压力容器及管道焊接

1、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。 熔合区：焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域。 对接接头：两焊件端面相对平行的接头或两焊件端面成 45 斜接均属于对接接头。 搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头或开槽焊、塞焊，以及锯齿状搭接等接头，均属搭接接头。 T 形接

2、头：一焊件端面与另一焊件表面构成直角的接头或十字接头属 T 形接头范围。 角接接头：两焊件端面间构成大于 45，小于 135 夹角的接头2 焊接的分类及常用的几种方法 1）、焊条电弧焊（SMAW）在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温，使药皮、焊芯及工件熔化，药皮熔化过程中产生的气体和熔渣，不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应，使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。焊条电弧焊焊条电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法法手工电弧焊优缺点 特点：特点： 设备简单，操作方便，易于维修。设备简单，操作方便，易于维修。

3、 对焊接接头的装配尺寸要求相对较低。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。适合焊接多种金属材料及各种结构形状。 对焊工要求高，靠操作技术及经验保证。对焊工要求高，靠操作技术及经验保证。 劳动条件差，焊工的手眼处于高温烘烤，劳动条件差，焊工的手眼处于高温烘烤，有毒烟尘环境有毒烟尘环境 生产效率低生产效率低钨极氩弧焊 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

4、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。钨极氩弧焊原理图钨极氩弧焊设备钨极氩弧焊优点 特点：特点： 保护效果最佳，氩气是惰性气体高温下不保护效果最佳，氩气是惰性气体高温下不分解，不与焊缝金属发生化学反应。分解，不与焊缝金属发生化学反应。 喷嘴喷出的氩气有冷却作用，焊接热影响喷嘴喷出的氩气有冷却作用，焊接热影响区窄，焊件变形小。区窄，焊件变形小。 无熔渣，焊缝成型美观，质量好，管道打无熔渣，焊缝成型美观，质量好，管道打底焊应用多。底焊应用多。 适合各种位置的焊接，容易实现自动化。适合各种位置的焊接，容易实现自动化。钨极氩弧焊缺点 成本高。成本高。 氩气电离势

5、高，引弧困难。氩气电离势高，引弧困难。 安全防护问题，引弧紫外线强度是手工电安全防护问题，引弧紫外线强度是手工电弧焊的弧焊的5-30倍倍 焊接工艺复杂首先焊前要对焊件和填充金属表面进行化学清理或机械清理。 熔深浅，生产率低 熔化极气体保护焊 3）熔化极气体保护焊,主要讲一下二保焊，CO2气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO2气体隔绝空气，保护熔池的一种先进的熔焊方法。熔化极气体保护焊是利用气熔化极气体保护焊是利用气体进行保护的电弧焊。体进行保护的电弧焊。 CO2气体保护焊原理图CO2气体保护焊设备CO2气体保护焊CO2气体保护焊优点 特点：特点： 生产效率高，生产效率高，电流大、焊丝的熔敷速度快

6、、母材的熔深大、对10mm以下的钢板可以开I性坡口一次焊透，厚板可加大钝边、减小坡口以减少填充金属提高效率。 焊接变形小，焊接变形小，CO2气体保护焊电流大、电弧热量集中、CO2气体有冷却作用，受热面积小，所以焊后工件变形小省去矫正变形的工作量。优点 对油锈不敏感，对油锈不敏感，焊接过程中CO2气体分解，氧化性强，对油、锈脏物敏感性小故对焊前清理的要求不高。 操作简单，操作简单，自动送丝焊工易掌握，成本低，为手工电弧焊的40-50%。缺点 飞溅较大，弧光强。飞溅较大，弧光强。 抗风力弱，不够灵活。抗风力弱，不够灵活。 焊接过程中气流过大二氧化碳容易分解，产生一氧化碳在焊接过程中气流过大二氧化碳

7、容易分解，产生一氧化碳在熔池中产生气孔，过小会掺入空气，也会造成气孔；熔池中产生气孔，过小会掺入空气，也会造成气孔； 焊接过程中如果使用焊接过程中如果使用CO2纯度较高时，容易造成焊缝纯度较高时，容易造成焊缝C含含量增加，焊缝质量下降。在压力容器焊接中，受压焊缝不量增加，焊缝质量下降。在压力容器焊接中，受压焊缝不推荐使用推荐使用 CO2气体保护焊需要克服的问题 氧化碳问题 气孔问题 飞溅问题 埋弧自动焊 4）埋弧焊（SAW）是高效机械化焊接方法。是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的方是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的方法，法，焊剂由漏斗流出后，均匀地堆撒在装配好的焊件上，焊丝由送丝机构经送丝滚轮和导电嘴

8、送入焊接电弧区。焊接电源的输出端分别接在导电嘴和焊件上。送丝机构、焊剂漏斗和控制盘通常装在一台小车上，使焊接电弧匀速移动。通过操作控制盘上的开关，自动控制焊接过程。埋弧焊的电弧被掩埋在颗粒状焊剂下面，当焊丝与焊件间引燃电弧时，电弧热使焊件、焊丝和焊剂熔化并部分被蒸发，埋弧焊 金属和焊剂的蒸气将熔融的焊剂吹开、形成一个气泡，电弧在这个气泡内燃烧，气泡的上部被熔化了的焊剂及渣壳构成的外膜包围着。不仅能很好的将熔池与空气隔开，而且可隔绝弧光的辐射，因此焊缝质量高，劳动条件好。埋弧焊原理图埋弧焊设备埋弧焊优点 特点：特点： 生产效率高，生产效率高，焊丝的熔化系数大、母材熔化快、提高了焊接速度。 焊缝质

9、量好，焊缝质量好，埋弧焊时焊接区受到焊剂和渣壳的可靠保护，大大减少了有害气体侵入的机会，焊接工艺参数自动调节焊接过程比较稳定，焊缝的化学成分、性能及尺寸比较均匀，焊波光滑平整。 劳动条件好，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 节省焊接材料和电能，即熔深大减少焊缝中焊丝的填充量，飞溅极少，又没有焊条头的损失，故节省焊接材料。埋弧焊的热量集中且利用率高，在单位长度焊缝上耗电较少；缺点 只能在水平或倾斜度不大的位置施焊。只能在水平或倾斜度不大的位置施焊。 焊接设备比较复杂，机动灵活性差，仅适焊接设备

10、比较复杂，机动灵活性差，仅适用长焊缝的焊接。用长焊缝的焊接。 当焊接电流小于当焊接电流小于 100A 时，电弧的稳时，电弧的稳定性不好，焊接电流大熔池较深容易产生气定性不好，焊接电流大熔池较深容易产生气孔，不适合焊接薄板。孔，不适合焊接薄板。 不能直接观察电弧和坡口的对中，容易焊偏 焊接材料 焊条焊条的组成焊条的组成焊芯焊芯 作为电极，传导焊接电流，产生电弧 作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属 添加合金元素 药皮药皮 改善焊接工艺性能易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观； 机械保护作用气保护和渣保护 冶金处理作用去除有害杂质（如O.H.S.P等），添加有益元素 焊接

11、材料焊条的选用原则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 焊接材料焊剂 分类 焊接材料 焊丝 实芯焊丝实芯焊丝 药芯焊丝药芯焊丝 药芯焊丝的特点：药芯焊丝的特点： 既有熔渣的保护和冶金作用，又能实现自动化焊接 生产效率高，飞溅少、焊缝成形美观、调节焊缝合金成分方便 和实芯焊丝相比，药芯焊丝也有烟尘量高的缺点焊材的保管与使用 焊条必须在干燥通风良好的室内库中存放，不允许与有害气体和腐蚀性介质同放一起，市内应保持整洁；焊条应放在架子上，架子和地面的距离不

12、小于300mm，离墙壁距离不小于300mm，架子下放置干燥剂严防焊条受潮；焊条堆放整齐，按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放，标注明确避免混乱；对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条须经烘干后进行质量评定，若各项性能指标符合要求方可使用；存放一年以上的焊条，在发放前应重新做各种性能试验，符合要求方可使用；焊条库内应有温度计、湿度计，低氢型焊条室内温度不低于5，相对空气湿度低于90%；焊材保管与使用 焊条在使用前，如焊条说明书无特殊规定时应进行烘干，酸性焊条视受潮情况在75-150烘干1-2h，碱性低氢型结构钢焊条应在350-400烘干1-2h，烘干的焊条应放在保温箱（筒）内，随用随取使用时

13、注意保持干燥；低氢型焊条在常温下超过4h应重新烘干，重新烘干次数不宜超过三次；焊条烘干时应做记录，记录上有牌号、批号、温度、时间等项内容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，含碳量钢的分类：钢是以铁为主要元素，含碳量一般在一般在2%以下，并含有其他元素的金属材以下，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。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

14、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%）。钢的分类2）合金钢：在碳素钢的基础上人为的加入铬、锰、钛、钼、钨、钒等合金元素，以提高钢的性能。合金钢中合金元素总量小于5%的称为低合金钢；合金元素总量在5%-10%的称为中合金钢；合金元素大于10%的称为高合金钢。钢的分类2、按用途分类分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。 1）结构钢：用于制造工程结构（桥梁、船舶、高压容器、网架结构等）和机械零件（轴、齿轮等）。工程结构用钢的含碳量一般都在低碳钢范围内，在轧制或正火状态下使用，很少进行热处

15、理，工程结构钢适用于焊接。机械零件用钢大多数需进行热处理钢的分类 2）特殊性能钢：指不锈钢、耐热钢、耐磨钢等，一般均具有较高含量的合金元素。 3、按质量优劣分为普通质量钢、优质钢、特殊质量钢。 1）普通质量钢中磷含量不大于0.045%，硫含量不大于0.055%。 2）优质钢中磷含量不大于0.040%，硫含量不大于0.040%。 3）特殊质量钢中磷含量不大于0.035%，硫含量不大于0.030%。合金元素的作用合金元素在钢中的作用: 1)碳（C）是钢的主要强化元素之一。随着钢的含碳量的增加，钢的强度、硬度、淬硬倾向、低温脆化倾向增加，塑性、韧性、抗腐蚀性能降低。含碳量对钢的焊接性影响极大。随着含

16、碳量的增加，焊缝金属和焊接热影响区产生焊接裂纹的倾向增加，焊接性变差。当含碳量高于0.25%时，焊接性及开始变差。合金元素的作用 2）锰（Mn）是强化元素之一，能溶于铁素体中，起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。锰又是一种良好的脱氧和脱硫剂。焊接是经常利用锰来进行脱氧和脱硫。锰在钢中的含量小于2%时，可使钢的强度明显提高，并能提高钢在低温下的冲击韧性。 3）硅（Si）当硅含量小于1%时，对钢有强化作用。硅是强脱氧剂，可提高钢在高温下的抗氧化性。焊接时硅易形成高熔点夹杂物残留在焊缝中 3）硅（Si）当硅含量小于1%时，对钢有强化作用。硅是强脱氧剂，可提高钢在高温下的抗氧化性。焊接时硅易形成高熔点

17、夹杂物残留在焊缝中。 4）钼（Mo）能提高钢的强度、硬度， 能细化晶粒，防止回火脆化的现象产生。含钼量小于0.6%时，可提高钢的塑性减少产生焊接裂纹的可能性。 5）铬（Cr）可提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，含铬的钢具有回火脆性，在焊接时易产生裂纹，因此含铬量高的钢可焊性变差。合金元素的作用 6）钛（Ti）是强烈的脱氧剂。在含钛的低合金钢中，含钛量为0.08%-0.15%。钛可提高钢的强度，细化晶粒、提高韧性，改善硫的偏析程度。含钛量小于0.2%时，可降低产生焊接裂纹和过热倾向，有利于改善钢的焊接性。 钢中的有害元素 6、钢中的有害杂质、有害气体： 1）硫（S）使钢中主要的有害杂质之一。对于焊接钢

18、中的硫是非常有害的。当焊接材料本身含硫量高或母材含硫量高时，都会使焊缝金属含硫量偏高，是焊缝金属在凝固时容易产生焊接热裂纹。含硫量高的钢材在焊接时，除焊缝金属产生热裂纹外，因硫化物受热熔化，在焊接热影响区也容易产生裂纹有害元素 2）磷（P）使钢中的另一种有害杂质。使钢的焊接性恶化，使焊缝金属和焊接热影响区易出现裂纹。 3）氧（O）钢中超出溶解度的氧以夹杂物的形式存在，降低钢的强度、塑性、韧性，使钢的脆性转变温度明显提高，降低钢材的疲劳强度。 4）氢（H）使钢产生白点，引起氢脆现象，严重降低钢的韧性。焊接时焊缝金属所吸收的氢当含量较高时易产生冷裂纹 常用钢号化学成分 常用钢号对照表表二、材料的焊

19、接性能 金属焊接性是指材料对焊接加工的适应性，又分为工艺焊接性和使用焊接性。 (1) 工艺焊接性 指在一定的焊接工艺条件下能否获得优质致密、无缺陷焊接接头的能力。(2) 使用焊接性 是指焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。使用焊接性与产品的工作条件有密切关系。材料焊接性 影响焊接性的因素 1）材料因素 材料因素有钢的化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。其中化学成分（包括杂质的分布）是主要的影响因素。对焊接性影响较大的因素有碳、硫、磷、氢、氧和氮。对钢中合金元素来说，还有锰、硅、铬、镍、钼、钛、钒、铌、铜和硼等材料焊接性 2）工艺因素 包括施工时所采用的

20、焊接方法、焊接工艺规程和焊后热处理等。对于同一母材，当采用不同的焊接方法和工艺措施时，会表现出不同的焊接性。 3）设计因素 是指焊接结构的安全性不但受材料的影响，而且在很大程度还受到结构型式的影响。焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性也发生影响材料焊接性 4）服役环境因素 是指焊接结构的工作温度、负荷条件和工作环境。如在高温下工作时有可能发生蠕变；在低温或冲击载荷下工作时，会发生脆性破坏；在腐蚀介质中工作时，接头会发生腐蚀等材料焊接性 评价焊接性准则：（1）评定焊接接头产生焊接缺陷的倾向（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求 碳当量估算评价碳当量估算法 碳当量：把钢中合金元素（

21、包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算，可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，并判断材料的焊接性能，这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。一般情况下，碳当量越高，钢材焊接时越容易产生冷裂纹，焊接性能越差。 计算公式国际焊接学会（I I W）推荐C ECE=C+Mn/6+(C r+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)适用于中高强度的非调质低合金高强钢，化学成分取上限。一般可用碳当量预热某钢种的焊接性，以便确定是否需要采取预热和其他工艺

22、措施。当板厚小于20mm时CE 0.6%, 属较难焊材料，需采取较高预热温度焊接裂纹敏感系数计算 焊接裂纹敏感系数 人们为改进钢的性能和焊接性，钢中碳含量不断降低，而为了弥补强度损失又添加了其他合金元素进行补充，使得低碳微量多合金之类的低合金高强度钢得到大力发展，为此又提出了许多新的碳当量计算公式（见表1），Pcm公式又称为焊接裂纹敏感系数，即是适合含碳量较低的公式。通常要求Pcm0.24，该公式增加了合金元素种类，同时降低了各元素对碳当量的影响因数，能够更好的反映低碳时钢材的焊接性能。 CE(Pcm)=C+Si/30+Mn/20+Cr/20+Cu/20+Mo/15+V/10+Ni/60+5B

23、 焊接性评价 在压力容器低碳钢选材备料中主要使用CE(IIW)和CE(Pcm)两种碳当量公式来评价钢种焊接性能的难易程度。碳当量越高，钢材淬硬倾向越大，焊接性能越差。由于各碳当量公式都有其局限性，在选择公式时应该参照相关标准，当标准未明确规定时，可以根据碳含量选择公式：当钢材碳含量(C)0.12%，宜用CE(IIW)公式；当(C)0.12%时，则宜用CE(Pcm)公式。另外在利用碳当量评价钢材焊接性能时也应该注意其只能在一定范围内，对钢材概括的、相对的评价其焊接性。压力容器常用钢材 压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢 1）压力容器常用碳素结构钢有Q235B、Q235C；常用优质碳素结

24、构钢有20g、20R、10G 2）低合金钢 压力容器常用的低合金钢，包括专用钢板Q345R、15CrMoR 、16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR、07MnCrMoNbDR、16MnR、 16Mng、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、09Mn2VDR，低合金耐热钢包括珠光体耐热钢和贝氏体耐热钢。珠光体耐热钢：12CrMo 15CrMo 14Cr1Mo;贝氏体耐热钢：12Cr2Mo 15CrMoR 14CrMoR 12Cr2Mo1R压力容器用钢3）高合金钢 压力容器常用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢，主要有铬钢、铬镍钢和铬镍钼钢。主要钢种有0Cr13 0

25、Cr18Ni9 0Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti 00Cr19Ni10 0Cr17Mn13Mo2N焊工管理 焊工资格：从事压力锅炉、压力容器、压力管道受压元件焊工资格：从事压力锅炉、压力容器、压力管道受压元件焊接的工作必须取得相应资格。焊接的工作必须取得相应资格。经过由技术监督部门认可考试机构考核合格，有市级质检部门审批颁发特种设备作业人员证，在全国各地等同有效，每四年复审一次，首次取得的合格项目第一次复审需重新考试，第二次或以后可在合格范围内抽考。焊工考试包括基本知识考试和焊接操作技能考试两部分，考试内容应与焊工申请的项目范围相适应，基本知识考试采用计算机答题方式，操作技能考试采

26、用施焊试件并且进行检验评定的方法，具体内容见特种设备焊接操作人员考核细则TSG Z6002-2010，焊工考核细则先后经历五次修改，前两次为劳动部门，后三次为质量技术监督部门。焊工管理按照焊接方法的机动化程度，将焊工分为手工焊焊工和焊机操作工（机动焊焊工和自动焊焊工）。操作技能考试的主要要素1 焊接方法；每种焊接方法都有代号，常见的几种，手工电弧焊SMAW、钨极气体保护焊GTAW、熔化极气体保护焊GMAW、埋弧焊SAW等2 金属材料类别；分为钢、铜及合金，铝及合金，镍及合金等，重点说钢，四类材料类别，一类为低碳钢，二类为低合金钢，三类为铬钼钢（Cr含量大于5%），铁素体及马氏体钢，四类材料为奥

27、氏体不锈钢及奥氏体铁素体双相钢。3 填充金属类别 焊材的选择4 试件位置 常用的板材试件平、横、立、仰（1G/2G/3G/4G)，管材试件水平转动、垂直固定、水平固定、45度固定(1G/2G/5G/6G).5 焊接工艺因素 比如氩弧焊焊丝是否带药芯、焊机类别及正负极接法、焊口焊道层数。6 焊缝金属厚度及管材外径焊工证内容：焊工资质证相应合格项目的表示方法：SMAW-2G(K)-12-F3J 低氢型、碱性焊条 试件厚度 横焊、带衬垫 试件钢号分类代号 焊工证内容4、试件形式、位置及代号：焊接工艺评定 焊接工艺评定（NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定） 是指导性和验证性的实验，用拟定

28、的焊接工艺（焊接方法、焊材、母材、厚度、接头形式、各种焊接参数等）按有关标准对所焊试件进行试验，测定焊接接头能否达到设计要求和满足使用，其目的验证拟用焊接工艺的正确性（或可用性），证明施焊单位是否掌握该项焊接工艺，具有制造安装的能力。焊接工艺评定 1、焊评过程：拟定焊接工艺指导书、施焊试件、制取试样、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊评报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。 2、焊接工艺评定规则：评定对接焊缝焊接工艺时，采用对接焊缝试件。评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝；评定非受压角焊缝焊接工艺时，可仅采用角焊缝试件；板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊

29、缝，反之亦可；管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝，反之亦可；焊接工艺评定 3、评定规则：改变焊接方法，需重新评定；（重要因素、补加因素、次要因素）当变更任何一个重要因素时需重新评定焊接工艺；当增加或变更任何一个补加因素时，则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验；当变更次要因素时不需重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书焊接工艺评定 4、母材：根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能对其进行分类分组。当重要因素、补加因素不变时，某一钢号母材评定合格的焊接工艺可用于同组别号的其他钢号母材；在同类别号中，高组别号母材的评定适用于该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接

30、接头。母材组别号改变时，需重新评定；当不同类别号的母材组成焊接接头时，即母材各自以评定合格，其焊接接头仍需重新评定。但类别号为的同钢号母材的评定适用于该类别号（或该组别号）母材与类别号为的母材所组成的焊接接头 5、厚度：评定合格的对接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件厚度有效范围，若母材为-2组和标准抗拉强度下限大于540Mpa的强度型低合金钢按下表，其它按后表二：表二：焊接工艺评定 6、预热：根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束成都、焊接方法、焊接环境等综合考虑是否预热。预热的作用降低焊接接头的冷却速度，减少钢材的淬硬倾向，有利于焊缝扩散氢的逸出，可调整或减轻焊接残余应力，作为防止低

31、合金高强度钢、Cr-Mo钢、大厚度构件焊接裂纹的重要措施；采取局部预热应防止局部应力过大，预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm；预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。 老标准对此有要求，新规范未单独列出，但某些成为关键因素。焊接工艺评定 7、热处理：是为了消除焊接接头中的残余应力、降低硬度、改善组织、恢复或提高韧性而进行的高温退火，即将焊件或焊接区段均匀加热到钢材的相变点以下的某温度区域并保持一定时间，然后均匀冷却的全过程。根据加热温度及冷却方式速度分为5个类别，改变热处理类别，需重新进行评定。焊接工艺评定 8、试件检验：无损检测（有正式报告），力学性能即拉伸试

32、验（2个试样）、冲击试验（当规定时），弯曲性能试验（当试件焊缝两侧的母材之间或焊缝金属和母材之间的弯曲性能有显著差别时，可改用纵向弯曲试验代替横向弯曲试验，纵向弯曲时只取面弯和背弯试样各2个；也可用4个横向侧弯试样代替2个面弯和2个背弯试样；弯心直径为试件厚度的4倍、弯曲角度为180）焊接接头和坡口形式焊接接头和坡口形式对接接头对接接头搭接和角接接头搭接和角接接头2.1 2.1 压力容器焊接接头分类压力容器焊接接头分类对接接头对接接头 容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透，分不接接头质量容易保证

33、。坡口的主要作用是保证焊透，分不开坡口、单边和双边开坡口、单边和双边V V形及形及U U形坡口：形坡口：X形坡形坡口可减口可减少焊条少焊条金属量金属量50%，且变形且变形及内应及内应力小。力小。较重要较重要的焊接的焊接结构可结构可用用U形形坡口。坡口。对接接头对接接头对接接头对接接头对不等厚度接件的组对要求：对不等厚度接件的组对要求：为减小应力集中，厚度为减小应力集中，厚度10mm10mm，两板厚度差，两板厚度差3mm3mm；厚度；厚度10mm10mm，厚度差大于薄板，厚度差大于薄板3030或超过或超过5mm5mm时，应削薄厚板边缘。时，应削薄厚板边缘。 焊接应力与变形焊接应力与变形1 1 焊

34、接应力和变形的危害焊接应力和变形的危害 焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。 焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还要焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还要降低塑性。降低塑性。2 2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后，恢复到原来的形

35、状和尺寸，没有残余变形，也没有残余，恢复到原来的形状和尺寸，没有残余变形，也没有残余应力，如图应力，如图a a所示。所示。2 2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这时有焊接残余应力而没有残余变形。时有焊接残余应力而没有残余变形。 由于焊接是局部加热，在加热和冷却过程中，有一定由于焊接是局部加热，在加热和冷却过程中，有一定的刚性约束，如图的刚性约束，如图b b所示，加热时金属受压应力，产生塑性所示，加热时金属受压应力，产生塑性压缩变形；在冷却过程中，由于金属不能完全自由收缩，压缩变形；在冷

36、却过程中，由于金属不能完全自由收缩，而受到拉应力，并保存下来，这就是焊接残余应力。而受到拉应力，并保存下来，这就是焊接残余应力。5.2 5.2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊后工件变形较大，而焊接残余应力较小；如果在焊接过程后工件变形较大，而焊接残余应力较小；如果在焊接过程中，由于外力限制或工件自身刚性较大而不能自由收缩，中，由于外力限制或工件自身刚性较大而不能自由收缩，则焊后工件变形

37、较小，但内部却存在着较大的残余应力。则焊后工件变形较小，但内部却存在着较大的残余应力。3 3 减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施 设计措施设计措施l尽量减少焊缝数量及尺寸；尽量减少焊缝数量及尺寸；l避免焊缝过分集中与交叉；避免焊缝过分集中与交叉；l采用刚性较小的接头形式；采用刚性较小的接头形式；l在拉应力区域，避免几何不连续性。在拉应力区域，避免几何不连续性。工艺措施工艺措施l合理选择焊接顺序和方向合理选择焊接顺序和方向( (先横后纵先横后纵) )；l锤击焊缝法；锤击焊缝法；l预热法；预热法；l热处理法；热处理法；l采用小线能量焊接。采用小线能量焊接。6. 焊接缺陷与焊接质量检验

38、焊接缺陷与焊接质量检验6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷 局部变形与裂纹局部变形与裂纹 当焊接应力超过屈服极限时会产当焊接应力超过屈服极限时会产生焊接变形；超过强度极限会出现裂生焊接变形；超过强度极限会出现裂纹。纹。 焊缝外部缺陷焊缝外部缺陷l焊缝增强过高焊缝增强过高 坡口角度太小或焊接电流过小；坡口角度太小或焊接电流过小；导致应力集中。导致应力集中。 为提高疲劳寿命，应将焊缝的增为提高疲劳寿命，应将焊缝的增强高铲平。强高铲平。l焊缝过凹焊缝过凹 焊缝工作截面减小，使接头处焊缝工作截面减小，使接头处强度降低。强度降低。l咬边咬边 工件上沿焊缝边缘形成凹陷。工件上沿焊缝边缘形成凹陷。减少工作截面，

39、并造成严重应力集减少工作截面，并造成严重应力集中。中。l焊瘤焊瘤 对静载强度无影响，会引起应对静载强度无影响，会引起应力集中，使动载强度降低。力集中，使动载强度降低。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l烧穿烧穿 部分熔化金属从焊缝反面部分熔化金属从焊缝反面漏出，甚至烧穿成洞，使接头漏出，甚至烧穿成洞，使接头强度下降。强度下降。 焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷l未焊透未焊透 应力集中严重，降低强度，开裂根源。应力集中严重，降低强度，开裂根源。l夹渣夹渣 减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击韧性。韧性。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l气孔气孔 减少

40、有效工作截面，降低机械强度。减少有效工作截面，降低机械强度。l裂纹裂纹 按发生的时间，焊接裂纹分热裂纹和冷裂纹两种。按发生的时间，焊接裂纹分热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹热裂纹 是由液态到固态结晶过程中产生的。是由液态到固态结晶过程中产生的。 焊缝中存在低熔点物质（如焊缝中存在低熔点物质（如FeSFeS），受到较大的焊接应），受到较大的焊接应力时，易在晶粒之间引起破裂。力时，易在晶粒之间引起破裂。 焊件及焊条内含焊件及焊条内含S S、CuCu等杂质多时，易产生热裂纹。等杂质多时，易产生热裂纹。 热裂纹具有沿晶界分布的特征。热裂纹具有沿晶界分布的特征。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷冷裂纹冷裂纹 是

41、在冷却过程中产生的。是在冷却过程中产生的。 由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织，在高应力作由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织，在高应力作用下，引起晶粒内部的破裂，焊接含碳量较高或合金元素用下，引起晶粒内部的破裂，焊接含碳量较高或合金元素较多的易淬火钢材时，最易产生冷裂纹。较多的易淬火钢材时，最易产生冷裂纹。 焊缝中熔入过多的氢，也会引起冷裂纹。焊缝中熔入过多的氢，也会引起冷裂纹。 此外，还有再热裂纹等。此外，还有再热裂纹等。 裂纹是最危险的一种缺陷，一般不允许存在，一经发裂纹是最危险的一种缺陷，一般不允许存在，一经发现，必须铲去重焊。现，必须铲去重焊。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷 预防冷裂

42、纹的主要措施：彻底清除待焊件坡口及两侧的油、锈、污物、水分等，以减少氢和杂质的来源；采取预热和后热以降低焊接接头的冷却速度，减缓淬硬倾向，同时有利于焊缝金属氢的逸出；采用低氢或超低氢的焊材，对重要的、特别是高强钢或合金元素较多的钢材，已采用碱性低氢或超低氢的焊材，并严格烘干；采取焊后热处理可有效地消除残余应力，改善焊接接头的韧性。 热裂纹预防措施：限制钢材及焊接材料热裂纹预防措施：限制钢材及焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应当中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应当尽量减少硫、磷等杂质含量及降低含碳量。尽量减少硫、磷等杂质含量及降低含碳量。调节焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，调节焊缝

43、金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，控制焊接工艺参数，适当提细化焊缝晶粒，控制焊接工艺参数，适当提高焊缝成形系数，采用多层多道焊法，避免高焊缝成形系数，采用多层多道焊法，避免中心线偏析，防止中心线裂纹。提高焊条或中心线偏析，防止中心线裂纹。提高焊条或焊剂的碱度，以降低焊缝中的杂质含量，改焊剂的碱度，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度，采取各种降低焊接应力的工艺善偏析程度，采取各种降低焊接应力的工艺措施。断弧时采用引出板，或逐渐灭弧，并措施。断弧时采用引出板，或逐渐灭弧，并填满弧坑，可以减少弧坑裂纹的产生。填满弧坑，可以减少弧坑裂纹的产生。焊接缺陷的返修焊接缺陷的返修一次返修一次返修：

44、不论是无损检测发现的焊缝超标缺陷，还是肉眼发现的焊缝表面缺陷，除其它工艺文件有专门规定外，凡首次采用动力焊补方法达到焊缝质量要求的，均称为一次返修。二次返修二次返修：若在同一部位进行第二次补焊，填充金属重叠，则称该操作为二次返修。多次返修多次返修依此类推。一般情况下，同一部位的返修次数不宜超过2次。返修的几点要求：返修的几点要求：返修焊工必须持有相应的合格项目返修焊工必须持有相应的合格项目二返工艺要由焊接责任工程审核二返工艺要由焊接责任工程审核二返以上的返修必需由技术负责人批准二返以上的返修必需由技术负责人批准有热处理要求的焊缝返修后必须重新进行热处理有热处理要求的焊缝返修后必须重新进行热处理

45、耐压试验后进行的返修，返修部位必须按原要求无损检测合格。耐压试验后进行的返修，返修部位必须按原要求无损检测合格。由于焊接接头或接管泄漏而进行的返修，或返修深度大于压力容器壁厚的一半，由于焊接接头或接管泄漏而进行的返修，或返修深度大于压力容器壁厚的一半，还应重新进行耐压试验还应重新进行耐压试验。 焊缝返修焊缝返修 焊接接头质量检验的内容和方法 焊接质量检验的方法 焊接检验焊接检验 焊接检验包括：焊接检验包括：外观检查、无损检测外观检查、无损检测和机械性能试验和机械性能试验（水压与气压试验），以无损检测为主。（水压与气压试验），以无损检测为主。 外观检查外观检查 用肉眼或用用肉眼或用5 52020

46、倍放大镜观察。可发现焊缝表面缺陷倍放大镜观察。可发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。 焊缝的外形尺寸可采用焊口检测器或样板进行测量。焊缝的外形尺寸可采用焊口检测器或样板进行测量。 无损检测无损检测 内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷用内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷用X射线检测和超声波检射线检测和超声波检测磁力等进行检验。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表测磁力等进行检验。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表面微裂纹，可采用磁力检测和渗透检测。面微裂纹，可采用磁力检测和渗透检测。 焊接检验焊接检验lX射线检测射线检测 是利用是利用X射线对焊缝照相，根据底片影像判断射线对焊缝照相，根据底片影像判断内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。l超声波检测超声波检测 是根据超声波传播原理来检测内部缺陷的。是根据超声波传播原理来检测内部缺陷的。再根据技术要求评定是否合格。再根据技术要求评定是否合格。 超声波探伤比超声波探伤比X光照相简便，广泛应用。但只凭经验判光照相简便，广泛应用。但只凭经验判断，而且不能留下永久的检验根据。断，而且不能留下永久的检验根据。产品焊接试板产品焊接试板工艺