压力容器焊接技术要求

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）
三、焊接材料
按JB/T4709选用焊材。

1、焊条：GB/T983《不锈钢焊条》、GB/T5177《碳钢焊条》；
2、焊丝
3、焊剂
4、保护气体
四、压力容器焊接设计
焊接设计是压力容器设计的一个重要组成部分，包括：钢材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接头形式、预热、层间温度、后热、焊后热处理以及检验、检测等；
压力容器焊接设计的原则：
1、选用焊接性能良好的材料；
2、尽量减少焊接工作量；
3、合理分布焊缝；
4、焊接施工及焊接检验方便；
5、有利于生产组织和管理。

四、压力容器焊接设计
1、焊接方法选用：质量可靠、生产效率高、成本低；?
2、焊接材料选用：焊缝金属力学性能应高于或等于相应母材标准规定值下限；依据JB/T4709选用；
3、焊接坡口设计：
GB/T985-88《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》
GB/T986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》
HG20583-98《钢制化工容器结构设计规定》
GB150、GB151、封头、管法兰、容器法兰、吊耳、容器支座等标准规定的焊接坡口；
四、压力容器焊接设计
4、焊接接头设计：压力容器结构设计时应遵循的原则
(1)保证接头满足使用要求；
(2)施焊、无损检测操作容易，焊接应力小，变形小；
(3)接头加工容易，经济性好；
(4)焊接接头设计应符合焊接接头系数规定。

5、预热、层间温度和后热
预热可以降低焊接接头冷却速度，防止母材和热影响区产生裂纹，降低焊接区的残余应力；但会恶化劳动条件，要认真对待。

后热的目的是加快焊接接头中氢的逸出，是防止冷裂纹的有效措施。

后热温度与钢材有关，并应在焊后立即进行。

五、有关标准对焊接的要求
1、组成压力容器的不同材料、不同形状的零部件，主要是靠焊接方法装配的，与母材相比焊接接头是压力容器壳体的薄弱环节，因此标准规范对焊接给予极大的关注，提出了多方面的技术要求。

主要包括如下几方面：
(a)焊接试板接头的力学性能－－产品焊接试板
(b)焊接接头的外观与形状尺寸偏差
(c)焊接缺陷
五、有关标准对焊接的要求
2、产品焊接试板
2.1、按台制备产品焊接试板的条件
容器的设计温度：设计温度低于或等于-20℃；
容器的材料：Rm＞540MPa钢和Cr-Mo低合金钢
工作介质：盛装毒性为极度或高度危害介质? 2.2、以批代台制备试板的条件
对于Q235-B、Q235-C、20R、16MnR以及不锈钢等材料制造
的容器，不要求按台制备试板。

注*
五、有关标准对焊接的要求
2.3制备产品试板的要求
试板对产品焊接接头的代表性，应真实、可信；
措施：对试板用材、焊工、施焊条件、焊接工艺、热处理、试板所处部位进行严格规定。

2.4产品试板的检验与评定
按JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》进行。

2.5产品试板检验不合格的处理
五、有关标准对焊接的要求
3、焊缝外观
3.1、对口错边：A：≤1/4δe，且≤3mm；
B：≤1/4δe，且≤5mm；注*
3.2、棱角度：≤(δe/10+2)mm，且≤5mm；
3.3、不等厚板材对接：削薄处理注*
3.4、焊缝余高：
3.4.1、作用：保温、缓冷与正火作用，焊接工艺的需要；
3.4.2、危害：筒体表面外形突变，产生附加弯矩，造成较高的局部应力集中，形成裂纹源，缩短容器疲劳寿命；
3.4.3、要求：标准（JB4732）规定，凡需疲劳分析设计的容器均应将余高去除，焊缝与母材表面保持齐平。

五、有关标准对焊接的要求
3.5、咬边
3.5.1、危害：微小区域形状突变，应力集中；
介质在咬边内形成死区，浓度上升，出发局部腐蚀；
咬边在介质压力作用下易扩展，诱发裂纹；? 3.5.2、要求：
不得有咬边：低温压力容器；
用Rm＞540MPa钢材和Cr-Mo低合金钢制容器；
采用不锈钢制造的容器；
焊接接头系数取1的压力容器；
允许存在一定量的咬边：GB150。

压力容器无损检测技术要求
一、基本概念
1、无损检测（NDT/NET）：是不损坏被检物的完整结构和使用性能的情况下，探测被检物内部和表面的宏观缺陷，并对其种类、形状、尺寸、取向和位置作出判断的工艺方法。

2、主要目的：对原材料、零部件、产品各制造工序和产品最终外观、内在质量的检查；评价制造工艺的合理性，为制定和改进制造工艺工程提供依据；作为评定产品质量优劣等级的依据，提高产品在规定条件下工作的可靠性。

3、执行标准：JB/T4730-2005《承压设备无损检测》。

4、检测方法：五大常规检测方法：RT、UT、MT、PT、ET。

?
5、适用缺陷：RT、UT主要用于检测内部缺陷；MT、ET检测表面和近表面缺陷；PT仅用于检测表面开口缺陷。

二、射线检测RT
1、原理：利用强度均匀的ｘ和γ射线照射工件，使照相底片感光。

2、主要特点：
2.1、根据射线底片的缺陷图像，可以精确地判别在垂直与射线透照方向地二维平面地位置、尺寸和缺陷地种类，但缺陷在厚度方向自身高度和深度难以确定；
2.2、对体积状缺陷（体积未焊透、气孔、夹渣、疏松、缩孔）检测灵敏度较高，对面状缺陷（细微裂纹、未熔合、面状未焊透）检测灵敏度较低；
2.3、通过底片评价工件地质量记录直观、定性定量准确、重复性好、易于保存档案；
2.4、射线对人体有伤害，防护设备投资高，操作危险；
2.5、几乎适用于所有材料，碳钢、不锈钢、铜、铝、钛等；? 2.6、对被检工件的厚度下限没有限制。

二、射线检测RT
3、焊缝质量评定等级：根据缺陷的性质和数量，分为四各等级：?
3.1、Ⅰ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条状缺陷；? 3.2、Ⅱ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透；
3.3、Ⅲ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透；
3.4、Ⅳ级：焊缝缺陷超过Ⅲ级的为Ⅳ级，为不合格焊缝。

4、级别划分依据：由缺陷引起的疲劳强度降低程度来确定。

? 4.1、Ⅰ级焊缝对疲劳强度要求很高，核能、超高压或介质为极度和高度危害物质，应将焊缝余高磨平；
4.2、Ⅱ级焊缝对疲劳强度有一定要求，高压、介质为有害物质和焊缝承受较大动、静载荷或有限次循环交变载荷，允许保留余高；
4.3、Ⅲ级焊缝基本不考虑疲劳强度，低压、无害介质，允许保留余高。

三、超声检测UT
1、原理
2、主要特点：
2.1、缺陷检测灵敏度受缺陷反射面的影响很大，对面状缺陷（裂纹、板材分层）敏感，对体积状缺陷（气孔、夹渣）不灵敏；? 2.2、一般多数情况没有明确的记录、缺乏直观性；
2.3、适用于金属板材、管材、锻件等，不适用于粗晶材料（奥氏体不锈钢）、形状复杂或表面粗糙的工件；
2.4、操作简单，只要将探头放置在被检工件单面即可；
2.5、可较好的确定缺陷在被检工件厚度方向的位置和缺陷自身的高度。