[整理版]压力容器焊接常识
压力容器与压力管道知识培训材料之三压容焊接基本知识
压力容器及压力管道知识培训材料之三焊接基本知识1 电焊条1.1焊条的组成及作用涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条，简称焊条。
它由焊芯和药皮两部分组成。
通常焊条引弧端有倒角，药皮被除去一部分，露出焊芯端头。
有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂，引弧更简单。
不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。
在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。
1.1.1焊芯焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。
1.1.1.1焊芯的作用①作电极产生电弧。
②焊芯熔化后成为填充金属，与熔化了的母材混合形成焊缝。
1.1.1.2.焊芯的分类及牌号依据GB1300-7《焊接用钢丝》标准规定，特地用于制造焊芯和焊丝的钢材，可分为碳素结构钢, 合金结构钢, 不锈钢三类。
焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首，其后紧跟钢号，表示方法与优质碳素结构钢, 合金钢相同。
若钢号末尾注有高字（或用字母A表示），为高级优质焊条钢，含硫, 磷量较低。
若末尾注有“特”字（或用字母E表示），为特级焊条钢，含硫, 磷均小于0.03%。
H1Cr19NiTi——铬镍钛不锈钢焊条钢。
常用焊芯的牌号, 代号及其化学成分见GB1300-7《焊接用钢丝》附录1-1。
1.1.2药皮涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。
它由几种或几十种成分组成。
药皮的作用如下：○1稳弧作用焊条药皮中含有稳弧物质，可保证电弧简单引燃和燃烧稳定。
○2爱护作用药皮熔化时产生气体和熔渣，可隔离空气，爱护熔融金额。
熔渣冷却后，在焊缝表面形成渣壳，可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度，有利于熔池中气体逸出，削减产生气孔的可能性，并改善焊缝成形。
○3冶金作用药皮中加有脱氧剂和合金剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，可削减氧, 硫, 磷等有害杂质，使焊缝金属获得符合要求的力学性能。
○4渗合金药皮中加有铁合金，这些合金元素熔化后过渡到熔池中，可提高焊缝金属中合金元素的含量，从而改善焊缝金属的性能，通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属，如在碳钢上堆焊不锈钢, 高速钢等。
压力容器焊接知识 2
焊缝成型焊缝成型系数是对焊缝截面形状的考核，指熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（φ=B/H）；焊缝系数是指对应焊接接头强度与母材强度之比值。
用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。
压力容器分类压力容器分A、B、C、D四个级别。
A级又分：超高压容器、高压容器（A1）、第三类低、中压容器（A2）、球形储罐现场组焊或球壳板制造（A3）、非金属压力容器（A4）、医用氧舱（A5）；B又分：无缝气瓶（B1）、焊接气瓶（B2）、特种气瓶（B3）；C级又分铁路罐车（C1）、汽车罐车或长管拖车（C2）、罐式集装箱（C3）；D级又分：第一类压力容器（D1）、第二类低、中压容器（D2）。
压力容器焊缝的分类产品试板有关规定1. 总则本规定适用于碳素钢、低合金钢、不锈钢制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类压力容器。
2. 凡符合以下条件之一者，A类的圆筒纵向焊接接头，应按每台容器制造产品焊接试板。
2.1 钢板厚度δs＞20mm的15MnVR；2.2 钢板材料的标准抗拉强度下限值σb＞540MPa；2.3 Cr-Mo低合金钢；2.4 当设计温度小于-10℃时，钢板厚度δs＞12mm的20R；钢材厚度δs＞20mm 的16MnR；2.5 当设计温度小于0℃，大于等于-10℃时，钢材厚度δs＞25mm的20R；钢材厚度δs＞38mm的16MnR；2.6 制作容器的钢板凡需热处理以达到设计要求的材料力学性能指标者；2.7 设计图样上或用户要求按台制作产品焊接试板的压力容器；2.8 异种钢（不同组别）焊接的压力容器；2.9 图样上注明盛装毒性为极度危害或高度危害介质的容器。
3. 除第2条之外的压力容器，如果能提供连续30台（同一台产品使用不同牌号材料的，或使用不同焊接工艺评定的，或使用不同的热处理规范的，可按两台产品对待）同牌号材料、同焊接工艺（焊接重要因素和补加重要因素不超过评定合格范围，下同）、同热处理规范的产品焊接试板测试数据（焊接试板试件和检验报告应存档备查），证明焊接质量稳定，由质保工程师批准，可以批代台制作产品焊接试板，具体规定如下：3.1 以同钢号、同焊接工艺、同热处理规范的产品组批，连续生产（生产间断不超过半年）每批不超过10台，从中抽一台产品制作产品焊接试板。
压力容器知识培训之焊接基本知识
• 二.等同性原则 • 焊接在特殊环境下工作的工件或结构，如要 求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高 的力学性能，则应选用能保证熔敷金属的性 能与母材相近或相近似的焊条，这就是等同 性原则。 • 如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条；焊接 耐热钢时应选用耐热钢焊条
• 三.等条件原则 • 根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择 最多。例如焊接需承受动载或冲击载荷的工 件，应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型 碱性焊条。反之，焊一般结构时，应选用酸 性焊条。 • 虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况，工 地设备条件，经济性及焊接效率等，但这都 是比较次要的问题，应根据实际情况决定。
• •
•
•
c、焊芯上有锈痕，则焊条已受潮不能用。 d、将厚药皮焊条缓慢弯成120°角，若涂 料大块脱落或药皮表面无裂纹，都是受潮 焊条。干燥的焊条在缓慢弯曲时，有小的 脆裂声，继续弯至120°，药皮受拉面出现 小裂口。 e、焊接时药皮成块脱落，产生大量水蒸气 或有爆裂现象，说明焊条已受潮。 已受潮的焊条，若药皮脱落，则应报废。 若酸性焊条受潮不严重，或焊芯上有轻微 锈痕，焊接时基本上能保证质量，烘干后 可以再用，但不能用来焊接重要结构。若 碱性焊条焊芯上有锈痕，则不能正常使用。
• E X1X2 X3X4 • • 表示药皮类型及电流种类见 • 表示焊接位置 • 表示熔敷金属的最低抗 拉强度单位为kgf/mm2。 • 表示焊条。
• • • • •
碳钢焊条包括E43和E50两个系列 X3-焊条使用位置 0或1表示:全位置焊(平、立、横、仰) 2表示:平焊、船形焊 4表示：向下立焊
第二节
焊条的种类、型号及规格
• 一、焊条的种类及型号 • 根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金 钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝 含金焊条、铜及铜合金焊条，铸铁焊条等， 这里只介绍焊钢用的焊条。 • 1、碳钢焊条 根据GB5177-85《碳钢焊条》 标准规定，这类焊条的型号，根据熔敷金 属的抗拉强度，药皮类型、焊接位置和焊 接电流种类划分。型号编制方法如下：
压力容器焊接培训
焊缝尺寸符号
01
常用的焊接方法
02
金属焊接
03
钎焊
04
压焊
05
熔焊
06
火焰钎焊
07
气保焊
08
电弧焊
09
焊条电弧焊
10
埋弧自动焊
11
螺柱电弧焊
12
惰性气体保护焊
13
活性气体保护焊
14
金属焊接的种类：
常用的焊接方法 焊条电弧焊（ D ， SMAW,111 ）
定义：焊条电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。 特点： 设备简单，操作方便，易于维修。 对焊接接头的装配尺寸要求相对较低。 可达性好，能进行全位置焊接 适合焊接多种金属材料及各种结构形状。 对焊工要求高。 劳动条件差 生产效率低
焊接缺陷、检验方法和焊缝返修
焊接缺陷、检验方法和焊缝返修
焊缝尺寸不符合要求
咬边
未焊透
未熔合
焊瘤
弧坑裂纹
气孔
焊接缺陷、检验方法和焊缝返修
焊接检验方法分类 外观检查 表面探伤（PT、MT） 非破坏性检验 超声波探伤（UT） 射线探伤（RT） 致密性试验 耐压试验 焊接质量检验 机械性能试验（拉伸、弯曲、冲击试验） 破坏性检验 金相分析 化学分析
04
焊接材料的保管使用
05
焊材一、二级库
06
入库、领用、烘干、发放和回收
07
焊接材料的控制
焊工的现状、资格、考试和管理
考试依据 《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》 颁布单位 国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全检察局 颁发日期：2002/10/01 考试内容： 理论考试和操作考试 操作技能考试主要从焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面进行考核。
压力容器压力管道焊接知识(谷风参考)
44
经验学习
45
外部缺陷有表面裂纹、表面气孔、咬边、凹 陷、满溢、焊瘤、弧坑等，这些缺陷主要与 焊接工艺和操作技术水平有关。还有些是外 观形状和尺寸不合要求的外部缺陷，如错边、 角变形和余高过高等。
经验学习
46
内部缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未焊 透、未熔合等。
经验学习
47
2.2 焊接缺陷的危害
16
手工电弧焊的缺点：
（1）生产效率较低，这是由于使用的焊接电 流上限不高，焊条熔敷速度较低，加之在焊 接过程中需要不断的更换焊条，增加了辅助 时间；
（2）焊条的利用率较低；
（3）焊接质量的好坏受焊工操作水平的影响 很大。
经验学习
17
1.2 埋弧自动焊
埋弧焊的原理是，电弧在一层颗粒状的可熔 焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露，利用电弧 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。
27
经验学习
28
经验学习
29
经验学习
30
经验学习
31
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。
经验学习
32
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。
压力容器焊接基础
经验学习
1
1、常用焊接方法及原理简介
经验学习
2
1.1 焊条电焊弧
一、焊条电弧焊的基本原理 焊条电弧焊通常用英文简称SMAW表示。 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧 焊方法。 焊条电弧焊的过程如图所示： 气——渣联合保护的熔化焊。
压力容器焊接常识
的固体产生原子（分子）间结合力而接合成一体的 连接方法。
分 类 压力焊 钎 焊 化工装置焊接的构件量约占75％左右，且多采用电 弧焊。 熔化焊 气 焊 电弧焊 电渣焊 等离子焊
Contents
1.电弧焊 2.焊接接头和坡口形式 3.焊接接头的组织和性能 4.焊接材料
晶粒开始垂直底部向中心生长 ，呈树状枝晶。
3.2 焊缝区
焊缝区组织是从液态结晶冷凝后形成的铸态组织，因 此，可能存在着各种铸造缺陷。但由于冷却快，且通过渗 入某些合金等可以满足使用要求。
焊缝结晶过程要产生偏析，宏观偏析与焊缝成形系数 （即焊道的宽度与厚度之比）有关。成形系数小，易形成 中心偏析。
3.3 热影响区
适于批量大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝 的焊接。
1.3 埋弧自动焊
不足： ①不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大 的焊缝； ②工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时； ③由于埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，必须严格 控制焊接规范。
1.4 氩弧焊
氩气的散热能力较低，一旦引燃，能较稳定地燃烧； 但其电离势较高，引弧较困难，需借用高频振荡器产生高 频高压电引弧。按所用的电极不同可分为：非熔化极氩弧 焊和熔化极氩弧焊两种。
5.焊接应力与变形 6.焊接缺陷与焊接质量检验
1. 电弧焊
利用电弧热加热并熔化金属进行焊接的方法。
1.1 焊接电弧
一种持续强烈的气体放电现 象。 在电场作用下，将电弧空间 的气体介质电离，带电质点分别 向着电场的两极方向运动，使局 部气体空间导电，而形成电弧。 引燃电弧：分接触引弧和非接触引弧两接触点上电流密度极度增大； 氧化皮电阻大产生热，使金属熔化蒸发。焊条提起拉开， 空间内充满了金属蒸气和空气，其中某些原子可能已被电 离。拉开瞬间，阴极发射电子。气体介质被撞击电离，电 弧温度进一步升高，开始引燃。然后维持一定电压，连续 放电，电弧连续燃烧。 非接触引弧 借助于高频或高压脉冲引弧装置，使阴极表 面产生强场发射，电子流与气体介质撞击，使其电离导电。 阴极区温度2400K左右，放热量38％； 阳极区温度2600K左右，热量占42％； 弧柱区中心温度达5000～8000K，热量占20％左右。
压力容器焊接基础知识
• 埋弧自动焊的焊接材料是焊丝与焊剂。焊丝是裸体
金属丝,与手工电孤焊的焊条芯相似,在焊接中不断熔化 并填充于焊缝之中。焊剂则与手工电弧焊焊条的药皮类 似。
合金的焊接，但由于其成本较高，通常多用 于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不 锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金 属（如铅、锡、锌等），焊接较困难。常用 于小径管的焊接和大口径管的打底焊缝。
• 氩弧焊的焊接规范参数主要有焊接电流、电
弧电压、焊接速度、焊丝直径、氩气流量、 喷嘴直径等。
• 4、二氧化碳气体保护焊
的降压变压器,可将初级电压380V或220V降到焊接空 载电压60~80V,其内部、加有一个比较大的感抗,以保 证电弧稳定燃烧,并在一定范围内调节焊接电流的大小。
• 交流电焊机具有结构简单,成本低,效率高,节省电能和
使用维护方便等特点。
• B、直流电焊机：又分为焊接发电机和弧焊整流器
• 焊接发电机牌号表示方法：AX1-300。
压力容器焊接基础知识
印 象：一提到焊接，街道或城镇旁修理铺，焊洋铁壶， 对焊接的印象就是简单手工艺
★“神舟号”发射，“神舟号”的返回舱、发射架
★ 军舰、轮船 ★ 石油化工企业用的球罐、储罐、管道 ★ 汽车，全世界所有大工业的产业，像航天航空、造船、
通讯、家用电器、大型电站、冶金、微电子、武器装备等等。 ★ 三峡工程28台70万千瓦水轮发电机组，是全焊结构 ★ 几千公里长的西气东输的管道工程 ★ 从外层空间到深海水下，从一百万吨的大油轮到集成电路片
压力容器及管道焊接
• 劳动条件好，焊接过程机械化、操作简单、 没有弧光的有害影响、减轻焊工的劳动强 度
优点
• 在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效 果胜过其它焊接方法
压力容器及管道焊接
编写人：栗连英 李清元
1 焊接的基本概念
• 什么是焊接 • 焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在
使用或不使用填充金属的情况下，使两块金属连 接在一起的一种加工工艺方法。 • 什么是焊接接头： • 用焊接方法连接的接头叫做焊接接头。焊接接头 包括： • 焊缝区：焊件经焊接后形成的结合部分。 • 热影响区：焊接过程中，母材因受热的影响（但 未熔化）金相组织和力学性能发生了变化的区域。
常用焊材烘干温度及保持时间
常用钢号的焊接材料表
材料的基础知识
• 钢的分类：钢是以铁为主要元素，含碳量 一般在2%以下，并含有其他元素的金属材 料。钢可按化学成分、用途、质量分类。
1、按化学成分分为碳素钢、合金钢。 1）碳素钢：是以铁为基本成分的铁
碳合金，碳素钢中除以碳为主要合金元素 外，还含有少量的有益元素锰和硅。锰含 量一般小于1%，硅含量都在5%以下。此外 碳素钢还含有少量杂质元素硫和磷，并限 制其含量。碳素钢按含量分低碳钢（含碳 量小于0.30%）、中碳钢（含碳量0.30%0.60%）、高碳钢（含碳量大于0.60%）。
• 2）钨极氩弧焊焊（GTAW）是利用惰性 气体氩气保护的一种电弧焊焊接方法。即 从喷嘴中喷出的氩气在焊接区造成一个厚 而密的气体保护层隔绝空气，在氩气层流 的包围之中，电弧在钨极和工件之间燃烧 利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充 焊丝把两块分离的金属连接在一起，从而 获得牢固的焊接接头。
压力容器焊接知识全解
1930年：前苏联罗比诺夫发明埋弧焊。 1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。 1957年：法国施吉尔发明电子束焊。 1957年：前苏联卡扎克夫发明扩散焊。 1990年左右：逆变技术得到了长足的发展，其结果使得焊接设 备的重量和尺寸大大的下降。 1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝 合金平板。 1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十 多人的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。
埋弧自动焊
• 埋弧自动焊工艺
– 焊前准备
• 接头形式和坡口加工 • 焊前清理 • 装配
– 埋弧焊工艺
• 平板双面对焊
– 悬空焊 – 焊剂垫法 – 临时工艺垫板法 – 手弧焊封底法
• 单面焊双面成形 • 角焊缝
焊剂垫结构原理 1-焊件；2-焊剂；3-橡皮帆布；4-橡皮帆布软管
临时垫双面焊 (a)薄钢带垫；(b)石棉绳垫；(c)石棉板垫
R
热
低温钢焊条
W温
不锈钢焊条
G铬 A奥
堆焊焊条
D堆
铸铁焊条
Z
铸
镍及镍合金焊条
Ni 镍
铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条
特殊用途焊条
T
铜
L
铝
TS 特
四、焊接材料
•焊条的选用原则 –总原则：尽可能使接头的使用性能与母材保持一致 –根据母材的物理、机械性能和化学成分 –根据母材工作条件和使用要求 –根据焊接结构的特点 –根据焊接现场设备条件 –根据劳动条件和生产效益
– 对接接头 – 搭接接头 – 角接接头 – Ｔ形接头
• 焊缝的空间位置
– 平焊 – 立焊 – 横焊 – 仰焊 – 全位置焊
手工焊条电弧焊
压力容器的焊接
硅整流式直流电焊机 ZX5系列 逆变式直流电焊机 ZX7系列
（3）焊条电弧焊焊接规范
焊接规范是影响焊接质量和焊接生产率的所 有焊接工艺参数的总称。 在电弧焊中，焊缝成形通常可用焊缝成形系 数（形状系数）及熔合比这两个指标表示。
焊缝成形系数是指焊缝熔化宽度与熔化深度之比
成形系数小，表示焊缝深而窄，焊接热影响区小，从充分利用 电弧热、减小热影响区尺寸及减小焊接变形来，这是有利的。
图4.7
埋弧焊
埋弧焊焊前准备
埋弧焊焊接过程
埋弧焊焊接过程中
埋弧焊脱渣前的状态
埋弧焊焊缝
பைடு நூலகம்
●埋弧焊的优点
（1）生产效率高，比焊条电弧焊高5～10倍； （2）焊接接头能够获得良好的外观成形和 良好的组织与性能，焊接质量较稳定； （3）可以节省金属材料和电能； （4）焊工的劳动条件大大改善。
●埋弧焊的局限性
●GMAW的熔滴过渡形式 过 渡 形 式 射流过渡 熔滴过渡 脉冲过渡 短路过渡
●二氧化碳气体保护焊的优点
（1）成本低 （2）明弧操作，质量好 （3）生产效率高，比焊条电弧焊 工效高2～5倍。 （4）操作性能好。
●
二氧化碳气体保护焊的缺点
（1）采用较大电流焊接时，飞溅较大； （2）弧光强； （3）焊缝表面成形不够光滑美观； （4）控制或操作不当时容易产生气孔； （5）焊接设备比较复杂。
夹渣 未融合、未焊透、裂纹、咬边 、焊瘤、焊缝尺寸不对等
4.1.1.2 埋弧焊 (SAW)
（1）埋弧焊的特点 埋弧焊是目前所提到的在焊缝金属熔敷效率 上最高的一种典型焊接方法。SAW用实芯焊丝 连续送进，焊丝产生的电弧完全被颗粒状的焊 剂层所覆盖；因而被命名成“埋弧”焊。 由于SAW的焊丝和焊剂是各自分开的，所 以对某个接头会有多种组合可选用。对于合 金钢焊缝，一般有两种组合：合金焊丝配合 中性焊剂，或低碳焊丝配合合金焊剂。