压力容器焊接材料的选用
锅炉、压力容器的焊接材料选用
锅炉、压力容器的焊接材料选用摘要：在锅炉压力容器的制作中，因为其制作工艺一般比较繁琐，而且牵扯到很多行业，所以在制作的时候，只要有一个步骤出了问题，就会导致成品的品质达不到要求，甚至不能使用。
而选择什么样的焊接材质，则是决定其品质的重要因素之一。
在生产锅炉压力容器的过程中，焊接是非常关键的一个步骤，同时，它也是比较容易发生问题的一个步骤。
所以，在进行具体的生产过程中，工作人员必须对其予以足够的关注，根据具体情况，选用合适的焊接材料，以最大限度地确保锅炉压力容器的稳定运转。
在这种情况下，文章着重从锅炉和压力容器的焊接材质选择方面进行了探讨，为锅炉和压力容器的设计提供了借鉴。
关键字：锅炉；压力容器；焊材的选择；分析前言在锅炉压力容器的制造中，因为这类容器的体积比较大，而且结构比较复杂，所以不可能一气呵成，所以一般都是提前进行相关的构件制造，然后用焊接的方法将构件装配到一起，最后才能进行整个的制造工作。
在焊接的过程中，若选择了错误的材料，就很可能会引起重大的安全事故，也会给后续的使用带来很大的安全风险，所以，强化对锅炉压力容器焊接环节的材料控制是非常有意义的。
1锅炉和压力容器的一般情况锅炉、压力容器是一种特殊设备，也是一种机械设备，其工作原理是利用燃料的燃烧，将水转换成热水与蒸汽，为居民生活与社团生产提供所需的热能，此外，还可以利用蒸汽动力装置，将热能转换为机械能，或利用发电机，将机械能转换为电能。
不过，尽管这种装置可以为我们的生活提供很大的方便，但同时，它也存在着很大的危险性。
当锅炉压力容器出现断裂或者爆炸的时候，它会在断裂或者爆炸的时候，在断裂或者爆炸的时候，会在断裂或者爆炸的一刹那，产生出大量的能量冲击波，这些冲击波将会包裹着破碎后的容器碎片，然后向周围的环境中快速的释放和飞溅，这些东西都具有很大的破坏作用，它会对周围的人员和建筑造成很大的安全隐患，从而引发出一些安全事故，造成了很大的社会损失，还会带来很大的悲惨后果。
钢制压力容器焊接通用规程
HJ350-H08MnMoA
HJ431-H08MnMoA
低碳钢与耐热型低合金钢相焊
Fe-1-1与Fe-4、Fe-5A、Fe-5B-1相焊
E4315
J427
F4A0-H08A
HJ431-H08A
HJ350-H08A
HJ101-H08A
强度型低合金钢与耐热型低合金钢相焊
Fe-1-2与Fe-4
12Cr2Mo
12Cr2Mo1
12Cr2MoG
12Cr2Mo1R
E6015-B3
R407
1Cr5Mo
E5MoV-15
R507
06Cr19Ni10
F308-H08Cr21Ni10
SJ601-H08Cr21Ni10
HJ260-H08Cr21Ni10
H08Cr21Ni10
06Cr18Ni11Ti
F347-H08Cr20
J507RH
15MnNiDR
E5015-G
W607
Q370R
E5016-G
E5015-G
J556RH
J557
20MnMo
E5015
E5015-G
J507
J557
20MnMoD
E5016-G
E5015-G
E5516-G
J506RH
J507RH
J556RH
13MnNiMoR
18MnMoNbR
20MnMoNb
HJ260-H08Cr19Ni14Mo3
H08Cr19Ni14Mo3
022Cr19Ni10
E308L-16
A002
F308L-H03Cr21
Ni10
SJ601-H03Cr21Ni10
压力容器焊接材料的选择及焊接要求
压力容器焊接材料的选择及焊接要求摘要：随着我国科学技术和经济社会的不断发展，压力容器的的工作参数和工作性能得以提升，因此行业对于焊接技术也提出了更加严格的要求。
近年来，随着压力容器焊接技术的不断完善，焊接材料的选择和使用逐渐成为了压力容器和焊接行业所关注的重要话题。
关键词：压力容器；焊接材料；焊接要求；焊前准备一、焊接材料选用的基本原则压力容器的应用极为广泛，但由于其设备运转条件极为复杂，因此在压力容器的焊接技术中，对于材料的选用决定了焊接质量及随后的各项压力容器运转活动。
在选材时应当根据不同种类设备的具体情况所必须的化学成分、力学性能、耐腐蚀性能等要求进行综合考量，从而保证机械的正常运作。
1、接头的性能是压力容器产品焊接中最重要的质量基础保障，若接头存在缺陷则极容易给机器带来安全隐患。
作为设计压力容器的重要基础和最基础的力学性能指标，接头在压力容器的焊接中占据重要地位，在选焊接材料时，首先应保障接头的力学性能，包括在各种不同的工作背景下的低温性能、高温性能和抗冻性能及疲劳荷载性能等。
2、在选择焊接金属时，对于强度较低的合金钢材等应按照等强原则进行选材，从而保证焊接接头具备极为强劲的韧性储备性，并适当超强，以帮助提高接头的抗脆断性能。
焊接金属与母材强度之间的匹配程度也会直接影响到压力容器的焊接成果，目前我国在这一领域还存在许多争论，按照现有的强度界别来看，高强钢的强度值为700至800MPa之间，若过高或过低都可能会导致脆性断裂。
为了避免这一状况，可以在焊接时警笛预热温度，从而有效减少冷裂纹的敏感性，以达到防止产生脆性断裂的目的。
3、压力容器的焊接材料的焊接性是指通过焊接技术使被焊件之间得以充分连接，且焊接接头满足结构使用要求的总体程度；在焊接时可能会产生凹痕、气孔、裂纹等焊接不良的缺陷问题。
因此应当在实际操作时结合压力容器的具体标准，对焊材性能进行严格的检测和监督，包括偏心度、焊缝成型和外观、扩散氢含量和压力强度等。
焊接材料的选用标准
焊接材料的选用1、本标准适用于锅炉、压力容器焊材的选用2、引用标准GB324-88《焊缝符号表示法》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》3、焊接材料的选择3.1.焊条的选择原则3.1.1考虑母材的机械性能和化学成分（常见化学成分和焊缝金属机械参见表）1、普通结构钢的焊接，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用抗拉强度等于或稍高于母材的焊条2、对于合金结构钢，通常要求焊缝金属的主要成分与母材金属相同或者相近。
3、当母材中C及S、P等元素含量偏高时，焊缝金属容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊材。
⑴低碳钢或低合金高强钢的焊接应根据钢材的抗拉强度来选择等强或稍高强度的焊材。
⑵耐热钢或不锈钢的焊接，应选用熔敷金属化学成分与母材相同或相近的焊条⑶异种钢焊接材料的选择比较复杂，选择时应遵循以下一般原则：①组织基本类似，强度等级不同的钢之间的焊接，最好选用抗拉强度介于被焊材料之间的折中焊条。
②碳钢、低碳钢、耐热钢与奥氏体钢焊接，如果产品工作温度较低，选用Cr25Ni13型不锈钢填充金属。
③碳钢与耐热钢焊接4应选用E5015型焊条。
3.1.2考虑焊件的结构复杂程度和刚性⑴形状复杂、结构刚性大以及厚度大的焊件必须采用抗裂性能较好的低氢焊条⑵考虑焊件的工作条件，包括载荷、介质和温度等，选用相应的能满足使用要求的焊条，如高温条件下工作的焊件应选择耐热钢焊条，接触腐蚀介质的焊条应选择不锈钢焊条，承受动载或冲击载荷的焊件应选择强度较高、塑性和韧性较高的低氢型焊条。
在没有规定的情况下，一般受压件选择碱性焊条，结构件选择酸性焊条，对于同一强度级别或同一化学成分的焊条，碱性焊条可代替酸性焊条，强度略低的焊条，但不得反代。
3.1.4考虑改善焊工劳动条件，提高劳动生产率，经济合理性等方面在酸性焊条和碱性焊条都可满足性能的要求时，应尽量采用酸性焊条，在使用性能相同的基础上选择价格较低的焊条。
压力容器焊接工艺的选取和应用
压力容器焊接工艺的选取和应用压力容器是一种常用的工业设备，用于储存和运输液体、气体和蒸汽等具有一定压力的介质。
由于容器内部介质的特殊性，容器必须具备较高的密封性和强度，以确保安全运行。
而焊接是制造压力容器时常使用的连接工艺之一。
焊接工艺的选取及应用在压力容器制造中具有重要意义，直接关系到容器的密封性、强度和耐腐蚀性等。
以下是几种常见的压力容器焊接工艺及其应用：1. 电弧焊接：电弧焊接是一种利用电弧热量熔化焊接材料并融合连接的焊接工艺。
其中包括手工电弧焊、氩弧焊等。
电弧焊接可用于各类压力容器的连接，如壳体与封头的连接、管道与管件的连接等。
2. 自动焊接：自动焊接是指利用自动焊接设备进行焊接作业的工艺。
它可以提高焊接速度和质量，并减少人工操作的错误。
自动焊接广泛应用在大型压力容器的制造中，如石化设备、核电设备等。
3. 惰性气体保护焊接：惰性气体保护焊接是利用惰性气体的保护作用，防止焊接材料与空气中的氧气和水蒸气等氧化物发生反应的焊接工艺。
惰性气体保护焊接常用于焊接不锈钢和铝合金等材料的压力容器，以提高焊缝质量和耐腐蚀性。
4. 焊接材料选择：在压力容器的焊接中，需要选择适合的焊接材料，以保证焊缝的强度和耐蚀性。
常用的焊接材料包括碳钢、不锈钢、铝合金等。
在选择焊接材料时，要考虑容器内介质对材料的腐蚀性和温度要求等因素。
1. 焊接工艺合规性：选择的焊接工艺必须符合相关的标准和规范，确保焊缝的质量和性能满足使用要求，并通过验收检查。
2. 焊接操作工艺：适当的焊接操作工艺能够提高焊接效率和质量，减少焊接过程中的缺陷和变形。
3. 试验验证：在选择焊接工艺后，需要进行相应的试验验证，以确保焊接接头的强度、密封性和耐蚀性等能够满足设计要求和使用条件。
压力容器焊接工艺的选取和应用是制造高质量、安全可靠的压力容器必不可少的环节。
在选择焊接工艺时，要综合考虑不同因素，确保焊缝的质量和性能满足使用要求。
压力容器对材料选用要求
压力容器对材料选用要求1）压力容器用材料的质量及规格应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》材料的规定材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显部位做出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志。
2）压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。
压力容器专用钢材磷的质量分数（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫的质量分数不应大于0.020%。
1）压力容器用材料的质量及规格应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》材料的规定材料生产单位应按相应标准的规定向用户提供质量证明书（原件），并在材料上的明显部位做出清晰、牢固的钢印标志或其他标志，至少包括材料制造标准代号、材料牌号及规格、炉（批）号、国家安全监察机构认可标志、材料生产单位名称及检验印鉴标志。
2）压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。
压力容器专用钢材磷的质量分数（熔炼分析，下同）不应大于0.030%，硫的质量分数不应大于0.020%。
如选用碳素钢沸腾钢板和碳素钢镇静钢板制造压力容器（搪玻璃压力容器除外），应符合GB150.2-2011《压力容器第2部分：材料》的规定。
碳素钢沸腾钢板和Q235A钢板不得用于制造直接受火焰加热的压力容器。
3）用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其碳的质量分数不应大于0.25%。
4）钢制压力容器用材料（钢板、锻件、钢管、螺柱等）的力学性能、弯曲性能和冲击试验要求，应符合国家的有关规定。
5）用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，按照TSG21-2016中《固定式压力容器安全技术监察规程》，2.2.1.4钢板超声检测的要求执行。
凡符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测：a.盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器；b.盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器；c.最高工作压力大于等于10MPa的压力容器；d.对GB151-2014《热换热器》、GB12337-2014《钢制球形储罐》及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板。
压力容器焊接材料的选用
压力容器焊接材料的选用压力容器是一种用于储存和运输高压液体或气体的装置，因此对于压力容器的焊接材料的选用至关重要。
选择适合的焊接材料可以确保压力容器的强度、密封性和耐腐蚀性能，避免事故的发生。
在选择焊接材料时，首先要考虑的是其强度。
焊接材料的强度要与压力容器的强度相匹配，以确保容器在高压环境下不会发生失效。
一般来说，低合金钢是常用的压力容器焊接材料，因为它具有良好的强度和韧性。
然而，对于高温和高压的应用，需要选择高合金钢或不锈钢作为焊接材料，以提供更高的强度和耐腐蚀性。
其次，焊接材料的耐腐蚀性也是一个重要的考虑因素。
压力容器常常用于储存或运输具有腐蚀性的液体或气体，因此焊接材料必须能够抵御腐蚀性介质的侵蚀。
对于腐蚀性介质，不锈钢、镍合金和钛合金等材料是常用的选择。
这些材料具有良好的耐腐蚀性能，并且能够在高温和高压环境下保持其性能。
此外，焊接材料的热变形也需要考虑。
焊接时会产生高温，这会导致焊接材料发生热变形。
对于压力容器来说，焊接材料必须具有较低的热变形，以确保焊接接头的质量和容器的完整性。
一些合金钢和不锈钢具有良好的热变形控制能力，因此在焊接压力容器时常常使用这些材料。
最后，压力容器的焊接材料还应具有良好的可焊性。
所谓可焊性是指材料在焊接过程中能够保持良好的熔深、熔宽和焊道的质量。
对于焊接材料来说，可焊性取决于其成分和微观结构。
通常选择可焊性好的材料，能够提高焊接的效率和质量。
总之，选择适合的焊接材料对于压力容器的质量和安全至关重要。
强度、耐腐蚀性、热变形和可焊性是选择焊接材料时要考虑的关键因素。
根据不同的应用需求，合理选择焊接材料，能够确保压力容器具有良好的性能和超强的安全性。
压力容器壳体与接管异种钢焊接材料的选用
成分 及其 性 能 ，更 重要 的是 要熟悉 焊缝 在结 构 中的作
０ 引 言
用 。在相 关焊 接资 料 中很 明确地提 出焊 接材 料选用 原 则 ：满 足 焊 缝 的使 用 性 能 。使 用 性 能 包 括 ：力 学 性 能 、韧性 、耐 高 温性 、耐 腐 蚀 性 等 。从 力 学 性 能 来 看 ，焊 缝 又分为 连接 焊缝 和工作 焊缝 。连 接焊缝 在结
刘 兆 华 ，胡春 亮
（ 津 海 运职 业 学 院 工程 技 术 系 ，天 津 ３ ０ ５ ） 天 ０ ３ ０
摘 要 ：通 过 对 压 力容 器 接 管的 强 度 计 算 过 程 进 行 分 析 ，确 定 当接 管 与 筒 体 材 料 强 度 不 同 时 焊接 材 料 的选 用要 求 。 关键 词 ：压 力 容 器 ；开 孔 ；补 强 计 算 ；异 种 钢 ；焊 接 材 料
１ 压 力 容器 中异 种钢 焊接 材 料 的选 用 原则 １１ 选 择焊 接材 料应 考 虑 的因素 ．
２１ 壳体 开孔 处产 生应力 集 中 ． 在压 力容 器上 开孑 是 由产 品结 构 、加工 工艺 、检 Ｌ 验工 作 的需要 所决 定 的 ，容器 上 经常需 要开 孔 ，并 安 装接 管 ，例如 ：检查 孔 、进 料 与 出料 Ｉ 、安 全 阀 口、 Ｚ ｌ
不 同钢 号 相 焊 推荐 用 焊 接 材 料 ，从 此 表 可 以查 到 ２ ０ 钢 与 Ｑ ４ Ｒ 钢 焊 接 时 采 用 Ｅ ３ ３ （４ ２ 或 Ｅ ３ ５ ３５ ４ ０ Ｊ２ ） ４ １
４ ０－ ２０ ７ ８ ０ ０中 ．对 异种 钢 焊缝 评 定 要 求 是 ： “ 缝 焊 强度应 不低 于强 度较 低 的母材 强度 ” ，从 中可 以看 出 ，
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前 言
锅炉压力容器是广泛应用于国民经济各 部门和人们生活设施中的、具有爆炸危险的 特种设备。它不但要承受压力、温度和强腐 蚀性介质的作用，还要经受易燃、易爆、剧 毒、放射性充装物的考验，工作条件非常苛 刻，一旦发生事故，将会造成人员伤亡、财 产损失，并且是灾难性、无法挽回的损失。 例如:1984年印度的一次农药毒气泄漏事 故，造成了2500人死亡,20万人中毒的惨剧。
焊接材料进厂后都要进行复验。复验的 主要项目包括：抗拉强度、屈服强度、延伸 率、冲击、面背弯、化学成分等。
二、 焊条电弧焊焊条
1、对焊条的基本要求
焊条作为一个电极，一方面起传导电流和引燃 电弧的作用，另一方面作为填充金属与熔化母材形 成焊缝。因此，焊条的组成物与焊条质量对焊接过 程的稳定燃烧和焊缝质量有着重大影响。
焊条的工艺性是指焊条在使用和操作时的性能， 它是衡量焊条质量好坏的一个重要指标，所以，焊 条必须具有良好的工艺性能。其具体要求如下：
焊条应具有引弧容易和电弧稳定燃烧的能力,保证 焊条应具有合金化的作用,从而保证焊缝金属具有
焊接过程的顺利进行和良好的焊接质量.
相应性能要求的水平,提高抗裂性能.
一般焊条型号分为八类，焊条牌号分为
十一类。国内常用的焊条分类见表4。
2）根据焊条熔渣的酸碱性进行分类 主要是根据焊条熔渣的碱度，即根据熔渣中的碱 性氧化物与酸性氧化物的比例，将焊条分为酸性焊条 和碱性焊条。
酸性焊条——焊条工艺性良好，电弧稳定，可交直流两 用，飞溅小，熔渣流动性好，脱渣性好，熔渣多呈玻璃状， 较疏松，容易脱渣，焊缝成型美观。焊缝中氧含量较高， 合金元素烧损较多，合金过渡系数较小，熔敷金属中含氢 量较高，因而其熔敷金属塑性和韧性低于碱性焊条。扩散 氢含量为17~50ml/100g。 碱性焊条——扩散氢含量为1~8ml/100g。
成分
药皮由矿石粉、铁合金粉、有机粉和水玻璃等物质组成。 按照所起的作用不同可分为如下几类：
造渣剂：主要有钛铁矿、金红石长石等。
造气剂：主要有木粉、淀粉、大理石、菱镁矿等。 脱氧剂：主要有锰矿、硅铁、钛铁和铝粉等。 合金剂：主要有锰矿、硅铁、钼铁、钒铁、铬铁及各种纯金属粉等。 粘结剂：主要有钠水玻璃、钾水玻璃、和钠钾混合水玻璃等。 增塑剂：常用的有云母、白泥、钛白粉等。
（2）药皮
作用
冶金作用—药皮的成分、熔化温度及过渡特点对焊
接化学冶金反应有着极其重要的影响。
合金化作用—药皮中加入铁合金或金属粉等合金剂，
可以对焊缝金属起到合金化的作用。
稳弧作用—药皮中加入低电离电位元素的物质，可
以起到稳定电弧的作用。
造渣作用—加入在焊接时能够熔化形成熔渣的矿
物类和化工类材料，可以使焊缝金属减缓冷却，保 护焊缝金属不被有害气体侵蚀，改善焊缝成型和结 晶，起到熔渣保护的作用。
产品设计时如何确定焊接材料:
等 强 度 原 则: 与基层材料强度匹配.
等化学成分原则: 用于特殊环境.
焊接材料应有产品质量证明书，并符合相应 标准的规定。施焊单位按质量保证体系规定验收 与复验，合格后方准使用。
焊接材料应满足图样的技术要求，并按 JB4708规定通过焊接工艺评定。
填充金属：在焊接过程中，参与组成焊缝金属的焊接 材料的通称，如焊条、焊丝、填充丝、焊剂、预置填 充金属、金属粉、熔咀等。 焊丝：焊接时通过电流并同时作为填充材料用的金属 丝。 填充丝：焊接时不通过电流，只作为填充材料用的金 属丝。
型号：按标准规定编制的焊接材料代号。型号中要表 示出焊材类别，主要特性。
牌号：按焊材厂规定编制的焊接材料代号，牌号中要 表示出焊材类别、主要特性和本厂特点。
常用钢号推荐选用的焊接材料见表1，常
用钢号分类分组见表2，不同钢号相焊推荐选 用的焊接材料见表3。
目前,对焊接材料的要求均按照JB/T4747 《承压设备用焊接材料技术条件》执行。
锅炉压力容器是焊接结构。要制造出高质 量的焊接结构，必须要有完善的设计，优质的 材料和熟练的操作技术，缺一不可，否则就不 能得到满意的焊接质量。所以，焊接材料对焊 接质量的好坏具有举足轻重的作用。
一、 焊接材料
焊接材料是指参与焊接过程所消耗的材 料。主要包括焊条、焊丝、钢带、焊 剂、气 体、电极和衬垫等内容。为确保压力容器的 焊接质量，焊接材料必须要有产品质量证明 书，并符合相应标准的规定。
焊接熔渣要有适宜的粘度、流动性、凝固温度和比重， 脱渣性要好，使焊缝金属不易产生夹渣、气孔和裂纹 等缺陷，焊缝成型良好。 焊条要适应于各种位置的焊接。 焊接时，飞溅小、烟雾少、有毒气体少，应符合焊条 的卫生标准。 具有适宜的焊条熔化速度，避免药皮发红的现象产生。 必须保证焊条本身具有一定的强度，药皮不裂、不脱 落，同心度好，药皮吸潮性小等特点。
造气作用—药皮中的有机物和碳酸盐在焊接时产
生保护性气体，对焊缝金属起到气体保护的作用。
脱氧作用—加入与氧亲和力比铁大的金属及其合金， 可以起到脱氧作用。 粘结作用—为了使药皮能够涂敷到焊芯上，并且具有 一定的强度，需要在药皮中加入粘结力强的物质，来 完成粘结任务。 稀渣作用—药皮中加入某些能够降低熔渣的粘度和增 加其流动性的物质，以利于对焊缝金属的保护和成型。
3、焊条的分类
1）根据焊条的用途进行分类
目前我国现有的焊条技术标准体系是根据焊条 的用途进行分类，其中常用的国家标准有：
GB/T 5117-1995 GB/T 5118-1995 GB/T 983-1995 GB/T 984-1985 GB/T 13814-1992 GB 10044-1988 GB/T 3670-1995 GB 3669-1983 《碳钢焊条》 《低合金钢焊条》 《不锈钢焊条》 《堆焊焊条》 《镍及镍合金焊条》 《铸铁焊条和焊丝》 《铜及铜合金焊条》 《铝及铝合金焊条》
2、焊条的组成
简单地说，电焊条就是在金属丝表面涂上适当
厚度药皮的手工电弧焊所用的熔化电极。所以，电
焊条是由焊芯和药皮组成。 （1）焊芯 作用：焊芯主要在于导电和在焊条端部形成电弧。 同时，焊芯靠电弧热熔化充当填充金属、过渡合金 元素、冷却形成具有一定成分的熔敷金属。
要求：为防止熔敷金属产生裂纹，要严格控 制对产生裂纹有很大影响的碳元素的含量， 并且尽可能降低S、P等杂质的含量，以保 证焊缝金属性能不低于母材金属。