压力容器焊接与无损检测XX08.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,压力容器焊接与无损检测XX08,*,压力容器焊接与无损检测XX08,2026/11/11,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,2,压力容器焊接与无损检测,压力容器焊接的基本概念,压力容器常用焊接方法及特点,焊接材料,压力容器,焊接,设计,焊接变形与焊接应力,焊接缺陷及防止,压力容器焊接接头检测方法,GB150对焊接接头无损检测的有关要求,压力容器焊接与无损检测XX08,压力容器焊接的基本概念,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,4,压力容器焊接的基本概念,1.1 金属焊接的定义,通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,5,压力容器焊接的基本概念,1.2 焊接方法的分类,熔焊,将待焊处的母材金属熔化，但不加压力以形成焊缝的焊接方法。,是目前应用最广泛的一种焊接方法,最常用的有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,6,压力容器焊接的基本概念,1.2 焊接方法的分类,压焊,焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。,包括固态焊、热压焊、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等,钎焊,采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,7,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,坡口,根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定形状的沟槽，称为坡口。,为保证焊缝全部焊透又无缺陷，当板后超过一定厚度时将焊件开成各种形式的坡口。,坡口的作用,使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部,便于脱渣,能使焊条或焊矩在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,8,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,坡口,坡口的基本形式,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,9,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊缝与接头,从焊接角度来看，压力容器是由母材与焊接接头组成的,焊缝是焊接接头的组成部分,焊缝与焊接接头是两个不同概念,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,10,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊接接头,焊接接头形式分为12种,对接接头,T型接头,十字接头,搭接接头,塞焊搭接接头,槽焊接头,角接接头,端接接头,套管接头,斜对接接头,卷边接头,锁底接头,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,11,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊接接头,对接接头,两焊件表面构成135，180夹角的接头。,对接接头从力学角度分析是比较理想的一种接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷和动载荷，是焊接结构和压力容器受压元件应用最多的接头形式。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,12,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊接接头,T形接头,一焊件的端面和另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头。,T形接头由于焊缝向母材过度较急剧，接头在外力作用下内部应力分布极不均匀，特别是角焊缝根部和过渡处都有很大的应力集中。因此这种接头承受载荷尤其是动载荷的能力较低。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,13,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊接接头,角接接头,两焊件端部构成大于30、小于135夹角的接头。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,14,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊接接头,搭接接头,两焊件部分重叠在一起所构成的接头。,搭接接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,15,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,焊缝,焊件经焊接后所形成的结合部分，即填充与熔化的母材凝固后形成的区域。,在熔化焊范围内，焊缝形式分为五种,对接焊缝（又称坡口焊缝）,角焊缝,端接焊缝,塞焊缝,槽焊缝,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,16,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式,（GB/T3375-1994焊接术语）,1,2,3,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,17,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,4,5,6,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,18,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,7,8,9,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,19,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,10,11,12,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,20,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,13,14,15,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,21,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,16,17,18,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,22,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,19,20,21,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,23,压力容器焊接的基本概念,接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994焊接术语）,22,23,24,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,24,压力容器焊接的基本概念,1.3 坡口、焊缝形式与接头形式,同一种焊缝形式可以连接成多个接头形式,对接接头不一定用对接焊缝连接,连接角接接头的焊缝也不一定是角焊缝,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,25,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,掌握,焊接性能,、,焊接工艺评定,和编制,焊接工艺规程,是焊接压力容器中的三个重要环节。,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,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,26,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,是指在限定的施工条件下，焊接成符合设计要求的构件，并满足预订服役要求的能力。,在一定的焊接工艺条件下，金属材料可以获得优质焊接接头的难易程度。,材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。,如果一种金属材料能用较普通又简便的焊接工艺获得优质接头，说明这种金属材料具有良好的焊接性能。,材料的焊接性能与条件有关，在不同条件下有不同表现。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,27,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,施工条件,包括：材料牌号、结构条件、焊接设备条件、工艺条件、焊接环境。,设计要求,包括：焊接尺寸、形位偏差、焊缝内外缺陷要求，焊接接头的性能、焊接技术条件。,服役要求,包括：焊接接头结合性能、具体工艺介质条件下焊接接头的使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,28,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,焊接性能分为工艺焊接性能及使用焊接性能,工艺焊接性能,考虑的是在焊接过程中如何避免产生缺陷，以获得优质的焊缝。,使用焊接性能,考虑的是钢材焊接后性能的变化是否会影响到使用的可靠性，如强度好韧性指标、耐高温或耐低温及耐腐蚀性能的变化等。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,29,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,焊接性能的影响因素,焊件母材的种类与化学成分,不同,类别,的材料，其焊接性能差异很大。如碳钢与不锈钢，前者主要是保证焊接接头的强度好韧性与母材一致，后者主要是保证接头具有足够的耐蚀性。,同类钢材，,成分,不同，其焊接性能差异也很大。如低碳钢的焊接性能就很容易获得优质接头，但中、高碳钢，仅仅由于含碳量的提高，就使其焊接性能显著变差。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,30,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,焊接性能的影响因素,焊接方法与工艺,当材料一定时，若采用不同的,焊接方法,，所获得的焊接接头质量也不同。如氩弧焊，由于惰性气体保护效果好，不论什么材料，均易获得优质接头，但一般焊条电弧焊就不一定。,当焊接方法相同，而采用不同的焊接,工艺措施和规范参数,时，所获得的接头质量也会有很大差别。如焊接线能量的大小、焊前预热与不预热、焊接材料的不同等，都对接头的质量有重要影响。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,31,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接性能,焊接性能的影响因素,焊件的,结构,主要表现在刚度或拘束度的大小。结构的刚度或拘束度大，焊接中产生的应力就大，对于高强度易淬火钢防裂不利。,焊件的,使用条件,使用条件主要是温度、载荷性质好介质的腐蚀性等。如含氯化物介质易使奥氏体不锈钢焊接接头产生应力腐蚀破坏，低温环境会使接头的韧性显著降低、脆性转变温度升高等。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,32,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接工艺,是指制造焊件所有相关的加工方法和实施要求，包括焊接设备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,33,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接工艺评定,为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价称为焊接工艺评定,正确认识焊接工艺评定的目的和作用，是执行焊接工艺评定标准的前提。,焊接工艺评定通过焊接试件，进行验证性试验，因此焊接工艺评定结果只对焊接接头有效，焊接工艺评定不能保证产品整体质量符合要求，更不能确保压力容器安全可靠使用。,焊接工艺评定规则只对标准规定的检验要求负责，当增加焊接工艺评定试件检验项目时，原标准规定的焊接工艺评定规则对新增加的检验项目便不再适用。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,34,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接工艺规程,按照压力容器焊接工艺评定标准，评定合格的焊接工艺只能确保焊接接头的力学性能或堆焊层化学成分或T形接头符合要求。,对于焊接接头作为压力容器的一部分还有缺陷、应力、外观要求；对于整个产品还有外形尺寸、位置偏差、使用性能及其它性能要求；对于生产管理来讲，还要求提高生产率、操作方便、安全生产等要求。,这是焊接工艺指导书不能解决的，也不是焊接工艺评定的范围，这只能由焊接工艺规程来实现。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,35,压力容器焊接的基本概念,1.4 焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程,焊接工艺规程,焊接工艺规程是制造焊件所有相关的加工和实践要求的细则文件，可保证由熟练焊工操作时的质量再现性。,焊接工艺规程是焊接工艺人员依据评定合格的焊接工艺，针对具体的焊接接头，根据本单位能力与条件，运用焊接实践知识和理论知识编制而成的。,焊工必须严格执行焊接工艺规程，才能确保压力容器的焊接质量。,压力容器焊接与无损检测XX08,压力容器常用焊接方法及特点,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,37,压力容器常用焊接方法及特点,手工电弧焊,埋弧自动焊,钨极气体保护焊,熔化极气体保护焊,等离子弧焊,电渣焊,压力容器焊接与无损检测XX08,焊接材料,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,39,焊接材料,焊接材料是指焊接时所,消耗,的材料,焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、保护气体等,压力容器制造过程中最常用的焊接材料为手工电弧焊焊条、自动焊焊丝及焊剂,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,40,焊接材料,3.1 手工电弧焊焊条,常用焊条标准,GB/T983-1995不锈钢焊条,GB/T5117-1995碳钢焊条,GB/T5118-1995低合金钢焊条,GB/T3670-1995铜及铜合金焊条,GB/T3669-1983铝及铝合金焊条,GB/T13814-1992镍及镍合金焊条,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,41,焊接材料,3.2 焊剂,焊剂,具有一定粒度的颗粒状物质，焊接时能够熔化形成熔渣和气体。,是埋弧焊和电渣焊不可缺少的焊接材料。,在焊接过程中，焊剂的作用相当于焊条药皮，熔化形成熔渣，对焊接熔池起保护、冶金处理和改善焊接工艺性能的作用。,烧结焊剂还具有渗合金作用，焊剂与焊丝相组合，即为埋弧焊和电渣焊所需的焊接材料。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,42,焊接材料,3.2 焊剂,焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分和性能的主要因素之一。,采用同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得焊缝的性能将有很大的差别。,一种焊丝可与多种焊剂合理组合，无论是在低碳钢还是在低合金钢上都有这种合理的组合。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,43,焊接材料,3.3 焊接用保护气体,焊接用气体标准,GB/T4824-1995纯氩,GB/T10624-1995高纯氩,GB/T6052-1993工业气体二氧化碳,GB/T4844.2-1995纯氦,GB/T7445-1995纯氢、高纯氢和超纯氢,GB/T3863-1995工业用氧,GB/T3864-1996工业氮,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,44,焊接材料,3.4 焊丝,焊丝与焊剂或保护气体配用，起导电和填充焊缝金属的作用，对焊缝金属的成分有决定性影响。,按照适用的焊接方法，焊丝可分为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、CO,2,焊焊丝和气焊焊丝等。,按被焊材料的不同，可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝等。,按制造方法与焊丝的形状，可分为实心焊丝和药心焊丝。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,45,焊接材料,3.4 焊丝,实心焊丝是目前最常用的焊丝，系热轧线材经拉拔加工而成。为了防止生锈，须对焊丝（除不锈钢焊丝外）表面进行特殊处理。目前主要是镀铜处理，包括电镀、浸铜及化学镀铜处理等。,实心焊丝主要有碳钢、低合金钢、耐热钢和不锈钢焊丝，广泛用于埋弧焊、电渣焊、CO,2,气体保护焊、氩弧焊、气焊等。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,46,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,焊条的选用原则,对于用,低碳钢及普通低合金钢,焊接的承压过程设备，一般按等强度原则，使焊缝金属的强度与母材相等或相近。,可根据钢材的强度等级来选用强度相当的结构钢焊条。,还需根据钢材的焊接性，母材成分，焊接结构的尺寸、形状，坡口和受力情况等影响进行全面考虑。,对于,低碳钢与普通低合金钢,，或,普通低合金钢与普通低合金钢,之间的异种钢焊接接头，一般选用与强度等级较低的钢相应的焊条。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,47,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,焊条的选用原则,对同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条,的选用，主要取决于焊接件的结构形状（简单或复杂）、钢板厚度（刚性小或大）、工作条件（静载荷或动载荷）和钢材的抗裂性能等方面。,对要求塑性好、冲击韧性高、抗裂能力强的焊件，选用碱性焊条。,如直流电源有困难，可选用交直流两用碱性焊条。,如碱性焊条和酸性焊条可以同样满足要求，应尽量用酸性焊条。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,48,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,焊条的选用原则,对于,承受高温或腐蚀的耐热钢和不锈钢,，钢中合金元素对其耐热和腐蚀性起决定性作用。故这类钢在选择焊条时，应以等成分原则为主，使焊缝金属的主要合金成分与母材相近或相同，以保证焊接接头的特殊性能。,由于工艺因素的考虑，,奥氏体不锈钢,多选用酸性药皮焊条。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,49,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,在,埋弧焊,中，应注意焊丝与焊剂中Mn、Si含量的适当配合。,若焊丝中,Mn、Si,含量较高，则应选配Mn、Si含量低的焊剂。反之，应选配Mn、Si含量高的焊剂。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,50,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,低碳钢与低合金钢,选配,无锰焊丝配用高锰高硅焊剂，用于焊接低碳钢。,低锰焊丝配用中锰焊剂，用于焊接低合金钢。,对于电渣焊，由于焊剂更新很少，焊缝合金化主要由焊丝提供，所以焊丝中的Mn、Si含量应较同样条件埋弧焊时高。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,51,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,不锈钢用焊丝与焊剂选配,采用的焊丝成分要与被焊接的不锈钢成分基本一致。,焊接铬不锈钢时，采用H0Cr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝。,焊接铬-镍不锈钢时，采用0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti等焊丝。,焊接超低碳不锈钢时，采用相应的超低碳焊丝。,焊剂可采用熔炼型或烧结型，要求焊剂的氧化性小，以减少合金元素的烧损。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,52,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,钨极氩弧焊,焊接有时不加填充焊丝，被焊母材加热熔化后直接连接起来，有时加填充焊丝。,由于保护气体为纯Ar，无氧化性，焊丝熔化后成分基本不发生变化，所以焊丝成分即为焊缝成分。,也有的采用母材成分作为焊丝成分，使焊缝成分与母材一致。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,53,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,熔化极氩弧焊和活性气体保护焊,熔化极氩弧焊主要用于焊接不锈钢等高合金钢，为了改善电弧特性，在Ar气中加入适量O,2,或CO,2,，即成为活性气体保护焊。,焊接低合金钢时，采用Ar+5%CO,2,可提高焊缝的抗气孔能力。,焊接超低碳不锈钢时，采用Ar+2%O,2,混合气体，以防止焊缝增碳。,低合金钢的钨极氩弧焊正在逐步被Ar+20%CO,2,的活性气体保护焊所取代。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,54,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,熔化极氩弧焊和活性气体保护焊,活性气体保护焊，由于保护气体有一定的氧化性，应适当提高焊丝中Si、Mn等脱氧元素的含量，其它成分可以与母材一致，也可以有所差别。,焊接高强钢时，焊缝中C的含量通常低于母材，Mn的含量则应高于母材。,为了改善低温韧性，焊缝中Si的含量不宜过高。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,55,焊接材料,3.5 焊接材料的选用,埋弧焊和电渣焊与焊剂的选配原则,CO,2,焊焊丝,CO,2,是活性气体，主要用于焊低碳钢与低合金钢。,由于具有较强的氧化性，因此CO,2,焊所用焊丝必须含有较高的Mn、Si等脱氧元素。,CO,2,焊通常采用C-Mn-Si系焊丝。,压力容器焊接与无损检测XX08,压力容器焊接设计,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,57,压力容器焊接设计,焊接方法,焊接材料,焊接坡口,焊接接头型式,预热,层间温度,后热,焊后热处理,检验,检测,焊接设计是压力容器设计一个重要组成部分，包括,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,58,压力容器焊接设计,压力容器焊接设计原则,选用,焊接性能,良好的母材,尽量减少焊接,工作量,减少焊缝数量,减少坡口截面积,焊缝最好为直线或圆以利使用机械化、自动化焊接方法,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,59,压力容器焊接设计,压力容器焊接设计原则,合理布置,焊缝,焊缝宜对称布置,不采用十字交叉,两焊缝之间最小距离最好不小于100mm,不在受力截面突变处设置焊缝,焊接施工及焊接检验,方便,，减少现场焊接工作量。,有利于,生产组织与管理,。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,60,压力容器焊接设计,4.1 焊接方法选用,选择焊接方法应,符合以下要求,能保证压力容器质量可靠、生产效率高、生产成本低。,焊接方法一经确定，则坡口形式、焊接材料、焊工合格项目、焊接工艺、所需工艺装备（装置）等则随之确定。,各种压力容器常用焊接方法各有不同特点和适用条件，应根据产品特点和制造厂的生产条件选用。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,61,压力容器焊接设计,4.2 焊接材料选用,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,62,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,压力容器中的焊接接头焊缝，当,壁厚,较大时均应开设坡口。,目的,是为了使焊缝全部焊透和减小或避免焊接缺陷，保证焊接质量。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,63,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,典型焊接坡口各部分名称,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,64,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊接坡口主要结构参数,坡口角度,作用是使焊条或焊丝便于伸到坡口底部并作必要的摆动和偏移，以便获得良好的熔合，便于脱渣和清渣。,钝边高度,作用是防止烧穿和熔化金属流失。,根部间隙,作用是为了保证焊透,。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,65,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊接坡口应根据图样要求或工艺条件,选用,标准坡口或自行,设计,选择坡口形式和尺寸应考虑,下列因素,焊接方法,焊缝填充金属尽量少,避免产生缺陷,减少焊接残余变形与应力,有利于焊接防护,焊工操作方便,复合钢板的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,66,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,相对其它焊接工艺规范参数，焊接坡口与,制造单位的实际情况,和经验有着更密切联系，坡口变化并不影响焊接接头的力学性能，各制造厂几乎都有坡口企业标准，不应强求采用标准坡口或图样中坡口。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,67,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,坡口标准,GB/T985-1988,气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸,GB/T986-1988,埋弧焊焊缝坡口的基本型式与尺寸,HG20583-1998,钢制化工容器结构设计规定,上述标准中所列坡口形式和尺寸都是可行的，确保焊接接头与母材等强，但不一定是最佳的，最佳的焊接坡口是根据结构特点并结合制造单位的实际条件确定。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,68,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊接方法,首先决定是否需要开坡口,电渣焊均不需开坡口。,手工电弧焊由于其熔深较浅，厚度大于6mm的钢板就要开坡口。,埋弧自动焊其熔深大，24mm以下钢板双面焊可以不开坡口。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,69,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊接方法首先决定是否需要开坡口,坡口尺寸,也与焊接方法有关,手工电弧焊与气体保护焊相比，前者坡口角度应大些。因为手工电弧焊的焊条较粗，且焊缝表面有较厚的熔渣层，较大的坡口便于焊条深入坡口底部，也便于脱渣和清渣。,气体保护焊时，焊缝表面无熔渣，焊丝直径也较小，故坡口角度可开小些。熔化极气体保护焊的V形坡口角度一般可取4550，而手工电弧焊的V形坡口角度一般要60。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,70,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,单就操作而言，坡口越小，耗用焊接材料越少，生产效率和经济效益越高。,因为填充金属的多少直接取决于坡口截面，坡口越大，填充金属越多，焊接时间也就越长。同时大的坡口会引起较大的焊接变形和残余应力，耗用矫正工时。,在焊接方法一定时，坡口的形状和尺寸主要决定于板厚的大小。,板厚由小到大，应依次分别采用V形、X形和U形等坡口。这样可以减少焊接材料用量，利于控制焊接变形。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,71,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊件的材料不同，对坡口的形状和尺寸要求也有差异,。,低碳钢对焊接热循环不敏感，可以采用高线能量的焊接规范参数，为便于操作，坡口截面应大些。,铬镍奥氏体不锈钢，对焊接热循环敏感性大，要求采用小线能量焊接，其坡口应尽量小些，以避免焊接热的多次作用。,镍及镍合金焊接时其熔池液体粘度较大，流动性差，熔深浅，焊接过程中易出现夹渣和未熔合等缺陷，故其坡口角度应适当加大，根部钝边适当减小，其V形坡口角度一般为8090。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,72,压力容器焊接设计,4.3 焊接坡口和焊接接头设计,坡口设计,焊接接头设计,压力容器焊接结构设计时，为做到合理地选择焊接接头的类型，应综合考虑如下,因素,：,设计要求：保证接头满足使用要求。,焊接和无损检测的难易与焊接变形：操作容易实现，焊接应力小，变形能够控制。,焊接成本：接头准备和施工时费用低，经济性好。,施工条件：制造施工单位具备完成施工要求所需的技术、人员和设备条件。,压力容器焊接与无损检测XX08,焊接变形与焊接应力,（焊接残余变形与焊接残余应力）,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,74,焊接变形与焊接应力,焊接变形与焊接应力的,产生,焊接是一种局部加热过程,熔池冷却凝固成为焊缝后将继续冷却到环境温度,随着温度的变化，体积相应发生变化，即局部的膨胀和收缩,焊件局部膨胀和收缩，会引起焊件的变形,当上述局部体积变化受到限制，就造成焊件内的应力,在焊后残留于工件的变形和应力称为残余变形和残余应力,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,75,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,焊接变形的种类,纵向,（沿焊缝方向）和,横向,（垂直于焊缝方向）变形,是焊接变形的最基本形式,角变形,，亦称转角变形,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,76,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,焊接变形的种类,弯曲,变形,波浪,变形,扭曲,变形，亦称螺旋变形,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,77,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,影响变形量的因素,一般情况下，,线膨胀系数,大的材料，焊缝收缩量也大。,铝、奥氏体不锈钢的线膨胀系数都比低碳钢大，焊后残余变形量也就大,。,焊件,刚性,越大则变形量越小。,多层焊时，第一层引起的收缩量最大，第二层的收缩量只有第一层的20%，以后逐层减小。,用夹具固定焊时，焊接变形可较自由状态下减少4070%。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,78,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,影响变形量的因素,焊接接头型式对,角变形,的影响符合下述规律：角变形随坡口角度增大而增加。,V型坡口的角变形大于U型坡口。,V型、U型坡口的角变形大于对称型坡口。,具有I型坡口特点的电渣焊焊缝、窄间隙焊焊缝、等离子弧焊等焊缝，其角变形都很小。,单层自动弧焊的熔深大，焊缝上、下宽度相差不大，故其角变形较手弧焊为小。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,79,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,减少焊接变形的措施,设计方面,尽量减少焊缝数量、焊缝长度和焊缝截面积；,使结构中所有焊缝尽量对称于中性轴布置；,结构上便于施焊时采用胎模夹具固定；,合理设计角焊缝焊角尺寸。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,80,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,减少焊接变形的措施,工艺方面,反变形法,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,81,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,减少焊接变形的措施,工艺方面,刚性夹持进行焊接,利用夹具刚性固定焊件进行焊接,设置临时拉杆提高焊件刚性,两个相同焊件相互点固后再行焊接,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,82,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,减少焊接变形的措施,工艺方面,选用合适的焊接方法和焊接顺序，以减少焊件受热,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,83,焊接变形与焊接应力,5.1 焊接残余变形,减少焊接变形的措施,工艺方面,焊后矫形,当采用上述措施后焊接变形仍较大时，则应根据焊件设计要求考虑进行焊后矫形。矫形的方法有机械法和火焰法，机械法可用校平机、压力机、卷板机、锤击等。,在选用矫形方法时，要特别注意钢种。,对耐腐蚀设备不宜用锤击以防止应力腐蚀。,对具有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢和淬硬倾向较大的钢材不宜用火焰矫形。,对冷裂倾向较大的高强钢要少用机械法矫形。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,84,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,产生原因,总的来说，焊接应力是焊接过程中焊件体积变化受阻而产生。,在焊接过程中引起体积变化的主要原因是：由于温度降低体积收缩和低温时组织转变而引起的体积变化。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,85,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,焊接应力的类型,焊接应力既是焊缝金属体积变化受阻所产生，故应力为,三向应力,。但鉴于化工设备焊接中是以厚度不大的板材为主要对象，故焊接应力主要为,双向应力,（纵向、横向）。,多数情况下，焊缝及近缝区易产生焊接拉应力。拉应力会降低材料塑性，成为焊接接头产生裂纹或脆断的主要根源。对承受动载的零件危害很大。,若焊接应力为压应力，则主要降低受外压薄壁圆筒或其它受压构件的稳定性，是使薄壁壳体焊后产生波浪变形的主要原因之一。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,86,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,焊接应力对焊件使用性能的影响,焊件中存在残余应力，会降低焊件的,承载能力,，同时易导致焊后甚至使用期间的,变形,。,由于焊接时焊件仅产生局部的体积变化，故焊接应力也仅是一个,局部效应,。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,87,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,设计方面,中心问题是正确布置焊缝，以免应力叠加，降低应力峰值。,焊缝彼此尽量分散并避免交叉。,避免在断面剧烈过渡区设置焊缝。,焊缝应尽量分布在结构应力最简单、最小处。,对卧式容器环缝应尽量位于支座以外，纵缝则尽量位于壳体下部140范围以外。,改进结构设计，局部降低焊件刚性，减小焊接应力。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,88,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,设计方面,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,89,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,设计方面,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,90,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,工艺方面,采用合理的施焊顺序,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,91,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,工艺方面,缩小焊接区与结构整体之间的温差,整体预热,采用低线能量,间歇施焊等,锤击焊缝,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,92,焊接变形与焊接应力,5.2 焊接残余应力,降低焊接残余应力的措施,对于有应力腐蚀和要求尺寸稳定的结构，承受交变载荷要求有较大抗疲劳强度的焊接结构，以及低温下使用的结构，为了防止低温应力脆性破坏，焊后一般都须,消除焊接应力,。,只有当材料的,塑性、韧性,都很好时才可以不考虑消除焊接应力的措施。,压力容器焊接与无损检测XX08,焊接缺陷及防止,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,94,焊接缺陷及防止,6.1 常见焊接缺陷及其分类,焊接缺欠与焊接缺陷,焊接缺欠,：在焊接接头中存在的不连续性、不均匀性以及其它不健全的缺损,焊接缺陷,：在焊接缺欠中，根据产品相应的制造技术条件的规定，凡不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠,焊接缺陷是焊接缺欠中不可接受的、不合格的缺欠,焊接缺欠是绝对的,焊接缺陷是相对的,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,95,焊接缺陷及防止,6.1 常见焊接缺陷及其分类,常见焊接缺陷,常见的焊接缺陷,有：裂纹、气孔、咬边、夹渣、夹钨、未熔合、未焊透、未焊满、焊瘤、焊缝外观和尺寸不符合要求等。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,96,焊接缺陷及防止,6.1 常见焊接缺陷及其分类,焊接缺陷的分类,按,成因,分类,结构缺陷（缺陷的产生与设计结构有关）,工艺缺陷（缺陷的产生与工艺因素有关）,冶金缺陷（缺陷的产生与冶金因素有关）,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,97,焊接缺陷及防止,6.1 常见焊接缺陷及其分类,焊接缺陷的分类,按,可见性,分类,表面缺陷,内部缺陷,从,断裂机理,的观点分类,平面型,非平面型,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,98,焊接缺陷及防止,6.2 焊接缺陷的危害,增加焊缝截面积,的缺陷,余高过大、焊瘤、下塌等。,这类缺陷并不会减小焊缝截面应力，反而使截面突变处产生应力集中，截面突变处会导致疲劳强度、承载交变载荷能力的降低，增加脆性破坏机率。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,99,焊接缺陷及防止,6.2 焊接缺陷的危害,减少焊缝截面积,的缺陷,裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边。,减少了受力截面积，使容器承载能力下降，而且带有尖端的缺陷极易引起应力集中，促使脆性破坏，在这方面，面形缺陷（未熔合、裂纹）比体形缺陷（气孔、夹渣）更危险。,压力容器焊接与无损检测XX08,郑州大学化工设备设计研究所,100,焊接缺陷及防止,6.2 焊接缺陷的危害,表面焊接缺陷导致溶液,积聚,、浓缩腐蚀介质，而加速局部腐蚀。,在应力状态下由于应变促进,金属离子脱离,晶格进