强圈结构如图2-3所示，参数如表2-2所示 外径(mm> 表 2-2 2.2 视镜的设计 根据HGT 21619-1986《视镜标准图》选择视镜II Pg 1.0 Dg 150 标准图号：HG501-86-19，其结构如图2-4所示，材料如表2-3所示，选择不锈钢型，参数如表2-4所示。 图 2-4 表 2-3 表 2-4 2.3 进液口、出液口、液面计的设计 采用 108×10.8无缝钢管，接管与筒体内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG20592 法兰 PL100-1.6 RF 0Cr18Ni10Ti 法兰的结构如图2-5所示，参数如表2-5所示 图 2-5 表2-5 2.4 容器支座的设计 设计容器为卧式，选用鞍式支座。根据JB-T 4712-92 《鞍式支座》选择DN 4000 120°包角轻型带垫板鞍式支座，其结构如图2-6所示，参数如表2-6所示。 图 2-6 1 2 3 4 表 2-6 第三章中压容器焊接生产的备料工艺 3.1 钢材的预处理 钢材的预处理是对钢板、型钢、管子等材料在画线下料之前进行矫正及清理、表面防护等表面处理工作的总称。预处理的目的是为后序加工做好准备。 3.1.1 钢材的矫正 矫正是使材料在加工之前保持一种力学性能良好、有利于零件加工的平直状态。钢材的矫正是钢材进行加工并保证加工质量的前提和基础。钢材的矫正方法分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正四种。本容器结构所选用的钢材厚度是52mm，属于厚板，所以选用机械矫正的方法矫正。 3.1.2 钢材的表面清理 钢材的表面清理，就是清除钢材和零件表面上的锈、油污和氧化物等的一道工序。为防止零件加工过程中再一次被污染，有些零件在表面清理后还要喷保护底漆。常用的表面清理方法有机械除锈法、化学除锈法和火焰除锈法。本容器选用机械除锈法进行清理。 3.2 画线、放样与下料 3.2.1 画线 画线是根据设计图纸上图形和尺寸，准确的按1:1的比例在待下料的零件表面上画出加工界限的过程。画线的作用是确定零件各加工表面的加工位置和余量，使零件加工时有明确的标志；还可以检查零件毛坯是否正确；对于有些误差不大，但仍属不合格的毛坯，可以通过借料得到挽救。画线的精度一般要求在0.25~0.5mm范围内。 3.2.2 放样 放样又叫落样或放大样。它是根据工作图的要求，用1:1的比例，按正投影原理，把构件画在样台或平板上，画出图样。此图叫做实样图，又叫放样图。画放样图的过程叫做放样。对于不同行业，如机械、锅炉、船舶、车辆、化工、冶金、飞机制造等，其放样工艺各具特色，但就其基本程序而言，却大体相同。 3.2.3 下料 下料就是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。一般把下料分为手工下料和机械下料。常用的下料方法主要有：剪切、气割、冲裁、锯割、砂轮切割、克切等。①筒节下料 筒节的划线是在钢板上划出展开图。筒节的展开计算比较简单，即以筒节的平均直径为基准。由于钢板在卷板机上弯卷是受辊子的碾压，厚度会减薄，长度会伸长。因此，下料尺寸应比计算出来的尺寸短一些。筒节展开长按下式计算： L=πDN-△L 式中：L-筒节展开式， DN-筒节外径， △L-钢板伸长量， 通常△L=(0.10~0.12>πDN/ 所以将数据带入公式可得：L=3.145500-18=17252mm≈17.26m 由于单个筒节是由两个半圆筒焊接而成的，因此筒节下料单个钢板的长度为：8630mm，取钢材宽度为4m，所以其具体尺寸为<长宽高）8630400052mm。筒节钢板的下料选择机械剪切下料。常用的机械剪切下料多采用圆板剪和龙门剪板机，而以龙门剪板机的应用最为广泛，通常只能做直线剪切。本次选择的剪板机的型号为：Q11—50 x3200型。其具体参数见下表： ②封头的下料 封头的展开较筒节复杂，有些封头如椭圆封头、球形封头和折边锥形封头，属于不可展开的零件，它们从坯料制成零件后中性层尺寸发生变化，因此这类零件的坯料计算较为复杂。 本结构选择的封头为椭圆形标准封头，其毛坯展开尺寸计算公式为： =1.223DN+2h 式中：-封头冲压成形拉伸系数，通常取0.75 所以，=1.2235500+22760.75=7140.5mm 封头由于其尺寸较大，且其形状为圆形，不能使用龙门剪板机。所以对封头的切割选择火焰切割。 3.3 弯曲与成形 将坯料弯成所需形状的加工方法为弯曲成形，简称弯形。弯形根据坯料温度可分为冷弯和热弯；根据弯形的方法分为手工弯形和机械弯形。在焊接结构制造中，80%~90%的金属材料需进行弯曲与成形加工，例如：压力容器、各种石油塔、罐、球形封头及锅炉的锅筒和管子等。 3.3.1筒体的卷制成形 圆筒形和圆锥形构件，都是采用不同厚度的钢板卷制而成。卷制成形通常在三辊筒或四辊筒卷板机上进行的，实际上是一种弯曲工艺。卷筒可以分为热卷和冷卷。通常对厚度小于60mm的钢板可采用冷卷；本次设计的容器筒体钢板厚度为52mm，因此选择冷卷。卷板机型号为：3WBJ-X605000。其具体参数为： 2 3.3.2 封头的冲压成形 封头成型法主要有冲压成型法、旋压成型、爆炸成型等三种方法。冲压成型就是用水压机或油压机借助冲模把毛坯冲压成所需形状。其成型质量好，生产效率高适用于批量生产。由于冲压过程毛坯塑性变形较大，对于壁厚较大或冲压深度较大的封头，为了提高材料变形能力，保证封头成型质量，一般都采用热冲压成型。由于本次所选用的封头壁厚为5 2mm，壁厚较大，因此封头的冲压成形选用热冲压一次冲压成形。 3.4 焊接接头的设计 焊接接头的设计应遵循以下原则： ①尽可能减少焊缝数量 ②合理安排焊接位置 ③焊缝应避免过密或交叉 ④焊缝应尽量避开最大应力或应力集中处 ⑤焊缝应尽量避开加工面 ⑥不同厚度工件焊接应注意平滑过渡 ⑦应正确选用接头形式 ⑧接头可设计成热源对称形 ⑨尽量使焊接端部角度变缓 ⑩受弯曲作用的焊缝未焊侧不应位于拉应力区 11焊缝位置应考虑操作可达性 12改变焊缝、坡口形式，降低接头应力 13腐蚀介质中的接头，应考虑接头焊缝形式，考虑焊透，考虑热影响区范围 14接头焊缝考虑可检测性 3.4.1 筒节纵向接头的设计 筒节是由钢板卷制而成，其边缘部分由于变形和冷作硬化作用其性能已发生变化，不能满足设计要求，应此需将此区域除去。筒节卷制成形后，按图样规定的筒体名义直径测 量筒节的实际周长，并划二次线，割去余量后按焊接工艺要求加工坡口。筒体的横向接头的焊接采用双面埋弧焊，根据埋弧焊坡口加工要求其坡口形式为带钝边双面Y形坡口，即X 形坡口，采用热切割方法进行开坡口。具体尺寸如图3-1所示： 图 3-1 筒节纵向接头 3.4.2 筒体环焊缝的设计 压力容器筒身环焊缝坡口形式，取决于其壁厚及所选用的焊接工艺方法。对于薄壁容器，壳体环焊缝多采用V形坡口；而对于厚壁容器壳体环焊缝，为了减少焊缝的横截面，通常采用U形坡口。对于此次所设计的容器，属于厚壁型，采用带钝边UY型坡口。其环焊缝包括筒节间对接焊缝和筒体与封头的对接焊缝，都采用相同的坡口形式，采用碳弧气刨的方法进行开坡口。具体尺寸如图3-2所示： 图 3-2 筒体环焊缝 3.4.3 人孔与筒体之间的焊缝设计 由于存在补强圈，所以人孔接管与筒体的焊缝采用带钝边双面J型坡口，补强圈与人孔接管采用I型坡口，补强圈与筒体采用角接接头。J型坡口采用碳弧气刨的方法进行开坡口，I型 坡口在剪板机上剪切加工。具体尺寸如图3-3所示： 图 3-3 人孔与筒体之间的焊缝 3.4.4 进液口、出液口、液面计与筒体之间的焊缝设计 采用带钝边双面J型坡口，采用碳弧气刨的方法进行开坡口。具体尺寸如图3-4所示： 图 3-4 进液口、出液口、液面计与筒体之间的焊缝 3.4.5 视镜与人孔之间的焊缝 采用角接的方式焊接。具体尺寸如图3-5所示： 图 3-5 视镜与人孔之间的焊缝 第四章部件装配与焊接工艺 在焊接制造中，往往装配与焊接是交替进行的，因此装配顺序的制定实际上是装配- 焊接顺序的确定。所以在确定装配顺序时，不能单纯孤立地只从装配工艺的角度去考虑，必须与焊接工艺一起全面分析。对于500m3中压容器的设计采用“随装随焊”的顺序，即先将零件组装起来，随之焊接相应的焊缝，然后再装配若干个零件，再进行焊接，直至全部零件装完并焊完，成为符合要求的构件。具体的装配与焊接顺序为： 1)单个筒节的装配与焊接 2)筒节与筒节之间的装配与焊接 3)筒节与封头之间装配与焊接 4)人孔、视镜、工艺接管和支座的装配与焊接 4.1 材质1Cr15的分析 1Cr15属于铁素体不锈钢，查文献【1】191页表4-1得其化学成分如表4-1所示： 表 4-1 铁素体不锈钢的焊接性较差，其主要是焊接接头的脆化、焊接裂纹及耐腐性下降。 ①焊接接头的脆化铁素体不锈钢焊接接头的脆化有粗晶脆化、间隙元素引起的脆化、马氏体脆化、相脆化 及475℃脆化等。 ②焊接裂纹铁素体不锈钢在800~900℃进行热处理时，将析出Cr的碳化物。这些碳化物加热到900℃以上而固溶，形成奥氏体，这种奥氏体在冷却过程中会转变为马氏体。这种马氏体，因为喊C量较高，所以，是一种脆硬的组织。另外，在焊接过程中，还会晶粒长大而脆化。高Cr 铁素体不锈钢还会发生碳化物和氧化物析出而脆化，还有475℃脆化。这些脆化叠加，使得铁素体不锈钢焊接接头的塑性和韧性大幅度下降，容易产生脆性裂纹。在有氢存在时，还会产生延迟裂纹。由于氢在铁素体不锈钢中的扩散速度比在碳钢中慢，所以，这种延迟裂纹产生会比在碳钢中慢。 ③耐腐蚀性铁素体不锈钢焊接接头有较大的晶间腐蚀倾向，出现晶间腐蚀的部位是在熔合线附近的焊 接热影响区过热区。铁素体不锈钢在高温下晶粒急剧长大，也能加重晶间腐蚀的敏感性，降低接头耐腐蚀性能。因此，应防止焊接接头过热。而为防止焊接接头过热，在铁素体不锈钢焊接时，工艺上宜采用小电流，大焊速，焊条最好不作横向摆动，尽量用窄喊道焊接。多层焊时要注意控制层间温度，待前一道焊缝冷却到预热温度时，再焊下一道。 4.2 筒节的装配与焊接 4.2.1 工件的装配 焊件的装配不仅要求组件的尺寸与配合符合设计图样的要求，而且要保证接头的装配及定位焊缝的质量符合工艺规范的要求。对于筒节的焊接，可将卷制好的板材放置在滚轮架上，并与其他夹具相配合以保证结构的精度。 4.2.2 焊条电弧焊封钝边 预热温度：T≥100℃ 焊条：E410-15，4mm 焊接工艺参数： 焊接电流：100A 层数：1层 4.2.3 横向焊缝埋弧焊 预热温度：T≥180℃层间温度：T=300℃ 焊机：MZ1-1000型埋弧焊机，配用龙门式焊接操作机进行焊接 焊丝：H0Cr14，5mm 焊剂：HJ150 焊接工艺参数： 直流反接，焊接电流300~400A 电弧电压48~52V 焊接速度40~50cm/min 送丝速度80~100cm/min 每一层约为8mm厚，每一侧焊3层，正面焊完后背面采用碳弧气刨清焊根后再施焊。底层焊道电压取最低值，焊接速度取最高值。焊接焊缝时，焊缝的两端加引弧板和收弧板，焊接完成后用气割的方法去除引弧板和收弧板。 表面补焊用E410-15，4mm焊条 4.2.4 焊后处理 ①去氢处理：250℃<1~2）h，焊后立即进行 ②热处理：700~730℃回火 4.2.5 焊后检验 100%超声波检验 4.3 筒体与封头的装配和焊接 4.3.1工件的装配 筒节的对接装配，其要求是保证对接环焊缝和两节圆筒的同轴度误差符合技术要求。对于筒节和封头的焊接，可将工件在辊筒架上进行装配，并与其他夹具相配合以保证结构的精度。 4.3.2 Y型坡口的CO2气体保护焊 预热温度：T≥100℃ 焊丝：H0Cr14， 1.2mm 焊接工艺参数： 焊接电流：360A 电弧电压：34V 焊接速度：30m/h 焊丝伸出长度：20mm 电流极性：直流反接 气体流量：20L/min 每层约7mm，一共2层。 4.3.3 U型坡口的埋弧焊 预热温度：T≥180℃层间温度：T=300℃ 焊机：MZ1-1000型埋弧焊机，配用龙门式焊接操作机进行焊接 焊丝：H0Cr14，5mm 焊剂：HJ150 焊接工艺参数： 直流反接，焊接电流300~400A 电弧电压48~52V 焊接速度40~50cm/min 送丝速度80~100cm/min 每一层约10mm，一共4层。底层焊道与补强层焊道电压取最低值，焊接速度取最高值。 4.3.4 焊后处理 ①去氢处理：250℃<1~2）h，焊后立即进行 ②热处理：700~730℃回火 4.3.5 焊后检验 100%超声波检验 4.4 人孔的装配与焊接 4.4.1 人孔的装配 在人孔接管表面和筒体表面画出人孔接管的中心线作为定位线，来确定人孔接管的位置，再以定位焊固定进行装配。 4.4.2 装配定位焊 预热温度：T≥100℃ 焊条：E410-15，4mm 定位焊层数：1层 4.4.3 双面J型坡口CO2气体保护焊 1)封底 焊丝：H0Cr14， 1.2mm 焊接工艺参数： 焊接电流：360A 电弧电压：34V 焊接速度：30m/h 焊丝伸出长度：30mm 电流极性：直流反接 气体流量：20L/min 2)环焊缝 预热温度：T≥100℃ 焊丝：H0Cr14， 1.6mm 焊接工艺参数： 焊接电流：400A 电弧电压：40V 焊接速度：30m/h 焊丝伸出长度：30mm 电流极性：直流反接 气体流量：20L/min 每层约2mm，一共12层。正面焊完后背面采用碳弧气刨清焊根后再施焊。 4.4.4 加强圈I型坡口焊条电弧焊 预热温度：T≥100℃ 焊条:E410-15，4mm 焊接电流：250A 电流极性：直流反接 4.4.5 补强圈角接接头 预热温度：T≥100℃ 焊条:E410-15，4mm 焊接电流：250A 电流极性：直流反接 4.4.6 焊后处理 ①去氢处理：250℃<1~2）h，焊后立即进行 ②热处理：700~730℃回火 4.4.7 焊后检验 100%超声波检验 4.5 工艺接管的装配与焊接 4.5.1 工艺接管的装配 在工艺接管表面和筒体表面画出工艺接管的中心线作为定位线，来确定工艺接管的位置，再以定位焊固定进行装配。 4.5.2 装配定位焊 预热温度：T≥100℃ 焊条：E410-15，4mm 定位焊层数：1层 4.5.3 双面J型坡口CO2气体保护焊 1)封底 焊丝：H0Cr14， 1.2mm 焊接工艺参数： 焊接电流：360A 电弧电压：34V 焊接速度：30m/h 焊丝伸出长度：30mm 电流极性：直流反接 气体流量：20L/mm 2)环焊缝 预热温度：T≥100℃ 焊丝：H0Cr14， 1.6mm 焊接工艺参数： 焊接电流：400A 电弧电压：40V 焊接速度：30m/h 焊丝伸出长度：30mm 电流极性：直流反接 气体流量：20L/min 每层约2mm，一共12层。正面焊完后背面采用碳弧气刨清焊根后再施焊。 4.5.4 焊后处理 ③去氢处理：250℃<1~2）h，焊后立即进行 T/P92钢焊接工艺方案设计 1 、T/P92钢焊接性简述 T/P92钢的标准化学成分和机械性能列入表1和表2。欧洲开发的新型马氏体耐热钢—E911钢属于T/P92钢。日本开发的新型马氏体耐热钢—NF616钢属于T/P92钢，已列入ASTM/ASME A 213 T91和ASTM/ASME A335 P92标准。 表1 T/P92钢的化学成分 表2 T/P92钢的机械性能 1.1 T/P92在T/P91钢的基础上加入了1.7%的钨（W），同时钼（Mo）含量降低至0.5%，用钒、铌元素合金化并控制硼和氮元素含量的高合金铁素体耐热钢，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。在焊接方面，除了有相应的焊接材料，并由于W是铁素体形成元素，焊缝的冲击韧性有所下降外，其余对预热、层间温度、焊接线能量，待马氏体完全转变后随即进行焊后热处理以及热处理温度、恒温时间的要求都是比较相近的。 1.2 T/P92钢中有关C、S、P等元素含量低、纯净度较高，且具有高的韧性，焊接冷裂纹倾向大为降低，但由于其钢种的特殊性，仍存在一定的冷裂纹倾向，所以焊接时必须采取一些必要的预防措施。 1.3 T/P92钢中添加W元素，促进了δ铁素体的形成，使冲击韧性比 T/P91有所降低，所以焊缝的冲击韧性与其母材、HAZ和熔合线的韧性相比，也存在明显降低的问题。 1.4与T/P91钢相似，存在焊接接头热影响区“第四类”软化区的行为。焊接接头经过长期运行后，焊接断裂在远离焊缝区的软化带，此软化带强度明显降低。 2、 T/P92钢的应用 2.1 T/P92钢具有与T/P91优良的常温及高温力学性能。通过加入W 元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度，T/P92钢的工作温度比T/P91钢高，可达630℃。 2.2 T/P92钢中碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能，高温蠕变断裂强度非常高，抗腐蚀性能好，提高了耐热钢的工作温度，减少了钢材的厚度，降低了钢材的消耗量，降低了管道热应力。在国内首台USC机组玉环电厂机组对主蒸汽管道的设计中，曾有两套方案，若采用P91钢材，其规格为φDn349×103mm；若采用P92钢材，由规格可减为φDn349×72mm。 2.3用于替代电厂锅炉的过热器和再热器的不锈钢（不锈钢焊接有严重的晶间腐蚀及与铁素体、珠光体钢等异种钢的焊接问题），用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再热蒸汽管道），其热传导和膨胀系数也远优于奥氏体不锈钢。 2.4由于T/P92钢的含碳量低于T/P91钢材，是低碳马氏体钢，须在马氏体组织区焊接，其预热温度和层间温度可以大大降低，据国外资料研究，通过斜Y型焊接裂纹试验法测定的止裂预热温度为100-250℃左右。 3 、T/P92钢焊接接头质量的各种影响因素的分析 3.1影响T/P92焊接接头质量的主要因素及影响结果见表1 压力容器焊接技术要求 概述 ?1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量； ?2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊接接头的使用性能等； ?3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量。 一、压力容器焊接的基本概念 ?1、焊缝形式与接头形式： 从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的；焊缝是焊接接头的组成部分。 焊缝有５种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。 焊接接头有12种：对接接头、Ｔ型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。 ?2、焊缝区、熔合区和热影响区 ?3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程－－压力容器焊接的三个重要环节 焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则。 ? 3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。 ? 3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。 ? 3.3、焊接工艺评定： JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB/T4734《铝制焊接容器》 JB/T4745《钛制焊接容器》 ? 3.4、焊接工艺规程： 二、常用焊接方法及特点 ?1、手工电弧焊（SMAW） ?2、埋弧焊（SAW） ?3、钨极气体保护焊（GTAW）?4、熔化极气体保护焊（GMAW）?5、药芯焊丝电弧焊（FCAW）?6、等离子弧焊（PAW） ?7、电渣焊（ESW） 1.总则 1.1 编制目的 为正确指导焊工进行焊接操作，让焊工熟悉焊接的基本要求，特制订本通用焊接工艺指导书，以利于提高焊接质量，工程局所有焊接原则上必须遵守本作业指导书。 1.2适用范围 本通用焊接工艺指导书适用于起重机安装工程中钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工程。 1.3主要参考标准及规范 1.3.1 GB50661-2011 《钢结构焊接规范》 1.3.2 TSGZ6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》 1.3.3 GB/T 19867.1-2005 《电弧焊焊接工艺规程》 1.3.4 GB/T985.1-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》 1.3.5 GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》 2.基本规定 2.1 安全操作 2.1.1 电焊机应靠墙(柱)放置安装,一次电缆要尽量短。 2.1.2 相关电线必须正确安装，电缆接头要牢固、可靠。 2.1.3 焊工必须正确穿戴防护用品，注意操作安全。 2.1.4 下班后应关掉焊机的电源。 2.1.5 应经常检查焊接电缆有无破损，如有，应立即停止使用并报修。 2.2 对焊接人员的要求 2.2.1 所有焊工必须经过操作考核和岗位培训并取得上岗证后，方能上岗。 2.2.2 关键工序必须定人定岗。 2.3 对焊接设备的要求 2.3.1 所有焊接设备必须可靠接地, 稳定地提供正常焊接所需要的规范。 2.3.2 常用焊接方法见表1 表1 常用焊接方法 2.4.1 当环境出现下列任一情况，且无有效的防护措施时，严禁焊接。 (1).作业点风速≥10 m/s 时。 (2).作业点相对湿度≥90%时。 (3).焊件有水，淋到雨或接触到雪、雾时。 2.4.2焊工应具备相应的合格证项目并在有效期内。 2.4.3机具工况良好，个人工具、劳保用品、辅助材料备齐。 2.4.4焊工上岗前必须经焊接工艺技术交底和安全技术交底，并在交底单上签名登记、记录。 2.4.5施工现场必须有可靠的挡风、防雨措施。 2.4.6施工现场安全消防设施齐全，脚手架要经过安监人员验收合格。 3.焊前准备 3.1 气体保护焊：应根据焊丝类别（实心/药芯）和规格（∮1.0、∮1.2、∮1.6）选择相应的档位（如果没有相应的档位，就选择最相近的档位）。 交流电焊机：根据使用的焊接电流大小，选择Ⅰ档或Ⅱ档。 压力容器焊接通用工艺 QB/YR·HJ·T03-2005 № 编制：巩林廷 审核：姚大宝 批准：王桂明 江苏省工业设备安装公司压力容器制造安装厂 钢制压力容器焊接通用工艺 1．适用范围 本工艺适用于江苏省工业设备安装公司压力容器厂制造安装的压力容器产品的焊接工作。 2．焊接工艺评定和焊工 施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格。 a.受压元件焊缝； b.与受压元件相焊的焊缝； c.熔入永久焊缝的定位焊缝； d.受压元件母材表面堆焊、补焊； e.上述焊缝的返修焊缝。 施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定考试合格； a.受压元件焊缝； b.与受压元件相焊的焊缝； c.熔入永久焊缝内的定位焊缝； d.受压元件母材表面耐蚀层堆焊。 焊接压力容器的焊工取得合格证后，才能在有效期内担任相应合格项目范围内的压力容器产品焊接工作。持证焊工从事产品焊接时，应严格按产品焊接工艺文件的要求进行操作，不得擅自更改工艺。 3.焊接材料 焊接材料主要系指焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。 焊接材料选用原则 应根据母材的化学成份、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和适用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。 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。对各类钢的的焊缝金属要求如下： 相同钢号相焊的焊缝金属 a.碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限值加30MPa。 b.高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。 c.不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢板交界处推荐采用过渡层。 不同钢号相焊的焊缝金属 a.不同钢号的碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规范的上限值。 b.奥氏体高合金钢与碳素钢或低合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。宜采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。 焊接材料必须有产品质量证明书，并符合相应标准的规定，且满足图样的技术要求，并按JB4708规定通过焊接工艺评定。进厂时按《焊接材料管理制度》的规定验收或复验，合格后方可使用。 焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致，选用GB/T5118标准的焊条，应符合下列要求： a.型号为EXXXX—G的焊条应规定出焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功。 b.铬钼钢焊条的焊缝夏比V型缺口冲击吸收功常温时不小于31J。 c.用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小于34J。 常用钢号推荐选用的焊接材料见表1，不同钢号相焊推荐选用的焊接材料见表2。 焊接工艺基本知识 1什么是焊接接头？它有哪几种类型？ 用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。 根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。 2什么是坡口？常用坡口有哪些形式？ 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。 坡口的形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等，见图2。 3表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？ ⑴坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。 ⑵坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。 开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。 ⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。 ⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。 ⑸根部半径 U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。 4试比较Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口各自的优缺点？ 当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状见图5。 手工电弧焊焊接工艺规程 ——编号HG—0001 目录 1、用途及说明 2、焊接设备及工辅具 3、焊接材料 4、焊工 5、焊接工艺 6、焊接质量检验 手工电弧焊工艺规程 （焊接说明书） 1 用途及说明 本工艺规程适合用于专业厂、生产车间生产的手工电弧焊总成，同时也是技术科、检查科、生产车间进行工艺设计、焊接质量检查及产品验收的依据。 2 焊接设备及工辅具 2.1 手工电弧焊电源种类 2.1.1 交流弧焊机 常用型号：BX-500、BX1-300、BX3-300等。 2.1.2 旋转式直流弧焊发电机 常用型号：AX1-500、AX3-300等。 2.1.3 弧焊整流器 常用型号：ZXG1-250、ZXG1-400等。 2.1.4 逆变弧焊整流器 常用型号：ZX7-250、ZX7-315等。 2.2 对设备的性能要求 2.2.1 要求弧焊电源具有良好的动特性及徒降的外特性。 2.2.2 应有较高的空载电压，使焊接过程中电弧燃烧稳定。 2.2.3 按GB8118-87规定要求，应具有一定的焊接电流可调围。 2.3 设备的选择依据 2.3.1 选择设备时要以产品图作为依据，根据焊接金属材质、焊条类型、焊接结构来选择弧焊电源的类型。 2.3.1.1使用酸性焊条焊低碳钢时，应优先考虑用交流焊机。 2.3.1.2使用碱性焊条焊接重要结构或合金钢、铸铁时，需选用弧焊整流器、弧焊发电机等直流电源。 2.3.1.3在弧焊电源数量有限，而焊接材料的类型又较多时，可选用通用性较强的交直流两用电源。 2.3.2 根据焊接结构所用材料、板厚围、结构形式等因素确立所需弧焊电源的容量，然后参照弧焊电源技术数据，选用相应的设备。 焊接工艺课程设计任务书 题目：ZＹ-1型反应釜的焊接工艺制定 材料:16MｎR 焊接方法:CO２气体保护焊 要求: 1、看懂图纸 2、根据相关标准画出焊缝布置图，并标注焊缝类别 ３、制定焊接工艺总则 4、设计焊接工艺卡 5、重要的焊缝制定相应的焊接工艺卡 6、工艺卡中应标明焊接检验的方法及标准 学生: 班级：指导教师: 1 / 26 2 / 26 16MｎR的焊接性分析： １６MｎＲ的成分： 热裂纹：１6MnR 为热轧或正火。属低合金高强度钢，含Ｍｎ量较低。16MNR作为压力容器用钢,S,Ｐ含量比1６Ｍn要少一些。含碳量比较低,且Mｎ／S比较高,正常情况下不会出现热裂纹，但材质成分不合格或者因严重偏析使局部C、S含量偏高时，可能会出现热裂纹。 解决措施是：工艺上尽量减小熔合比，选择焊材是采用低碳焊丝Ｈ03MnTi和含Ｓi02较低的焊剂(本次CO2保护焊不需要焊剂),以此降低焊缝中的含碳量,从而解决热裂纹的问题。 冷裂纹:钢种的淬硬倾向、含氢量和拘束应力是焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。下面也从这三方面分析1６ＭnR的冷裂纹倾向。 1、淬硬倾向: １６MnＲ的碳当量计算： ＣE=C＋1/6Mn＋1／15Cu＋1/15Ｎi+1/5Cr+1/5Mｏ＋1/5Ｖ =0.１5+1/6 x1.３8 +１/1５x0.01+１/5ｘ0.0１７ =0．１5＋0．2３＋０．000７+0.０0３4 =0.384１ 碳当量CE＝0．3841＜0.4可以看出其基本么有淬硬倾向 其含碳量低,在淬火时，如冷却速度不是太快,就会得到低碳马氏体组织，或者是铁素体珠光体组织，这些组织的硬度不高,故其淬硬倾向小,只有在冷却速度较快时,才会得到高碳马氏体组织,则有一定的淬硬倾向。 ２、含氢量:焊缝中的氢主要来源于焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污，以及环境湿度等。对16MnR来说，只要板厚不太大且冷却速度控制得当,由于焊接温度高，增强了氢的活动能力,大部分氢从焊缝中扩散逸出。同时，当焊缝冷却时,其组织会由奥氏体向铁素体等转变,由于氢在奥氏体中的溶解度大大高于在铁素体中的溶解度,又会有部分氢逸出。最后，焊缝中的残余氢量就不足以形成冷裂纹。 3、拘束应力:焊缝中的应力主要包括热应力、组织应力和由于白身拘束条件所造成的应力。目前，普遍采用拘束度(R)综合表示这三种应力的大小，拘束度的计算可采用如下公式:R＝Ｋ*δ 式中K为板厚拘束度系数,δ为板厚。 由上式可见，拘束度与材料板厚有很大关系,板厚越大,所造成的拘束度也越大，则拘束应力也就越大。本次课程设计用的钢板内壁为1２mm，外壁为6mｍ,属于较薄的板,其拘束度较小。 综上以上几点可以得出以下结论：16ＭnR钢在板厚不是太大,冷却速度适当的情况下不会出现冷裂纹，只有在板厚(40mm以上)太大,冷速较快的情况下，才有出现冷裂纹的倾向，我们可以通过采用较小线能量+焊前适当预热等措施来预防。 热影响区脆化、软化问题： 3 / 26 价值工程 序号标准号名称批准部门使用范围标准简称1JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》国家机械工业局、国家石油和化学工业局联合发布。钢制压力容器的气焊、焊条手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀层堆焊的焊接工艺评定JB4708标准2GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》第4条：焊接工艺评定中华人民共和国建设部和国家技术监督局联合发布。工程建设中施工现场设备和工业金属管道焊接工程的碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、工业纯钛、镍及镍合金的气焊、手弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊焊接工艺评定“设计压力不大于42MPa ，设计温度不超过材料允许使用温度的管道工程”不适用于锅炉、压力容器、核装置的专用管道、矿井专用管道、长输管道 GB50236标准3蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ焊接工艺评定中华人民共和国劳动部用于承压的以水为介质的固定式蒸汽锅炉及锅炉范围内的管道制造、安装焊接工艺评定或汽水两用锅炉的焊接工艺评定。 不适用水容量小于30L 的固定式承压蒸汽锅炉和原子能锅炉。需评定的焊缝。《蒸规》4SHJ509-88《石油化工工程焊接工艺评定》 中国石油化工总公司用于石油化工常压容器、工业管道和特殊的钢结构施工采用气焊、手弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊等焊接方法的焊接工艺评定SHJ509标准5SHJ509-88《石油天然气金属管道焊接工艺评定》国家经济贸易委员会适用于陆上石油天然气工程（不含炼油工程）中各类金属管道的气焊、焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、自保护管状药芯焊丝自动及半自动焊、埋弧自动焊及它们的组合等焊接方法的焊接工艺评定 SY/T0452标准表1常用的焊接工艺评定标准1我国焊接工艺评定现行标准我们国家对焊接工艺评定管理工作，同世界先进国家一样，把它也纳入了标准化管理，随着与国际标准化接轨日趋完善。但我国行业管理在国民经济中还占有较大的比重，各行各业就各自产品工程的焊接特点，对焊接工艺评定均制定了相应的标准。本文对国内的焊接工艺评定标准（以下简称“标准”，常用标准见表1）进行对比分析，谈谈焊接工艺评定（以后简称“焊评”）管理的建议。2标准的分析与对比 为了减少焊接工艺评定数量，各“标准”根据母材的化学成分、 力学性能和焊接性能进行分类分组，由于各“标准”涉及产品范围不 一样，各自所列母材分类分组也有所区别。《蒸规》标准中附录Ⅰ第 10条第2款把母材钢号分4类，没有再分组，仅涉及碳素钢、低合 金结构钢、耐热钢，对同类钢号评定合格范围(替代)规定不具体、操 作不方便。但对其它“标准”正文中没涉及到的国外钢材，作出了具 体规定。2.1JB4708标准和SHJ509标准中，母材钢号分类分组基本一 致，区别在于类别号对应钢号顺序排列，在JB4708标准中Cr5Mo 钢单独列为一类，列出8类14组52种钢材牌号；SHJ509标准Cr5Mo 钢列入了耐热合金钢类别单独一组，共计7类19组58种钢材牌号。另外，有色金属铝及铝合金、铜和铜合金单独分列为两类。但这些不同之处,在母材替代方面没有矛盾。JB4708标准中有一项独特内容，即耐蚀层堆焊其合金弯曲试验合格指标。2.2GB50236标准中表4.2.3对母材分类分组更全面细致，分列了23类28组64种牌号钢材，除铝、镁、铜及其合金外，增列了镍合金和钛，对耐热钢和不锈钢又细分出分类号，它主要依据美国机械工程师协会标准ASM —Ⅸ分类分组。在替代范围上较其它“标准”放宽，体现在：2.2.1P+P3（12CrMo+12CrMo ）可替代P3+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢接头，其中：P2A ：16Mn\16MnR\16MnRc\15MnV\15MnNR 等P2B ：16MnDR 、09Mn2VD 、09MnVDR P1：Q235—A 、B 、\20R\20G\20HP\10\20等；2.2.2P4+P4（15CrMo+15CrMo ）可替代P4+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢焊接接头； 2.2.3P5A ＋P5A （12Cr2Mo+12Cr2Mo ）可替代P5A+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢焊接接头。但这三种情况适用性不强，因为P3、P4、P5A 各自同类钢评定合格，各自与低合金钢、碳素钢组成异种焊接，焊条牌号前三位（或焊丝钢号）要改变，属于改变重要因素，必须重新进行“焊评”。对于未列入“标准”中钢号，各“标准”都给予了一致的规定。2.3GB50236标准中较三个“标准”缺少角焊缝和组合焊缝的试件、试样和检验、评定内容；弯曲试样的厚度的规定也不甚一致，但不矛盾。它规定弯曲试样（面弯、背弯）厚度为:当试件厚度T<10mm 时，试样厚度t ＝T （与其他“标准”相同）。当试件厚度T ≥10mm 时， 试样厚度t ＝10mm ，与其他标准有不同之处，不同材质试件弯曲试验所用的弯轴直径与其它“标准”要求也不一样。同时，GB50236———————————————————————作者简介：张军锋（1975-），男，河南灵宝人，焊接工程师，主要从事压力容器的焊接工艺评定和焊接质量管理工作。国内焊接工艺评定标准的对比及差异 Comparison of Domestic Welding Procedure Qualification Standards and the Differences 张军锋①Zhang Junfeng ；彭建良②Peng Jianliang （①东方电气河南电站辅机制造有限公司，灵宝472501；②三门峡市锅炉压力容器检验所，三门峡472000） （①DEC He ′nan Station Auxiliary Equipment Co.，Ltd.，Lingbao 472501，China ； ②Sanmenxia Boiler &Pressure Vessel Inspection Institute ，Sanmenxia 472000，China ） 摘要：目前，我国用于焊接工程的常用材料，其焊接性已基本掌握，要确保焊接质量，施焊前应进行焊接工艺评定，以评定施焊单位是否有能 力焊出符合相应规程、 规范和产品技术条件所要求的焊接接头。然而，国内不同行业的产品对其焊接工艺评定规定却不太一致，本文通过对国内常用的焊接工艺评定标准的对比，发现其不同点，因而在实际中应用时根据不同的要求选用不同的焊接工艺评定标准。 Abstract:At present,the weldability of materials commonly used in welding engineering has already been grasped basically,and we should make welding procedure qualification before welding when ensuring the quality of welding,so as to assess whether the welding units weld the welding joint which meets corresponding regulations,standards and the requirements of product technology conditions or not.However,there are consistent provisions of domestic different industries ′products to its welding procedure qualification.Through the comparison of domestic commonly used welding procedure qualification standards,this paper finds the differences,thus choose different welding procedure qualification standards according to different requirements in practical application. 关键词：焊接工艺评定；标准 Key words:welding procedure qualification ；standard 中图分类号：P755.1文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）03-0014-02 ·14· 焊接课程设计 说明书 班级： ： 学号: 专业 目录 设计任务书-------------------------------------------------------------------------------1第一部分焊接工艺设计 一、6156铝合金板焊接性分析-----------------------------------------------------2 二、焊接方法的选择-------------------------------------------------------------------3 三、MIG焊工作原理及工艺特点---------------------------------------------------4 四、、焊接工艺参数-------------------------------------------------------------------5 五、焊接注意事项----------------------------------------------------------------------7 六、外观检验---------------------------------------------------------------------------7 七、无损检测-----------------------------------------------------------------------------8第二部分夹具设计 一、夹具设计的目的意义及要求-------------------------------------------------8 二、定位------------------------------------------------------------------------------------8 三、夹具设计-----------------------------------------------------------------------------9 四、夹紧材料的设计-------------------------------------------------------------------12 五、夹紧尺寸公差及粗糙度---------------------------------------------------------14结论------------------------------------------------------------------------------------------14参考文献-----------------------------------------------------------------------------------15附录 焊接工艺卡-----------------------------------------------------------------------------装配图--------------------------------------------------------------------------------------零件图----------------------------------------------------------------------------------- 钨极氩弧焊的优缺点 1钨极氩弧焊的优点： ①氩气能有效的隔绝空气，本身又不溶于金属，不和金属反应，施焊过程 中电弧还能自动清除熔池表面氧化膜的作用，因此，可成功的焊接易氧 化、氮化、化学活泼性的有色金属，不锈钢和各种合金。 ②钨极电弧稳定，几十在很小的焊接电流（小于10A）下仍可稳定的燃烧， 特别适合用于薄板，超薄材料的焊接。 ③热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的 焊接，也是实现单面焊双面成型的理想方法。 ④由于填充焊丝熔滴不通过电弧，所以不会产生飞溅，焊缝成型美观。 2钨极氩弧焊的缺点 ①焊缝熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。 ②钨极承载电流较差，过大的电流会引起钨极融化和蒸发，其微粒有可能 进入熔池，造成污染（夹钨）。 ③惰性气体（氩气、氮气）较贵，和其他电弧焊方法（如手弧焊、埋弧焊、 二氧化碳气体保护焊等）相比，生产成本较高。 注：脉冲钨极氩弧焊适宜于焊接薄板，特别是全位置对接焊。钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于6mm的焊件。 二：熔化极氩弧焊的特点： ①与TIG焊一样，几乎可焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、 铜及铜合金以及不锈钢等材料。 ②由于焊丝作电极，可采用高密度电流，因而母材熔深大，填充金属熔敷 速度快，用于焊接厚铝板，铜等金属时生产率比TIG焊高，焊接变形比 TIG小。 ③熔化极氩弧焊可直流反接，焊接铝及其合金有着很好的阴极雾化作用。 ④熔化极氩弧焊焊接铝及其合金时，亚射流电弧的固有调节作用比较显 著。 三：MIG焊的特点：（MIG焊通常采用惰性气体（氩、氦或其混合气体））作焊接区的保护气体。 MIG焊的优点： ①惰性气体几乎不与任何金属产生化学作用，也不溶于金属中，所以几 乎可以焊接所有金属。 ②焊丝外表没有涂料层，焊接电流可提高，因而母材熔深较大，焊丝熔 化速度快，熔敷率高，与TIG（Tungsten Inert Gas Arc Welding ）焊相 比，其生产效率高。 焊接1531 王翔 Q235钢板的焊接工艺设计说明书 目录 1 母材的基本数据与焊接性 (2) 1.1 母材的基本数据 (2) 1.1.1 Q235钢的介绍 (2) 1.1.2 碳钢按含碳量的分类 (2) ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1.4 Q235钢的化学成分与基本力学性能 (3) 1.2 Q235钢的焊接性 (4) 1.2.1 碳当量分析 (5) ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2.3 焊接时存在的问题 (6) 2 焊接方法的选择 (7) 3 焊接工艺 (8) 3.1 焊前准备 (8) 3.1.2 工件表面的清理 (9) 3.1.3 焊条烘干 (9) 3.2 焊接工艺参数的制定 (9) 3.2.1 焊条直径的选择 (9) 3.2.2 焊接电流 (10) 3.2.3 焊接电压 (11) 3.2.4 焊接层数 (12) 3.2.5 焊接速度 (12) 3.2.6 电流极性的选择 (12) 3.2.7 反变形 (13) 4 操作要点及注意事项 (13) 4.1.1 引弧焊接前引燃电弧的过程叫做引弧。引弧常用划檫法和直击法。 (13) 4.1.2 运条 (13) 4.1.3 收尾 (14) 4.1.4 敲渣 (14) 5 常见缺陷及解决措施 (14) 5.1.1 气孔 (14) 5.1.2 残余应力与变形 (15) 5.1.3 冷裂纹 (15) 1 母材的基本数据与焊接性 1.1 母材的基本数据 1.1.1 Q235钢的介绍 Q235钢又称A3钢，是铁和碳的合金，碳钢中除了以碳作为合金元素外，还有少量的Mn和Si有益元素，还有少量的S、P等杂质。Q代表的是这种材质的屈服极限，235代表的是屈服值，由于这种材料的含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。 1.1.2 碳钢按含碳量的分类 表1 碳钢按含碳量的分类 钢制压力容器焊接工艺评定 JB4708－2000 1 范围 本标准规定了钢制压力容器焊接工艺评定规则、试验方法和合格指标。 本标准适用于钢制压力容器的气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀堆焊等焊接工艺评定。 2 总则 （1）焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在产品焊接之前完成。（2）接工艺评定一般过程是：拟定焊接工艺指导书、施焊试件和制取试样、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。 3 对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则 （1）评定对接焊缝焊接工艺时，采用对接焊缝试件。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦。试件用角焊缝缝焊接 工艺时，可采缝用于角焊(厚度不限)。评定非受压角焊适。反，之亦可于管材的对接焊缝对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用（2）板材压用于非受缝，反之亦可（的定合格的焊接工艺适用于板材角焊试（3）管与 板角焊缝件评 ）。限度的有效范围不角焊缝焊件时，焊件厚 。素、和次要因素工艺因素分为重要因素、补加因（4）焊接接工 艺因素。接头抗拉强度和弯曲性能的焊重要因素：是指影响焊接需验时，试艺因素。当规定进行冲击性补加因素：是指影响焊接接头冲击韧的焊接工素。增加补加因。响明显影的焊接工艺因素素次要因：是指 对测定的力学性能无（5）评定规则焊接方法需重定新评焊接 方法－改变。工艺评定焊接素a 当变更任何一个重要因时都需要重新试冲焊击 韧性，时则可按增加或变更的补加因素增何b当增加或变更任一个补加因素行试验。件进书。但需重新编制焊接工艺指导艺要更c 当变次要因素时不需重新评定焊接工，别接方法分工艺或焊接可以缝一条焊使用两种或两种上焊接方法时，按每种焊同d 当评定。合焊接焊方法，焊接工艺接试件，进行组种两亦行进评定；可使用种或两以上应，但艺法、焊接工焊种用，于合组合评定格后用焊件时可以采其中一或几种接方有件焊厚度的于适方焊每确条相，不因补素要其保证重因、加素变按关款定种接法用。范效围则规定评别组－材母 a 当重要因素、补加因素不变时，某一钢号母材评定合格的焊接工艺可以用于同 等离子焊机说明书 Prepared on 22 November 2020 目录 1.等离子焊接方法简介 (2) 简介 (2) 等离子电弧 (2) 等离子基本焊接方法 (3) 2.等离子焊接设备及其主要功能 (3) PHOENIX EWA 400DC-P等离子焊接电源 (3) HP400等离子焊枪 (5) 等离子焊接控制电源 (6) RC-3型冷却水箱 (6) 焊接工装 (7) 3.等离子焊接方法的主要参数 (8) 焊接电流 (8) 等离子气流量 (8) 焊接速度 (8) 喷嘴距离 (9) 正面保护气流量 (9) 4.等离子焊接操作及其注意事项 (9) 5.常见故障及其解决方法 (11) 1.等离子焊接方法简介 简介 等离子焊接是当今焊接中等厚度金属材料的首选方法，电流范围可达~500A，适合于厚度在~9mm的不锈钢、合金钢、钛合金、镍基合金及铝合金的焊接，采用这种焊接方法可以获得质量优良的焊缝和更快的焊接速度，从而大大提高产品的制造质量和竞争优势。 华恒公司自创立之出一直致力于等离子焊接设备的研究及生产，以及等离子焊接工艺拟订和更新，并取得了显着的成果。目前已制造出了等离子焊接电源及焊枪等整套设备，并已成功的应用到染整、食品、管道等行业的生产和制造之中，并得到了广大用户的一致好评。 下图为等离子焊接在全国各种行业中的几个应用实例： 图1 操作机等离子焊接的应用图2 边梁等离子焊接的应用1 图3边梁等离子焊接的应用2 图4 纵环缝等离子焊接的应用 等离子电弧 等离子焊接主要是获得等离子弧，等离子弧是利用等离子枪将阴极和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。 自由电弧经过等离子焊枪中的三个压缩：机械压缩，热压缩和电磁压缩后形成等离子电弧，等离子电弧的功率及温度明显高于自由电弧，其功率基本上是自由电弧的两倍。 等离子电弧主要分为三种类型： 1.非转移型等离子电弧 主要用于非金属材料的焊接。 2.转移型等离子电弧 金属材料的焊接一般采用此电弧。 压力容器用焊接材料的复验要求 中国化工装备协会朱海鹰辛忠智辛忠仁 （北京100011） 摘要：压力容器安全技术规范提出了压力容器用焊接材料的复验要求。哪些压力容器用焊接材料需要复验，复验要求，依据标准和复验的目的，本文对此进行了讨论。 关键词；压力容器焊接材料复验要求 1、压力容器用焊接材料的复验 在2009版《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称新《容规》）第2.12（3）条和1999版《压力容器安全技术监察规程》（以下简称旧《容规》）第26条中都对焊接材料的复验提出了要求，其中2009版《固定式压力容器安全技术监察规程》第2.12（3）条要求：“用于制造压力容器受压元件的焊接材料，应当满足相应标准。焊接材料应当附有质量证明书和清晰、牢固的标志。” “压力容器制造单位应建立并严格执 和回收制度。” 但新《容规》和旧《容规》都没有具体指出用于哪些压力容器的焊接材料需要复验、复验项目和依据标准。总结相关压力容器产品标准认为：下列情况下制造的压力容器用焊接材料需要按照新《容规》第2.12（3）条要求进行复验： ①按照GB150附录C制造的低温压力容器，需按GB150附录C的C2.2.3条要求对焊条按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢的复验，其检验方法按相应的焊条标准或技术条件要求。 ②按照GB12337-1998《钢制球形储罐》标准制造的钢制球形储罐，需按GB12337的4.6.1.2条要求对焊条按批号进行扩散氢复验。 ③按照GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》标准制造的钢制球形储罐，需按GB50094的4.3.1.3条要求对焊条和药芯焊丝按批号进行扩散氢复验。 ④按照JB/T4780-2002《液化天然气罐 ●闪光焊，钢轨形成对接接头，通电并使其端面逐渐移近，达到局 部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面全部熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接。 优点：闪光焊自动化程度高，工艺稳定，焊接质量优良，焊接接头为致密锻造组织，接头韧性好，力学性能接近钢轨母材，生产效率高，主要用于厂焊或基地焊，部分用于单元轨节焊接。缺点：焊机价格昂贵，一次性投资大，设备复杂且需配备大功率电源、柴油发电机组，焊接工艺参数较多，调节繁琐；同时闪光焊焊接过程中钢轨烧损严重，每个接头消耗钢轨25.1-50mm。 ●气压焊，是利用气体燃料产生的热能将钢轨端部加热到熔化状态 或塑性状态，再施加一定的顶锻压力，完成钢轨焊接。 优点：气压焊的一次性投资少，焊接时间短，焊接质量好，焊接接头也为致密锻造组织，主要用于现场联合接头焊接。钢轨烧损较少，焊接后钢轨缩短约30mm。缺点：焊接时对接头断面的处理要求十分严格，焊接工艺受诸多人为因素影响，接头质量波动较大，不易控制。 ●铝热焊，是利用铝和氧化铁（含添加剂），在一定温度下进行氧化 还原反应，形成高温液态金属注入特制的铸模内，将两个被焊钢轨端部熔化而实现连接的一种焊接方法。 优点：设备简单、操作方便，生产成本较低，且没有顶锻过程，接头外观平顺性好，占用封锁时间短，尤其适用于断轨修复、跨区间无缝线路道岔联焊和运输任务繁忙的线上联焊。缺点：强度低、质量欠稳 定，断头率高，综合性能差，是无缝线路最薄弱环节。 电弧焊，接头间隙，并利用铜挡块强迫成型，冷却后形成焊接接头，属于熔化焊方法。 优点：采用合适的焊条和焊丝成分，电弧焊接头可以得到性能优异的贝氏体组织，综合性能可达到母材水平，抗拉强度和耐磨性能等有时甚至超过钢轨母材。缺点：目前推广较少，此外对焊接工艺、技术水平要求严格。 焊接工艺 5.1 焊接工艺评定 5.1.1 焊接工艺评定的依据 1．《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002 2．《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001 3．设计图纸及设计总说明 5.1.2 焊接工艺评定分析 5.1.3 ****二期焊接工艺评定方案（表18） 序号材质 试件厚 度（mm） 覆盖厚 度（mm） 接头 形式 焊接 方法 焊接 位置 备注 1 Q345C 30 22．5～45 对接埋弧焊平焊 2 Q345C 60 45～90 对接埋弧焊平焊 3 Q345C 30 22．5～45 对接CO2焊平焊 4 Q345C 60 45～90 对接CO2焊平焊 5 Q345C 30/30 22．5～45 角接CO2+双丝 埋弧焊 平焊 6 Q345C 60/60 45～90 角接CO2+双丝 埋弧焊 平焊 7 Q345C 20/20 15～40 十字形CO2焊立焊 8 Q345C 60/60 45～90 十字形CO2焊立焊 9 Q345C 30/60 15/33～ 30/66 T形电渣焊立焊 10 Q345C 80/80 40～88 十字形CO2焊/电 渣焊 立焊 11 Q345C Φ19× 200/δ40 20～80 T形栓钉焊平焊 5.2 焊工培训及焊工资格 从事本工程焊接工作的焊工、焊接操作工及定位焊工，必须是按照 JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定经考试合格，取得相应项目合格证且在合格证在有效期内的焊工。 在焊工上岗前，应针对本工程的箱型构件焊接接头多的特点，着重对手工操作焊工进行针对性地的复训与考核，从施焊人员的素质方面保证工程焊接质量等级达到优良。拟考试的接头型式及焊接位置如下，具体考试方案经监理同意后实施： (1)板材对接接头焊接位置示意：焊接工艺方案设计
压力容器焊接技术要求.
焊接工艺(作业指导书)
压力容器焊接通用工艺
焊接工艺基本知识
焊接工艺规程完整
压力容器焊接工艺卡
国内焊接工艺评定标准的对比及差异
6156铝合金平板对接焊焊接工艺及夹具设计设计说明书
几种焊接的优缺点
Q235钢板焊接工艺设计说明书
GB4708 2000钢制压力容器焊接工艺评定
等离子焊机说明书
压力容器用焊接材料的复验要求
焊接方法有哪几种
焊接工艺