S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接工艺研究(焊接毕业设计)DOC

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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

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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 ≤187

2.2S30408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。这章主要是分析S30408的成分及性能,并给出了S30408的成分表和力学性能表。每一种钢都有自己的焊接特性,S30408焊接时容易产生晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和热裂纹。

第3章S30408焊接工艺

3.1焊接方案

压力容器环缝为对接接头,坡口为Y形坡口,板厚12 mm。由于材料厚度较大,焊接层数较多,焊接工作量较大,因此焊接效率较低,且因层间清渣困难,焊缝内部也易产生夹渣缺陷。为了解决上述问题,决定在S30408不锈钢压力容器封头环缝焊接过程中引入埋弧焊工艺,以保证焊缝质量,提高焊接效率。但是由于直接用埋弧焊焊接容易使焊接接头烧穿,所以需先用手弧焊进行打底焊,再用埋弧焊焊接。在焊后需进行检测,根据JB∕T4730-2005《承压设备无损检测》规定,采用X射线检测,检测结果不低于Ⅲ级为合格。

3.2焊接设备及材料

3.2.1手弧焊设备及材料

为避免埋弧焊焊接时出现烧穿,影响焊接效率和质量,必须先用手弧焊打底。选用的电焊机为直流逆变焊机ZX7焊机,焊机如图3-1所示。

图3-1直流逆变焊机ZX7

选用的不锈钢焊条型号为E308-16,牌号为A102。A102焊条的化学成分和力学性能分别如表3-1和3-2所示。

表3-1 A102焊条化学成分

化学成分 C Mn Si Cr Ni

质量分数,% 0.07 1.22 0.46 19.2 8.50

表3-2 A102焊条力学性能

屈服强度σs,% 抗拉强度σb,% 伸长率δ,% 350 550 35

3.2.2埋弧焊材料及设备

因为是压力容器的环缝焊接,所以应选用悬臂式自动埋弧焊机,选用的埋弧焊机如图3-2所示,为MZ-1000型埋弧自动焊机。

图3-2 MZ-1000型埋弧焊机

压力容器的焊接必须借用一些焊接变位机械,这类机械装置以改变焊机所处位置为主要任务。为了适应在各种情况的焊接需要,其类型也是多种多样的。但其共同的特征是:具有可以升降和水平收缩的横臂或平台、立柱回转、台车可以移动等,也有不带台车而仅使平台或横臂绕立柱回转并沿之升降的。这里所选用的焊接操作

机为平台式操作机,如图3-3所示。

焊丝[5]和焊剂是埋弧焊的消耗材料,从普通碳素钢到高级镍合金等多种金属材料的焊接都可以选择焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。二者直接参与焊接过程的冶金反应,因而它们的化学成分和物理性能不仅影响埋弧焊的稳定性,焊接接头性能和质量,同时还影响着焊接生产率,因此根据焊缝金属要求,正确选用焊丝和焊剂是埋弧焊技术的一项重要内容。这里选用的焊丝型号为ER308焊丝,选用的焊剂为HJ260。ER308

焊丝的化学成分和力学性能分别如表3-3和3-4所示。

图3-3焊接平台式操作机

表3-3 ER308焊丝化学成分

化学成分 C Mn Si Cr Ni

质量分数,% 0.05 1.80 0.35 20.00 10.21

表3-4 ER308 焊丝力学性能

屈服强度σs,% 抗拉强度σb,% 伸长率δ,% 450 600 41

3.3焊接工艺

3.3.1焊接参数选择

1.手弧焊参数选择

焊条直径的选择:为提高生产效率,尽可能地选用直径较大的焊条。当然,这还要看板厚和坡口角度及坡口大小,如果板材较薄或是坡口角度过小,用直径大的焊条焊接容易烧穿,而且用直径过大的焊条焊接,也容易造成未焊透或焊缝成形不良等缺陷[6]。所以焊条的选用要考虑到多方面的影响因素,不能只根据一方面选择焊条。焊条直径与焊件厚度的关系如表3-5所示。

表3-5焊条直径与焊件厚度的关系

焊件厚度,mm <4 4~12 ﹥12

焊条直径,mm 不超过焊件厚度 3.2~4.0 ≥4.0

焊接电流[7]的选择:焊接电流是焊条电弧焊最重要的工艺参数。选择焊接电流时,要考虑的因素很多,如焊条直径,药皮类型、工件厚度,接头类型,焊接位置,焊道层次等。但主要由焊条直径,焊接位置和焊道层次决定的。焊条直径与焊接电流的关系如表3-6所示。

表3-6 焊条直径与焊接电流的关系

焊条直径,mm 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0

焊接电流,mm 25~40 40~65 50~80 100~130 160~210 260~270

电弧电压的选择:电弧电压主要影响焊缝的宽窄,电弧电压越高,焊缝越宽,因为焊条电弧焊时,焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来控制,因此电弧电压的影响不明显。

焊接速度的选择:焊接速度就是单位时间内完成焊缝的长度。焊条电弧焊时,在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形,保证熔合良好的原则下,焊接速度由焊工根据具体情况灵活掌握。

焊接层次的选择:在厚板焊接时,必须采用多层焊或多层多道焊。多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用,而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用,有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。

2.埋弧焊焊接参数

焊丝的选择:埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类,生产中普遍使用的是实心焊丝,药芯焊丝只在某些特殊场合应用。目前主要有碳刚、低合金钢、高碳刚、特殊合金钢、不锈钢、镍基合金钢焊丝。

焊剂的选择:焊剂主要分为两大类,熔炼焊剂和非熔炼焊剂。

焊丝直径的选择:当其他条件不变时,焊丝直径不同,焊缝形状会发生变化。熔深与焊丝直径成反比关系,但这种关系随电流密度的增加而减弱。

焊接电流的选择:焊接电流过大,熔深大,余高过大,易产生高温裂纹;焊接电流小,熔深浅,余高和宽度不足。焊丝直径与电流的关系如表3-7所示。

表3-7焊丝直径与电流的关系

焊丝直径,mm 3.0 4.0 5.0 6.0

电流范围,A 350~400 400~800 700~1000 800~1200

电压的选择:电弧电压和电弧长度[8]成正比。电弧电压过高,焊缝宽度增加,余高不够;电弧电压低,熔深大,焊缝宽度窄,易产生热裂纹。埋弧焊时电弧电压是依据焊接电流调整的,即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧,所以电弧电压的变化范围是有限的。电流与电压的关系如表3-8所示。

表3-4电流对应电压

焊接电流,A 400~600 600~700 700~850 850~1000 1000~1200

电弧电压,V 32~36 36~38 38~40 40~42 42~44

焊接速度的选择:通常焊接速度小,焊接熔池大,焊缝熔深和熔宽均较大;随着焊接速度增加,焊缝熔深和熔宽[9]都将减小。焊接速度过小,熔化金属量多,焊缝成形差;焊接速度过大,熔化金属量不足,容易产生咬边。

3.3.2焊接工艺流程

板厚12 mm,坡口选择Y形坡口,坡口示意图如3-4所示。焊条型号E308-16,直径为4 mm,电流160~180 A。埋弧焊丝型号为ER308,焊丝直径为4 mm,电流450~600 A。碳棒直径选8 mm,电流350~500 A。

图3-4焊接接头坡口示意图

焊接流程图如图3-5所示。

图3-5焊接工艺流程

操作准备[10]主要是准备好焊接设备和焊材,以及引弧板等焊接所需物品;焊前检查主要是检查焊机以及焊机控制电缆线接头有无松动,焊接电缆是否连接妥当。焊机要作空车调试,检查各个按钮、旋钮开关、电

流表和电压表等是否正常;焊件清理[11]主要是去除锈蚀、油污及水分,防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方法或手工清除,必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各20 mm区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、组织和性能影响极大。因此焊接前必须清除焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮,使用前必须按规定的温度烘干待用。

因为12 mm焊件属于薄板[12],如果直接用埋弧焊焊接容易烧穿,所以先用手弧焊打底,第一层用手弧焊打底,第二层继续用手弧焊填充,最后一层用埋弧焊盖面。背面用碳弧气刨清根,然后直接用埋弧焊盖面。

3.3.3焊接注意事项

为防止铁离子和其它杂质的污染,不锈钢制品[13]的生产场所应保持清洁、干燥,严格控制灰尘积聚;生产中使用专用的胶轮滚轮架,专用的吊夹具及工艺装备;不锈钢容器制造过程中,操作工人应穿着软质橡胶工程鞋,鞋底不得带有铁钉与尖锐异物;不锈钢容器施焊时,不允许用碳素钢材质作为地线搭铁,应将地线搭铁紧固在工件上,禁止点焊固定;具有抗晶间腐蚀要求的不锈钢制压力容器[14]在焊接时,应严格执行焊接工艺规范,严格控制焊道的层间温度;不锈钢制压力容器施焊前需用丙酮或酒精将接头处的油污等杂质清洗干净,采用等离子切割的坡口应打磨至露出金属光泽。焊接时不允许在不锈钢非施焊表面引弧。

3.4本章小结

本章主要是焊接工艺的制定,根据焊接结构选择合适的焊接方法、焊接参数以及焊接设备和材料的选择。只有制定合理的焊接工艺,才能保质保量的完成焊接工作。

第4章焊后检测

4.1焊后检验意义

随着焊接技术的发展,焊接加工在工业生产、交通运输、建筑结构等许多领域得到了广泛应用。由于压力容器的生产要求日益苛刻,因此确保焊接结构的高质量是至关重要的,否则,在运行中出现事故必将造成惨重的损失。由于焊接接头性能的不均匀性,应力分布的复杂性,制造过程中又无法做到绝对不产生焊接缺陷,因此为了明确是否生产出高质量产品,我们必须焊后检验[15]。为了保证焊接产品的质量,以免工件在工作时发生断裂和报废,往往在工件断裂的同时还会引发事故,如:压力容器爆炸、重载构件断裂等。都会造成极大的破坏,致使人员伤亡和财产损失。所以我们要进行有目的的检验焊接产品,以保证焊接产品的正常工作。

4.2力学性能试验

4.2.1拉伸试验

1.实验设备和仪器

万能试验机、引伸仪、游标卡尺

2.试样的制备

按照焊接接头机械性能试验取样方法在焊接试板上切取加工拉伸试样,如图4-1所示。

图4-1拉伸试样

3.测试项目

测试项目包括抗拉强度强度σb、屈服强度σs、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。

4.试验结果及分析

按照GB2651-89焊接接头拉伸试验方法进行试验,测得所需试验

项目,试验结果平均值如表4-1所示。

表4-1 拉伸试验测试结果

屈服强度抗拉强度断后伸长率断面收缩率

315.4 722.4 53.08 52.5

通过对奥氏体不锈钢S30408进行室温单向拉伸试验,研究了预应变量和变形速度等对材料韧性、强度等力学性能的影响。结果表明预应变处理能提高材料的屈服强度,降低材料的抗拉强度,但同时会降低韧性。

4.2.2弯曲试验

1.实验仪器

万能试验机

2.试样的制备

按照GB2649-89焊接接头机械性能试验取样方法切取加工弯曲试样如图4-2所示。

图4-2弯曲试样

3.试验结果及分析

弯曲试验结果如表4-2所示。

表4-2弯曲试验测试结果

mm mm

1 横弯1

2 40 180 无裂

2 横弯12 40 180 无裂

3 横弯12 40 180 无裂

4 横弯12 40 180 无裂

5 横弯12 40 180 无裂

6 横弯12 40 180 无裂

横弯弯至180度没有发生开裂,说明S30408焊接性能良好,从而所设计的焊接工艺也是可行的。

4.2.3冲击试验

1.试验仪器及设备

冲击试验机、游标卡尺

2.冲击实验原理

冲击试验是将具有规定形状、尺寸和缺口类型的试样,放在冲击试样机的支座上,使之处于简支梁状态。然后用规定高度的摆锤对试样进行一次性打击,实质上就是通过能量转换过程,测量试样在这种冲击下折断时所吸收的功。

3.试样制备

按照国家标准GB/T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》,金属冲击试验所采用的标准冲击试样为10 mm×10 mm×55 mm,并开有2 mm或5 mm深的U 形缺口的冲击试样,如图4-3所示。

图4-3冲击试样

4.试验结果及分析

冲击试验在JB30B冲击试验机上进行,冲击能量30∕15 kg·m,S30408冲击试验结果如表4-3所示。

表4-3冲击试验结果

试板编号试验尺寸,

mm 缺口类型缺口位置冲击温

度,℃

冲击功,J

1 10×10 U 焊缝区常温86.5

2 10×10 U 焊缝区常温83.2

3 10×10 U 焊缝区常温78

4 10×10 U 焊缝区常温81

5 10×10 U 焊缝区常温79.2

6 10×10 U 焊缝区常温83

从U形缺口韧性冲击试验结果可以看出:所有的冲击功都高于70 J,在不同的工艺条件下,冲击韧性也不同。

4.3X射线探伤

4.3.1X射线探伤仪器及设备

工业用X射线探伤机、X射线胶片、增感屏、像质计、标记带、暗盒、中心指示器、黑度计、显影药水、定影药水、洗片夹等。X射线探伤机如图4-4所示。

图4-4 工业用X射线探伤机

压力容器焊接通用工艺

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。

压力容器焊接技术要求.

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)

压力容器焊接工艺卡

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

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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

(整理)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

GB4708 2000钢制压力容器焊接工艺评定

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

压力容器用焊接材料的复验要求

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

焊接专业压力容器焊接工艺设计的课程设计

目录 1、任务分析 ........................................... 错误!未定义书签。 1.1、设计要求........................................ 错误!未定义书签。1.2、概述........................................... 错误!未定义书签。 2、焊接工艺准备 ....................................... 错误!未定义书签。2.1、制造材料的选取................................. 错误!未定义书签。 2.2、设计图样及焊缝位置.............................. 错误!未定义书签。 2.3、锅筒及封头的厚度确定............................ 错误!未定义书签。 2.4、板材的成形...................................... 错误!未定义书签。 2.5、焊接坡口....................................... 错误!未定义书签。 2.6、焊接材料的选择.................................. 错误!未定义书签。 3、焊接方法和工艺参数 ................................. 错误!未定义书签。 3.1、焊接方案........................................ 错误!未定义书签。3.2、工艺参数....................................... 错误!未定义书签。 3.4、焊接顺序........................................ 错误!未定义书签。 3.5、预热............................................ 错误!未定义书签。 3.6、定位焊.......................................... 错误!未定义书签。 3.7、焊接要求........................................ 错误!未定义书签。 3.8、焊后热处理...................................... 错误!未定义书签。 4、焊接检验和返修 ..................................... 错误!未定义书签。 4.1、焊前检验........................................ 错误!未定义书签。 4.2、施焊过程中检验.................................. 错误!未定义书签。 4.3、焊后检验........................................ 错误!未定义书签。 4.4、焊缝返修........................................ 错误!未定义书签。 5、心得体会 ........................................... 错误!未定义书签。参考文献 .............................................. 错误!未定义书签。

焊接工艺评定资料

焊接件的设计及焊接工艺评定 一、焊接件的设计要求及在设计图上的正确表述: 1、焊接结构钢材的选择: 选择原则:抗拉强度、刚度、塑性、冲击韧性、成形性、焊接性等。 另外还需要考虑:耐蚀性、耐磨性、耐热性及材料的价格和市场供货状况。 2、焊接结构的强度计算: (1)、焊缝容许应力 各行业间的焊缝容许应力值常有差异,设计焊接结构时应遵循所纳入的行业的国家标准。 A、建筑钢结构焊缝强度设计值应符合: GBJ64—84《建筑结构设计统一标准》; GBJ17-88《钢结构设计规范》; GBJ18—87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》。 B、压力容器结构焊缝容许应力: 压力容器结构中的焊缝,当母材金属与焊缝材料相匹配时,其容许应力按母材金属的强度乘以焊缝系数φ计算 压力容器强度计算时的焊缝系数φ a)最简单的结构形式; b)最少的焊接工作量; c)容易进行焊接施工; d)焊接接头产生变形的可能性最小; e)最低的表面处理要求; f)最简便的焊缝检验方法; g)最少的加工与焊接成本; h)最短的交货期限。 3、焊接结构工作图(设计图): 焊接结构设计图是制造焊接结构产品的基本依据,通常由总图、部件图及零件图组成(各行业有差异,有些企业是由总图及部件图两部份组成,而由施工单位即制造单位的工艺人员绘制零件图).

通常焊接结构设计图除常规的要求外,还应包括以下内容: 1)、结构材料; 2)、焊接方法及材料; 3)、焊接接头形式及尺寸的细节(或局部放大图); 4)、允许尺寸偏差; 5)、焊前预热要求; 6)、焊后热处理的方法.(消除应力热处理). 注:接头形式: 焊接结构及焊接连接方法的多样化,以及结构几何尺寸、施工场合与条件等的多变形,使焊接接头形式及几何尺寸的选择有极大的差异.优良的接头形式有赖于设计者对结构强度的认识及丰富的生产实践经验.优良的接头不仅可保证结构的局部及整体强度,而且可简化生产工艺,节省制造成本;反之则可能影响结构的安全使用甚至无法施焊.例如相同板厚的对接接头,手工焊与自动埋弧焊的坡口形式及几何尺寸完全不同;两块板相连时采用对接或搭连接,其强度、备料、焊接要求及制造成本也迥然不同,这就需要根据技术经济效果综合考虑,认真选择. 我国关于不同焊法的接头形式的国家标准有: 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和尺寸; 它们具有指导性,需要指出,在不同行业及各个工厂企业,由于习惯及一些特殊要求,在接头形式及符号上会出现差异。 4、焊接方法及焊缝符号在设计图上的表示: 设计标准、规范与法规是指导设计、制造、试验与验收的重要依据。从事焊接结构产品设计的人员,应通晓本专业范围所涉及的各类原材料、焊接材料、焊接设备、焊接工艺、无损检测、焊缝及焊接接头的力学性能检验与验收标准,此外,还应当熟悉与焊接有关的基础与通用标准。 焊接标记符号与辅助加工记号,已经批准实施的国家标准有: GB324-88 焊缝符号表示法; GB5185-85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示方法; GB12212-90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法; GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》; GB4457.3 《机械制图字体》; GB4457.4 《机械制图图线》; GB4458.1 《机械制图图样画法》; GB4458.3 《机械制图轴测图》; 它们通过符号、数字或以技术要求方式在图样中标明。(凡应用标准规定的,可在图样上直接标注标准号及合格要求,以简化技术文件内容。) 在技术图样中,一般按GB324-88规定的焊缝符号表示焊缝,也可按GB4458.1和GB4458.3规定的制图方法表示焊缝。焊缝图形符号及其组成,应按GB7093.2《图形符号表示规则产品技术文件用图形符号》的有关规则设计和绘制,用于焊缝符号的字体和图线应符合GB4457.3和GB4457.4的规定。 焊接设计人员了解各种常用的及新推广的焊接方法、设备、材料、工艺基础知识,通晓现行的焊缝符号、标志方法、尺寸公差,熟悉最常用的焊缝质量检测方法与质量分等规定。 5、技术要求的一般内容: 技术要求

压力容器焊接工艺卡

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:

16MnR的焊接性分析: 16MnR的成分: 热裂纹:16MnR是普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢,锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑韧性零号。常见交货状态为热轧或正火。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 +1/15 x0.01+1/5 x0.017 =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: 1、过热区脆化

不锈钢压力容器的焊接技术

不锈钢压力容器的焊接技术 一、压力容器用不锈钢及其焊接特点 所谓不锈钢是指在钢中加入一定量的铬元素后,使钢处于钝化状态,具有不生锈的特性。为达到此目的, 其铬含量必须在12%以上。为提高钢的钝化性,不锈钢中还往往需加入能使钢钝化的镍、钼等元素。一般 所指的不锈钢实际上是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢并不一定耐酸,而耐酸钢一般均具有良好的不锈性能。 不锈钢按其钢的组织不同可分为四类,即奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢。 1.奥氏体不锈钢及其焊接特点 奥氏体不锈钢是应用最广泛的不锈钢,以高Cr-Ni型最为普遍。目前奥氏体不锈钢大致可分为Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奥氏体不锈钢有以下焊接特点: ①焊接热裂纹奥氏体不锈钢由于其热传导率小,线膨胀系数大,因此在焊接过程中,焊接接头部位的高温停留时间较长,焊缝易形成粗大的柱状晶组织,在凝固结晶过程中,若硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高,就会在晶间形成低熔点共晶,在焊接接头承受较高的拉应力时,就易在焊缝中形成凝固裂纹,在热影响区形成液化裂纹,这都属于焊接热裂纹。防止热裂纹最有效的途径是降低钢及焊材中易产生低熔点

共晶的杂质元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有 4 %?12%的铁素体组织。 ②晶间腐蚀根据贫铬理论,在晶间上析岀碳化铬,造成晶界贫铬是产生晶间腐蚀的主要原因。为此,选择 超低碳焊材或含有铌、钛等稳定化元素的焊材是防止晶间腐蚀的主要措施。 ③应力腐蚀开裂:应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏,且发生破坏的过程时间短,因此危害严重。造成奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要原因是焊接残余应力。焊接接头的组织变化或应力集中的存在,局部腐蚀介 质浓缩也是影响应力腐蚀开裂的原因。 ④焊接接头的b相脆化b相是一种脆硬的金属间化合物,主要析集于柱状晶的晶界。Y相和S相都可 发生b相转变。比如对于Cr25Ni20型焊缝在800'C?900'C加热时,就会发生强烈的丫转变。对于铬镍型奥氏体不锈钢,特别是铬镍钼型不锈钢,易发生S T b相转变,这主要是由于铬、钼元素具有明显的 b化作用,当焊缝中S铁素体含量超过12%时,S T b的转变非常显著,造成焊缝金属的明显的脆化,这也就是为什么热壁加氢反应器内壁堆焊层将S铁素体含量控制在3%?10%的原因。 2.铁素体不锈钢及其焊接特点 铁素体不锈钢分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢两大类,其中普通铁素体不锈钢有Cr12~Cr14型, 如00Cr12、0Cr13AI ; Cr16~Cr18 型,女口1Cr17Mo; Cr25~30 型。 由于普通铁索体不锈钢中的碳、氮含量较高,故加工成形及焊接都较困难,耐蚀性也难以保证,使用受到 限制,在超纯铁素体不锈钢中严格控制了钢中的碳和氮总量,一般控制在0.035 %~0.045 %、0.030 %、 0.010 %~0.015 %三个层次,同时还加入必要的合金元素以进一步提高钢的耐腐蚀性和综合性能。素体不 与普通铁锈钢相比,超纯高铬铁素体不锈钢具有很好的耐均匀腐蚀、点蚀及应力腐蚀性能,较多的应用于石 化设备中。铁素体不锈钢有以下焊接特点:

钢制压力容器焊接工艺评定(等)

中华人民共和国行业标准 JB 4708—2000 JB/T 4709—2000 JB 4744—2000 钢制压力容器焊接工艺评定 钢制压力容不得器焊接规程 钢制压力容不得器产品焊接试板的力学性能检验 Welding procedure qualification for steel pressure vessels Welding specification for steel pressure vessels Mechanical property tests of product welded test coupons for steel pressure vessels 2000—08—15发布 2000—10—01实施 国家机械工业局 国家石油和化学工业局发布

关于发布《钢制压力容器焊接工艺评定》 等四项行业标准的通知 国机管[2000]401令 有关单位: 根据国家质量技术监督局规定的压力容器行业标准审批程序,现发布《钢 压力容器焊接工艺评定》等四项行业标准,编号与名称如下: 强制性标准: JB 4708—2000钢制压力容器焊接工艺评定(代替JB 4708—1992) JB 4710—2000钢制塔式容器(代替JB 4710—1992) JB 4744—2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验(代替 GBl50—1998附录 E) 推荐性标准: JB/T4709—2000钢制压力容器焊接规程(代替JB/T4709—1992) 以上标准于 2000年10月1日起实施,其出版发行工作责成全国压力容 标准化技术委员会按期组织完成。 国 家 机 械 工 业 局 国家石油和化学工业局 2000年 8月15日

压力容器焊接工艺规程

共享知识分享快乐 卑微如蝼蚁、坚强似大象

共享知识分享快乐 ~:总贝U --------------------------------------------------- 3 二:焊工--------------------------------- 3 三焊接工艺评定 ----------------------------- 5 四:焊接材料 ------------------------------ 9 五:焊前准备 ----------------------------- 11 六:焊接-------------------------------- 14 6.1 预热:---------------------------- 14 6.2手工电弧焊焊接:------------------------ 15 6.3埋弧自动焊焊接:------------------------ 16 6.4不锈钢材料焊接:----------------------- 18 6.5手工钨极氩弧焊:------------------------ 19 6.6换热器管束焊接: ------------------------ 21 6.7管一板自动焊焊接:--------------------- 23 6.8 CO2气体保护焊:---------------------- 25 6.9复合钢的焊接-------------------------- 29 七:焊工钢印打印位置规定 ---------------------- 43 八:焊缝外观质量检查标准 ---------------------- 45 九:焊缝返修规定 --------------------------- 47 十:焊接材料选用原贝S ----------------------- 49 一:总则 1.1本规程适用于我厂碳素钢、低合金钢、珠光体耐热钢等金属材料手工电弧焊,钨极氩弧焊,换热管管束焊接,管板自动焊,复合钢的焊接,气体保护焊和埋弧自动焊。以及返卑微如

压力容器焊接工艺规程

岳阳建华工程有限公司焊接通用工艺规程 文件号: 修改单:0 第 1 页共 58页焊接工艺规程 编制: 审核: 批准: 2011年 7月 10 日发布 2012年 1月 1 日实施 目录

一:总则---------------------------------------------------3 二:焊工 ------------------------------------------------- 3 三焊接工艺评定 -----------------------------------------5 四:焊接材料-----------------------------------------------9 五:焊前准备----------------------------------------------11 六:焊接--------------------------------------------------14 6.1预热: --------------------------------------------14 6.2手工电弧焊焊接:-----------------------------------15 6.3 埋弧自动焊焊接:----------------------------------16 6.4不锈钢材料焊接:----------------------------------18 6.5手工钨极氩弧焊:-----------------------------------19 6.6换热器管束焊接:-----------------------------------21 6.7管一板自动焊焊接:---------------------------------23 6.8 CO2气体保护焊:-----------------------------------25 6.9复合钢的焊接 -------------------------------------29 七:焊工钢印打印位置规定----------------------------------43 八:焊缝外观质量检查标准--------------------------------- 45 九:焊缝返修规定----------------------------------------- 47 十:焊接材料选用原则--------------------------------------49 一:总则 1.1本规程适用于我厂碳素钢、低合金钢、珠光体耐热钢等金属材料手工电弧焊,钨极氩弧焊,换热管管束焊接,管板自动焊,复合钢的焊接,气体保护焊和埋弧自动焊。以及返

压力容器焊接工艺说明书

压力容器焊接工艺说明书 一、零件的名称、批量及材料: 名称:压力容器批量:年产100件材料:20钢 二、零件的作用: 工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备,称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。 为了与一般容器(常压容器)相区别,只有同时满足下列三个条件的容器,才称之为压力容器: (1)最高工作压力≥9.8104Pa(1Kgf/cm2); (2)容积≥25L,且工作压力与容积之积≥200L.Kgf/cm2(1960104L.Pa); (3)介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。 压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、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。 三、零件工艺分析: 如零件图所示,其结构不复杂,且是单件小批量生产。体积较大,选用铸造明显不现实,焊接是首选。焊接制造该零件的过程中,虽然零件结构简单,在焊接过程中,主要考虑是零件的氧化。上、下封头拉伸成型后,因开口端变形大,冷变形强化严重,加上板材纤维组织的影响,在残余应力作用下很容易发生断裂。为防止裂纹产生,拉伸后应进行再结晶退火;为了减少焊接缺陷,焊件接缝附近必须严格清楚铁锈、油污;为去除焊接残余应力并改善焊接接头的组织与性能,瓶体焊接后应该进行整体正火处理,至少要进行去应力退火。 四、确定毛坯的制造形式: 对于该零件,由于它的生产批量为单件或小批量,零件的本身不复杂,主要考虑的是零件的封闭性以及在焊接过程中防止发生焊缝氧化。零件的壁厚都比较小,相对于铸造成型,采用焊接的方法来制造毛坯是经济而高效的方法。故对该零件的毛坯选择焊接来制造。 五、零件的焊接工艺分析: 该零件的焊接结构,构造不复杂,但尺寸较大,设计时将它合理的划分成二个部件,然后再进行组焊。在焊接中,合理布置焊缝可以直接减少焊接工作量,节约熔敷金属总量,同时还可以减少焊接变形,增加焊接结构的安全可靠性。故在焊接中可采用一些必要的措施。 在该零件的焊接中,焊接方法选择应根据材料的焊接性、工件厚度、生产率要求、各种焊接方法的使用范围和现场设备条件等综合考虑决定。 在该零件的焊接中,可能出现的缺陷主要是焊接变形及氧化。从而引起零件的精度不够以及以后零件在使用过程中会发生泄露现象,零件焊接后,由于焊缝的氧化则影响零件的工作寿命。因此,这种危害性比较严重,应尽量避免。在生产中,一般采用合理的焊接方法,将零件的氧化降到最低程度,并在焊后在焊缝处涂上一层防腐蚀涂料,可以达到更理想的效果。 六、零件的焊接工艺确定: 1、确定焊缝的位置 方案(a)共有三条焊缝,其中包括两条环形焊缝和一条轴向焊缝。方案(b)只有一条环形焊缝。方案(a)的优点是上下封头的拉伸变形小,容易成型;缺点是焊缝多,焊接工作量大。同时,因为筒体上的轴向焊缝处于拉应力最高的位置(径向拉应力为轴向拉应力的两倍),破

压力容器焊接设计说明书

焊接工艺说明书 一.零件的名称及批量 名称:压力容器1 批量:100件/年 二.零件的作用 分部件名称:1.瓶体; 2.瓶嘴; 三.零件的工艺分析 (一).结构分析:1.金属材料的焊接性 2.金属材料的选择及利用 3.划分结构 的零部件 4.焊接的结构形式 5.焊缝布置 6.装配焊接顺序; (二).方法分析:1.从焊接材料分析选择焊接方法 2.从焊接方法直接考虑; (三).缺陷分析: 1.材料焊接性 2.焊接应力 3.焊接变形。 四.确定毛坯的制造形式 1.瓶体上部:产量100件,由于加工面只存在圆弧面和平面,结构较为简单,可 使用拉深成型并冲孔; 2.瓶体下部:产量100件,直接由板材拉深成型; 3.瓶嘴:产量100件,拉深成型并车内螺纹。 五.零件的焊接工艺分析 (一).结构分析 1.金属材料的焊接性金属材料的焊接性包括两个方面的内容:一是焊接接头产生工艺缺陷的倾向,尤其是出现给中裂纹的可能性;二是焊接接头在使用中的可靠性,包括焊接接头的机械性能及其他特殊性能。 2.金属材料的选择及利用

焊接母材选择20钢。如上图所示,可以看到20钢的化学成分及抗拉强度σ b 、抗压强度σs、延伸率δ等机械性能。同时根据碳当量法:C egu =C+Mn/6+1/5 (Cr+Mo+V)+1/15(Ni+Cu)来估算及测定该碳钢的焊接性。当C egu ≤0.4%时,钢 材的淬硬性倾向不明显,可焊性优良,焊接时不需要预热。由计算可得,20( C egu )≤0.4%。 3.划分结构的零部件 零件整体为支座,依据结构和焊接位置可将其划分为三个分部件,为:瓶嘴、瓶体上部、瓶体下部。具体可由补绘的CAD部件图中查看。 4.焊接的结构形式 在此零件的焊接工艺中,焊缝的接头形式主要是不开坡口的角接接头以及对接接头。对接接头不开坡口,因为压力容器壁薄,不易开坡口。焊接时应尽量减少焊缝金属的填充量,便于装配和保证焊接接头的质量,应尽量考虑下列几条原则: (1)是否能保证焊接焊透; (2)应尽量可能的提高生产率,节省填充金属; (3)焊后焊件变形应尽可能小。 5.焊缝布置 该零件的焊缝主要形式为环缝平焊,因有的焊缝位于底面和侧边,应考虑使用翻转架和支撑板。支板垂直焊接于横底板正中,其焊缝位于支板与横底板两接触边;横底板和下底板的焊接为四条焊缝,两条角焊缝,两条对接焊缝,两块下底板分别焊接于横底板下,并与两端对齐。 6.装配焊接顺序 焊接顺序为:①瓶体上部-瓶嘴;②主环缝(瓶体上部-瓶体下部);(二).方法分析 焊接母材为20钢,属于低碳钢,其塑性好,含碳及其他合金少,淬硬倾向小,具有良好的焊接性能,一般不需要进行焊前预热和焊后热处理。几乎可采用所有的焊接方法进行焊接,且都能够保证焊接接头的良好质量。常用的焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和电渣焊等。由于工件产量小,整体形状不大且较为简单,因此选用焊接方法较为简单的手工电弧焊或者二氧化碳气体保护焊。在此,具体选用手工电弧焊和埋弧自动焊。 六.零件的焊接工艺确定

GB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定

钢制压力容器焊接工艺评定 J B4708-2000 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适用于角焊缝(厚度不限)。评定非受压角焊缝焊接工艺时,可采用角焊缝试件。(2)板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝,反之亦可。 (3)管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝,反之亦可(用于非受压角焊缝焊件时,焊件厚度的有效范围不限)。 (4)焊接工艺因素分为重要因素、补加因素、和次要因素。 重要因素:是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素。 补加因素:是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素。当规定进行冲击试验时,需增加补加因素。 次要因素:是指对测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素。 (5)评定规则 焊接方法-改变焊接方法需重新评定 a当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺。 b当增加或变更任何一个补加因素时,则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。 c当变更次要因素时不需要重新评定焊接工艺,但需重新编制焊接工艺指导书。 d当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法时,可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定;亦可使用两种或两种以上焊接方法,焊接工艺焊接试件,进行组合评定。 组合评定合格后用于焊件时,可以采用其中一种或几种焊接方法、焊接工艺,但应保证其重要因素、补加因素不变,按相关条款确定每种焊接方法适用于焊件厚度的有效范围。 母材-组别评定规则

7 压力容器焊接接头设计

7 压力容器焊接接头设计 焊接接头由焊缝金属、热阻碍区及相邻母材三部分组成。在压力容器、锅炉和管道等过程设备中,焊接接头不仅是重要的连接元件,而且与所连接部件一起承担工作压力、其它载荷、温度和化学腐蚀介质的作用。焊接接头作为整个受压部件或承压设备不可分割的组成部分,对运行可靠性和工作寿命起着决定性的阻碍。因此,焊接接头的正确设计关于保证产品的质量具有十分重要的意义。 7.1 焊接接头设计基础 7.1.1 焊接接头的差不多类型与特点 焊接接头要紧起两个作用:一是连接作用,即把被焊件连成一个整体;二是承力作用,即承担被焊工件所受的载荷。焊接与被焊工件并联的接头,焊缝仅承担专门小的载荷,即使焊缝断裂,结构也可不能赶忙失效,这种接头中的焊缝称为联系焊缝,如图7-1a所示。焊缝与被焊工件串联的接头,焊缝承担全部载荷,一旦焊缝断裂,结构会赶忙失效,这种焊缝称为承载焊缝,如图7-1b所示。设计时联系焊缝不一定要求焊透或全长焊接,也不必运算焊缝强度,而承载焊缝必须运算强度,且必须采纳全熔透焊接。过程设备中常用的典型焊接接头类型有对接接头、T形或十字接头、搭接接头和角接接头等,如图7-2所示。 (a) (b) 图7-1 联系和承载焊缝 a)联系焊缝b)承载焊缝 对接接头较其它接头受力状况好,应力集中程度小,焊接时易保证质量,是优先广泛应用的接头。关于不同厚度的焊件,为了保证焊透,大多都要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。对接接头焊前对工件的边缘加工和装配要求较高。通常设备壳体上的纵、环焊缝均为对接接头。 T形及十字形接头能承担各种方向的力和力矩,其接头亦有不同类型,有不焊透和焊透的,有不开坡口和开坡口的。不开坡口者通常均为不焊透

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