壓力容器焊接

壓力容器焊接焊接基礎知識焊接工藝評定焊工資格考核焊接工藝一般要求碳素鋼和低合金鋼的焊接不銹鋼的焊接產品焊接試件及檢驗一、焊接基礎知識1、常用焊接方法（1）焊條電弧焊（手工電弧焊）（SMAW）設備簡單，便于操作，適用于室內外各種位置的焊接，可以焊接各種材料，應用十分廣泛；生產效率低，勞動強度大；對焊工的技術水平及操作要求較高。

（2）埋弧自動焊（SAW）生產率比手工電弧焊高5～10倍，節(jié)省焊材，自動操作使焊接規(guī)范參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成分均勻，外型光滑美觀，因而焊接質量良好、穩(wěn)定；設備比較復雜昂貴；由于電弧不可見，因而對接頭加工與裝配要求嚴格；焊接位置受到一定限制，一般在平焊位置焊接。（3）氬弧焊非熔化極（TIG，GTAW），熔化極（MIG）手工，半自動，自動；適于焊接各種鋼材、有色金屬及合金，焊接質量優(yōu)良；便于實現(xiàn)全位置自動化焊接；熱量集中，熔池較小，焊接速度較快，熱影響區(qū)較小，工件焊接變形較??；電弧穩(wěn)定，飛濺小，成形美觀，適于雙面成形。氬氣成本較昂貴，氬弧焊的設備和控制系統(tǒng)比較復雜；鎢極氬弧焊的生產效率較低。（4）CO2氣體保護焊（GMAW）CO2氣體，混合氣體（富氬）成本低，效率高，質量好，操作性能好；控制或操作不當時，容易產生氣孔。焊接設備比較復雜。二氧化碳氣體保護焊在壓力容器制造中可用于焊接低碳鋼、低合金鋼（5）等離子弧焊（PAW）（6）電渣焊（ESW）：用于大厚度件的縱縫立焊（7）窄間隙焊（narrow-gap）：用于大厚度件的環(huán)縫焊接（8）氣電立焊（EGW）：用于中厚板以上的縱縫立焊（9）帶極堆焊（BESW）：用于表面耐蝕層堆焊一、焊接基礎知識2、焊接材料包括：焊條，焊絲，焊劑，保護氣體，焊劑墊標準GB/T5117—2012《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》GB/T5118—2012《熱強鋼焊條》GB/T983—2012《不銹鋼焊條》GB/T984—2001《堆焊焊條》GB/T8110—2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T10045—2001《碳鋼藥芯焊絲》GB/T5293—1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》GB/T12470—2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》GB/T17854—1999《埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑》GB/T4842—2006《氬》NB/T47018.1~.7《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》采購通則，鋼焊條，氣保焊，埋弧焊，堆焊，鋁焊絲，鈦焊絲焊條藥皮類型標準焊條型號牌號藥皮類型電流種類GB/T5117《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》E4303J422鈦鈣型交流、直流E4310J425高纖維素型直流反接E4315J427低氫鈉型直流反接E4316J426低氫鉀型交流、直流E5015J507低氫鈉型直流反接GB/T983《不銹鋼焊條》E308-15A107低氫鈉型直流反接E308L-15A007低氫鈉型直流反接E347-15A137低氫鈉型直流反接E316-15A207低氫鈉型直流反接GB/T5117GB/T5117—1995《碳鋼焊條》GB/T5117—2012《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》標準修訂后名稱改變?yōu)椤胺呛辖痄摷凹毦Яｄ摵笚l”，標準的適用范圍在原標準基礎上進行了擴大。一是增加了耐候鋼焊條的技術要求，與原碳鋼焊條一起列入非合金鋼類焊條；二是增加了原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的鎳鋼、鎳鉬鋼焊條；三是標準抗拉強度范圍由490MPa提高到570MPa，將原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的所有碳鉬鋼焊條，錳鉬鋼焊條中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊條中的E5018W、E5518W等焊條的技術要求增加到本標準之中。GB/T5117的焊條型號示例

E4303

E—表示焊條；43—熔敷金屬抗拉強度最小值為430MPa；03—藥皮類型為鈦型，適用于全位置焊接，采用交流或直流E5515–N5PUH10E—表示焊條；55—熔敷金屬抗拉強度最小值為550MPa；15—藥皮類型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；N5—熔敷金屬化學成分分類代號；P—焊后狀態(tài)代號，此處表示熱處理狀態(tài)；U—為可選附加代號，表示在規(guī)定溫度下沖擊功47J以上；H10—可選附加代號，表示熔敷金屬擴散氫含量不大于10mL/100g。GB/T5118GB/T5118—1995《低合金鋼焊條》GB/T5118—2012《熱強鋼焊條》標準修訂后名稱改變?yōu)椤盁釓婁摵笚l”，僅保留了原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的碳鉬鋼焊條和鉻鉬鋼焊條內容原標準中鎳鋼、鎳鉬鋼，錳鉬鋼焊條型號中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊條型號中的E5018W、E5518W等焊條，轉到新修訂的GB/T5117-2012《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》標準中。原GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》中的高強鋼焊條技術要求正在立項階段。GB/T5118型號編制方法的變化焊條型號按熔敷金屬力學性能、藥皮類型、焊接位置、電流類型、熔敷金屬化學成分等進行劃分。其中熔敷金屬化學成分用“×C×M×”表示，標識“C”前的整數(shù)表示Cr的名義含量，“M”前的整數(shù)表示Mo的名義含量。對于Cr或者Mo，如果名義含量少于1％，則字母前不標記數(shù)字。型號示例：E6215－2C1MH10E—表示焊條；62—熔敷金屬抗拉強度最小值為620MPa；15—藥皮類型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；2C1M—熔敷金屬化學成分分類代號；H10—可選附加代號，表示熔敷金屬擴散氫含量不大于10mL/100g。GB/T983GB/T983—1995《不銹鋼焊條》GB/T983—2012《不銹鋼焊條》與GB/T983-1995《不銹鋼焊條》相比，刪除了焊條熔敷金屬化學成分鉻含量小于11%的E502-XX、E505-XX、E7Cr-XX、E5MoV-XX、E9Mo-XX、E11MoVNi-XX和E11MoVNiW-XX七個焊條型號；增加了焊接位置“4”，適用于包括向下立焊的全位置焊接；焊條的熔敷金屬力學性能和化學成分要求按國際標準進行了相應調整。一、焊接基礎知識3、焊縫與焊接接頭“焊縫”是指焊件經焊接后所形成的結合部分焊接接頭包括：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)二、焊接工藝評定監(jiān)檢人員應當對焊接工藝的評定過程進行監(jiān)督；焊接工藝評定報告(PQR)和焊接工藝規(guī)程(WPS)經過監(jiān)檢人員簽字確認后存入技術檔案；焊接工藝評定技術檔案應當保存至該工藝評定失效為止，焊接工藝評定試樣應當至少保存5年。三、焊工資格考核取得相應項目的《特種設備作業(yè)人員證》；施焊記錄與焊接記錄焊工代號鋼印，或者在焊接記錄(含焊縫布置圖)中記錄焊工代號，焊接記錄列入產品質量證明文件。四、焊接工藝一般要求1、焊接環(huán)境條件風速：手工焊≤10m/s，氣保焊≤2m/s相對濕度：≤90%焊件溫度：≥－20℃焊件溫度為0~－20℃時，將始焊處預熱到15℃以上無雨雪環(huán)境焊材貯存庫相對濕度：≤60%，溫度：≥5℃2、焊接工藝要求禁止在非焊接部位引弧和收弧受壓元件角焊縫的根部應保證焊透控制線能量不超過評定合格值控制層間溫度雙面焊應清理焊根每條焊縫應盡可能一次焊完四、焊接工藝一般要求3、返修具有經過評定合格的焊接工藝規(guī)程(WPS)支持；焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜超過2次，如超過2次，返修前應當經過制造單位技術負責人批準；返修的次數(shù)、部位、返修情況記入壓力容器質量證明文件；在熱處理后進行焊接返修，根據(jù)補焊深度確定是否需要進行消除應力處理；有特殊耐腐蝕要求的壓力容器或者受壓元件，返修部位仍需保證不低于原有的耐腐蝕性能；返修部位應當按照原要求檢測合格；耐壓試驗后進行返修的，返修深度大于1/2厚度的，應當重新進行耐壓試驗。五、碳素鋼和低合金鋼的焊接1、焊接性能碳素鋼低合金鋼：普通低合金鋼、低合金高強鋼、低合金耐熱鋼（Cr-Mo）、低合金低溫鋼（Ni）主要問題：冷裂紋，再熱裂紋冷裂紋三要素：擴散氫，淬硬組織，拉伸應力碳當量：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15Ceq<0.4％，焊接性優(yōu)良；Ceq=0.4~0.6％，淬硬傾向增大，需預熱、緩冷等；Ceq>0.6％，屬較難焊的鋼材。再熱裂紋：焊接冷卻后，又重新加熱到較高溫度時產生的裂紋主要在鉻鉬鋼中出現(xiàn)五、碳素鋼和低合金鋼的焊接2、焊材選擇原則碳素鋼、普低鋼和低合金高強鋼：力學性能Cr-Mo耐熱鋼：化學成分低溫鋼：化學成分和低溫韌性異種鋼接頭：就低的原則3、焊接方法：各種4、焊接工藝：主要因素：降低冷卻速度，避免冷裂紋產生最有效方法：預熱5、預熱（1）焊前預熱的作用:降低焊接冷卻速度，遏制或減少淬硬組織；減小焊接區(qū)的溫度梯度，降低焊接接頭內應力；擴大焊接區(qū)的溫度場，使焊接接頭在較寬的區(qū)域內處于塑性狀態(tài)，減弱了焊接應力的不利影響；降低殘余應力峰值；有利于焊縫中氫的逸出。

預熱溫度對焊縫邊界焊接熱循環(huán)的影響（2）預熱要求測溫點位置（預熱范圍）：（距焊縫坡口邊緣）δ≤50mm，寬度為4δ，且不超過50mm；δ＞50mm，寬度≥75mm；測溫方法：在加熱面的背面測定溫度溫度均勻化：每25mm厚度，2min預熱溫度：由焊接性試驗確定6、其他焊接工藝層間溫度：不低于預熱溫度焊接參數(shù)：由焊接工藝評定確定線能量(熱輸入)：焊接電流、焊接電壓、焊接速度緩冷后熱處理：在焊接完成后，立即加熱到一定溫度一般為200～350℃（根據(jù)材料和結構型式的不同而不同）保持一定時間（一般不少于30min），目的：降低擴散氫含量六、不銹鋼的焊接1、焊接性能用于耐腐蝕、高溫、低溫奧氏體不銹鋼主要問題：晶間腐蝕：碳在奧氏體中溶解度不同，1100℃時達0.12%，450～850℃時只有0.02%，稱為敏化溫度；在敏化溫度區(qū)晶粒邊界析出Cr23C6，造成晶界局部貧鉻（含Cr量低于12%），喪失抗腐蝕能力。解決辦法：超低碳，添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb），快速冷卻熱裂紋：S可與Ni形成低熔點共晶，熔點650℃，聚集在晶界，凝固過程中，在拉伸應力的作用下開裂。解決辦法：嚴格限制S、P含量馬氏體、鐵素體不銹鋼主要問題：冷裂紋，脆化六、不銹鋼的焊接2、焊接方法：常見方法3、焊材選擇原則同種接頭：化學成分不同奧氏體不銹鋼異種接頭：化學成分就低的原則不同馬氏體、鐵素體不銹鋼異種接頭：化學成分就低的原則提高焊縫耐腐蝕性：超低碳，添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb）奧氏體不銹鋼與碳素鋼、低合金鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼的異種接頭應選用：25Cr-13Ni（E309型），25Cr-20Ni（E310型）六、不銹鋼的焊接4、焊接工藝馬氏體、鐵素體不銹鋼：與低合金鋼相類似奧氏體不銹鋼：快速冷卻（與低合金鋼相反）不預熱，層間溫度≤150℃，小線能量，多層多道焊，背面充氬保護藥芯焊絲的應用5、不銹鋼復合鋼的焊接馬氏體（鐵素體）不銹鋼復合鋼，奧氏體不銹鋼復合鋼焊材選擇：基層和復層：按其本身選焊材過渡層：選25Cr-13Ni或25Cr-20Ni型焊材預熱：按總厚度確定定位焊：只允許焊在基層上焊接順序：基層→過渡層→復層不得用碳鋼、低合金鋼焊材在復層、過渡層上施焊過渡層焊縫應同時熔合基層焊縫、基層母材、復層母材，且蓋滿基層焊縫和基層母材七、產品焊接試件及檢驗1、產品焊接試件的意義檢驗產品焊接接頭的力學性能和彎曲性能2、需要制備產品焊接試件的條件碳鋼、低合金鋼制低溫容器；抗拉強度下限值≥540MPa的低合金鋼制容器；需經過熱處理改善或者恢復材料力學性能的鋼制容器；盛裝毒性為極度或者高度危害介質的壓力容器；設計和標準要求制備產品焊接試件的壓力容器。七、產品焊接試件及檢驗3、產品焊接試件制備試件材料：與容器同標準、同牌號、同厚度、同熱處理狀態(tài)由施焊容器的焊工，同條件、同工藝焊接在筒節(jié)A類縱向接頭焊縫的延長部位與筒節(jié)同時施焊與容器同爐熱