压力容器焊接基础

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埋弧自动焊特别适用于厚度20mm以 上受压壳体纵、环缝的焊接。既可 焊接碳钢，也可焊接低合金钢、耐 热钢和不锈钢等。但埋弧自动焊不 适宜焊接薄板，因为在电流小于 100A时，电弧的稳定性差。
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1.3 气体保护焊
气体保护电弧焊简称气保焊或者气电焊， 它也是一种以电弧为热源的熔化焊方法。 焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体排 除焊接区的空气，保护电弧及焊接熔池 不受大气污染， 防止有害气体对熔滴和 熔池的侵害，保证焊接过程的稳定，从 而获得高质量的焊接接头。
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由于电弧是在惰性气氛中燃烧，焊丝端 头的金属也是在惰性气氛中熔化、过渡， 所以电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安 定、无激烈飞溅。在整个电弧燃烧过程 中，焊丝连续等速送进。由于焊丝外表 没有涂层，电流可大大提高，故母材熔 深大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高。 与钨极氩弧焊相比，可大大提高生产效 率，尤其适用于中厚和大厚度板材的焊 接。
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钨极氩弧焊的电极通常是用钨或 钨合金棒，用于保护的气体通常 是氩气，有时也采用氦气或氩气 与氦气的混合气体。焊接时，填 充金属（焊丝开坡口和填充金属，焊接 过程可用手工进行，也可以自动 化。
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钨极氩弧焊具有下列独特的优点： ①惰性气体与任何金属不起化学反 应，熔池金属不发生冶金变化，只 是填充金属和母材在惰性气体保护 下的重熔。②氩弧具有相当好的稳 定性。③氩弧热量集中，熔透能力 强，熔化金属因无氧化还原反应， 表面张力较大。
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按照电极的性质，气体保护电弧焊可分 为非熔化极气体保护焊与熔化极气体保 护焊两大类。前者实际是指钨极氩弧焊， 后者主要有熔化极氩弧焊和二氧化碳气 体保护焊等。过程设备焊接中使用的主 要也是这几种方法。
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1.3.1 钨极氩弧焊
通常又称作“TIG”焊，为非熔化极气体 保护焊。以燃烧于非熔化电极（钨棒） 与焊件间的电弧作为热源，电极和电弧 区及熔化金属 都用一层氩 气保护，使 之与空气隔 绝。
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在锅炉和压力容器等设备制造中， 焊条电弧焊多用于设备内部附件的 焊接和支座、接管与开孔补强等部 位的焊接。对于单件生产的设备， 其他焊缝也采用焊条电弧焊。对于 某些特殊类型的设备，如绕带容器， 或因空间位置焊缝较多，或短焊缝 多，也主要采用焊条电弧焊，有些 压力容器的打底焊，亦采用焊条电 弧焊。
压力容器焊接基础
郑州大学化工学院 方书起
2004.11.18
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1、焊接方法及原理简介
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1.1 焊条电焊弧
焊条电弧焊是利用焊条与工件间产生的 电弧热，将工件和焊条加热熔化而进行 焊接的。
焊条电弧焊的特点：设备简单、易于维 护、使用灵活方便，可以在室内、室外 和高空等各种位置施焊。对材料的适用 性强，碳钢、低合金钢、耐热钢、低温 用钢、不锈钢等都可以采用焊条电弧焊。
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钨极氩弧焊的缺点：钨极承受电流 的能力较差，过大的电流将引起钨 极的熔化和蒸发；氩气和钨极的价 格较贵，与其它常用的焊接方法相 比，成本较高。因此，只有在对焊 缝质量要求特别高的场合才用。
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在锅炉和压力容器制造中，钨极氩 弧焊主要用于要求全焊透的薄壁管 焊接，厚壁管和接管封底焊缝和不 锈钢管件及薄板成型件的焊接。换 热器管子与管板焊接和容器封底焊 也采用钨极氩弧焊。容器和管道的 环缝封底焊采用钨极氩弧焊代替焊 条电弧焊，可以单面焊双面成形， 质量好、工作效率高。
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1.3.2 熔化极气体保护焊
根据保护气体的种类，熔化极气体保护焊包括 熔化极惰性气体保护电弧焊（简称MIG）、熔 化极氧化性混合气体保护电弧焊（简称MAG） 和二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）等。
熔化极气体保护焊的热源是在可熔化的焊丝与 被焊工件之间并在保护气氛中产生的电弧。它 利用电弧热效应产生的热来加热和熔化焊丝和 工件金属，形成焊缝，达到连接工件的目的。
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1.3.2.1 熔化极惰性气体保护焊 熔化极惰性气体保护焊中采用的保护气体
主要有氩气，氦气和氮气，其中熔化极氩 弧焊应用最广。 熔化极氩弧焊以焊丝作为电极，不断送进 和熔化熔滴进入熔池与母材形成焊缝。惰 性气体在焊接过程中不与液态金属反应， 只起严密包围焊接区（电弧、焊丝端头、 熔滴、熔池金属和邻近熔池的母材金属）， 使之与空气隔离的作用。
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采用氧化性混合气体作为保护气体可具有下 列作用： ①提高熔滴过渡的稳定性； ②稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性； ③改善焊缝熔深形状及外观成形； ④增大电弧的热功率； ⑤控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷； ⑥降低焊接成本。
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1.3.2.3 二氧化碳气体保护电弧焊
二氧化碳气体保护电弧焊与其它气体保护焊相比， 具有以下特点：①CO2气体价廉、焊接成本低、 抗氢能力强，目前广泛应用于碳钢和低合金钢的 焊接；②具有飞溅与合金元素的氧化烧损。CO2 气体在高温下会分解为CO和O2。CO不溶于钢液， 但能在钢液中形成气泡。气泡在高温下因急剧膨 胀而发生剧烈爆炸，从而导致飞溅严重，使电弧 燃烧不稳。氧气在高温下会使合金元素发生氧化 烧损。故CO2气体保护焊不适用有色金属与高合 金钢的焊接。
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1.2 埋弧自动焊
埋弧焊是一种利用在焊剂层下光焊丝和 焊件之间燃烧的电弧所产生的热量来熔 化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的 方法，在焊接过程中，颗粒状的焊剂及 其熔渣保护了电弧和焊接区，光焊丝提 供填充金属。焊接时，光焊丝连续地送 入覆盖焊接区的焊剂层，电弧引燃后， 焊接焊丝和母材立即熔化并形成熔池。 熔化的熔渣覆盖住熔池及高温焊接区， 产生良好的保护作用。
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1.3.2.2 熔化极氧化性混合气体保护焊 熔化极氧化性气体保护电弧焊是采用在惰
性气体中加入一定量的氧化性气体（活性 气体），如氩气加二氧化碳气体，氩气加 氧气，氩气加氧气加二氧化碳气体等作为 保护气体的一种熔化极气体保护电弧焊方 法，可用于平焊、立焊、横焊和仰焊以及 全位置焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和 不锈钢等黑色金属材料的焊接，