压力容器焊接工艺模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。压力容器焊接工艺、焊前预热正式施焊前应检查焊接装配是否符合规定。图纸及工艺文件要求工件预热时,应对工件进行预热。预热温度由工艺评定确定或参照NB/T47015-执行。预热在坡口两侧均匀进行。一般宽度每侧不得小于100mm,严防局部过热。(二)、焊后热处理1、作用:保证装备的质量、提高装备的安全可靠性、延长装备寿命。2、目的:松弛焊接残余应力、稳定结构形状和尺寸、改进母材、焊接接头和结构件的性能(①软化焊接热影响区、②提高焊缝的延性、③提高断裂韧性、④有害气体扩散和逸出、⑤提高蠕变性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能等)3、规范加热温度:最主要的工艺参数,相变温度以下,低于调质钢的回火温度30-40℃,同时避开钢材产生再热裂纹的敏感温度。保温时间:工件厚度选取焊件保温期间,加热区内最高与最低温差不大于65℃升温速度:焊件温度均匀上升,厚件和形状复杂构件应注意缓慢升温。升温速度慢使生产周期加长,有时也会影响焊接接头性能。冷却速度:过快造成内应力过大,甚至产生裂纹进、出炉温度:过高与加热、冷却速度过快结果类似4、方法-炉内热处理加热燃料:工业煤气、天然气、液化气、柴油整体热处理:条件允许的情况下优先采用优点是被处理的焊接构件、容器温度均匀,比较容易控制,消除残余应力和改进焊接接头性能较为有效,而且热损失少。需要有较大的加热炉,投资较大。分段加热处理:体积较大,不能整体进炉时,局部区域不宜加热处理重复加热长度应不小于1500mm。炉内部分的操作应符合焊后热处理规范,炉外部分应采取保温措施,使温度梯度不致影响材料的组织和性能。5、方法-炉外热处理被处理的装备过大,或因各种原因不能进行炉内热处理时,只能在炉外进行热处理加热方法:工频感应加热法、电阻加热法、红外线加热法、内部燃烧加热法整体焊后热处理:不能进入加热炉的大型装备,在安装现场组焊后,将其整体加热、保温而进行的热处理局部焊后热处理:对装备的局部,如焊接区域、修补焊接区域或易产生较大应力、变形的部位进行局部加热6、炉外整体焊后热处理注意问题①由于把底座上面的装备整体加热,考虑到热胀冷缩产生的变形和热应力,必须防止对本体结构、支撑结构、底座等产生不利影响②由于对大型装备进行加热,采用的热源,均匀加热所需的循环、搅拌装置以及炉外产生的热量等问题都应特别注意其安全保护措施③为提高热效率和保证温度均匀,对大型装备必须有良好的隔热保温措施④整体炉外焊后热处理与整体炉内焊后热处理相比较,要做到均匀加热比较困难,为确认整个装备的加热工艺情况是否达到工艺要求,应注意有足够数量且正确配置的温度检测设备,以保证热处理效果7、炉外局部焊后热处理注意问题①局部加热由于温度的分布不均匀、温度梯度较大而容易产生较大的热应力,为了尽量减少这种热应力造成的不利影响,加热的范围能够考虑尽量对称②容器环焊缝的加热带宽度应至少包括焊缝边缘两侧各3倍壁厚的宽度,管子对接焊者为2倍③尽量减少加热区与非加热区域之间的温度梯度差,温度梯度过大时,可能产生残余应力和变形。加热温度不宜过高,适当放慢加热速度和冷却速度。纵焊缝或复杂部件的焊缝宜在容器组焊前进行整体热处理④保温期间应控制加热带中央相当其一半宽度的范围内的温度达到规定的保温温度和允许的温度偏差。同时,在加热带边缘测得的温度应不低于保温温度的1/20为此,应在加热带外和/或焊缝内侧设置足够宽度的保温带,以防止有害的温度梯度。保温带的宽度应为加热带宽度的1倍以上⑤采用热电偶测温时,安排好热电偶安装的位置、数量以及与被测表面接触良好,是保证焊后热处理效果的重要条件7、条件-容器及受压组件符合下列条件之一者,应进行焊后热处理钢材厚度符合以下条件者应进行焊后热处理。碳素钢、07MnCrMoVR厚度大于32mm(如焊前预热100℃以上时,厚度大于38mm);16MnR及16Mn厚度大于30mm(如焊前预热100℃以上时,厚度大于34mm);15MnVR及15MnV厚度大于28mm(如焊前预热100℃以上时,厚度大于32mm);任意厚度的15MnVNR,18MnMoNbR,13MnNiMoNbR、15CrMoR、14CrIMoR、12Cr2MoIR、24MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mol和1Cr5Mo图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器图样注明有应力腐蚀的容器,如盛装液化气、液氨等容器。(三)、焊接材料选用应根据母材的化学成分,力学性能,焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料,必要时经过实验确定。焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。相同钢号相焊的焊缝金属:①碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝保证力学性能,控制抗拉强度上限②铬钼低合金钢的焊缝保证化学成分和力学性能,控制抗拉强度上限③低温用低合金钢的焊缝保证力学性能,特别保证夏比低温冲击韧性④高合金钢的焊缝应保证力学性能和耐腐蚀性能⑤不锈钢复合钢板基层的焊缝保证力学性能,控制抗拉强度的上限;复层焊缝保证耐腐蚀性能,当有力学性能要求时还应保证力学性能。不同钢号相焊的焊缝金属:①碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属保证力学性能。推荐采用与强度级别较低的母材相匹配的焊接材料②碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝应保证抗裂性能和力学性能。推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料③焊接材料须有产品质量证明书,符合相应标准的规定,满足图样技术要求,进厂时按规定验收或复验,合格后方准使用常见焊接材料的选用原则:碳素钢——等机械性能不锈钢——等化学成分Cr、Mo耐热钢——等机械性能+等化学成分(四)、常见焊接方法及其焊接工艺一、手工电弧焊焊接工艺1、基本原理手工电弧焊是利用电弧放电(俗称屯弧燃烧)所产生的热量,将焊条与工件熔化,冷凝后形成焊缝,从而获得牢固接头的过程。在工件与焊条两极之间的气体介质中持续强烈的放电现象称为电弧。设备(1)焊机:孤焊变压器(交流电焊机)、弧焊发电机(直流电焊机)、弧焊整流器。选择弧焊设备首先要考虑的是焊条涂层(药皮)类型和被焊接头、装备的重要性。(2)焊钳,焊接电缆:选择焊钳,焊接电缆主要考虑的是允许经过的电流密度焊钳要绝缘好,轻便。焊接电缆应采用多股细铜线电缆,电缆截面可根据焊机额定焊接电流(如表)选择,电缆长度一般不超过30米(3)面罩:是防止焊接时的飞溅,弧光及其辐射对焊工的保护工具,有手持和头盔式,面罩上的护目遮光镜片可按表选择(4)焊条的选择原则①考虑母材的力学性能和化学成分焊接低碳钢和低合金结构钢时,应根据焊接件的抗拉强度选择相应强度等级的焊条,即等强度原则;焊接耐热钢、不锈钢等材料时,则应选择与焊接件化学成分相同或相近的焊条,即等成分原则。②考虑结构的使用条件和特点对于承受动载荷或冲击载荷的焊接件,或结构复杂、大厚度的焊接件,为保证焊缝具有较高的塑性和韧度,应选择碱性焊条③考虑焊条的工艺性对于焊前清理困难,且容易产生气孔的焊接件,应当选择酸性焊条3、焊接规范的选择焊接参数:为保证焊接质量而选定的参数焊接规范:焊接工艺过程中所选择的各个焊接参数的综合基本的焊接规范:焊接电流、焊接电弧电压、焊接速度(单位时间内焊接的焊缝长度)、焊接线能量、焊条(埋弧焊为焊丝)直径、多层焊的层数、焊接冷却时间、焊接预热温度等。焊条直径:根据焊工件的厚度选择,还要考虑接头形式、焊接位置、焊接层数等影响焊接电流:最主要工艺参数,焊接质量关键。根据焊条直径来选择焊接电流范围,同时还要考虑板厚、接头形式、焊接位置、施焊环境温度、工件材质等因素。适当采用较大的焊接电流,提高生产效率。焊接电弧电压:电弧长度决定电弧过长不稳定、熔深浅、熔宽增加,易产生咬边等缺陷,空气易侵入,易产生气孔,飞溅严重,浪费焊条、电能,效率低。尽量采用短弧焊接,电弧长度一般为2~6mm。焊接速度:保证焊缝熔透,尽量采用较大的焊接速度(可达60-70cm/min)焊条层数:n=δ/d焊接线能量:焊接低碳钢时,没有具体规定焊接线能量的大小。焊接低合金钢、不锈钢等,焊接线能量过大,接头性能可能不合格;太小时,对一些钢种易产生裂纹。焊接冷却时间:利用钢的焊接连续冷却组织转变图(CCT图)、线算图来确定焊接工艺参数4、手工电弧焊的特点(1)设备简单、应用灵活方便。(2)劳动条件差、生产率低、质量不稳定。手工电弧焊,由于其设备简单、操作方便、适合全位焊接等特点,在装备制造中是一种应用广泛的焊接方法。二、埋弧自动焊焊接工艺1、原理简称埋弧焊,是电弧在焊剂层下燃烧,用机械自动引燃电弧并进行控制,自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法。设备(1)埋弧焊电源:直流(弧焊发电机或弧焊整流器)、交流(弧焊变压器)或交直流并用。直流电源电弧稳定,常见于焊接工艺参数稳定性要求较高的场合。小电流范围、快速引弧、短焊缝、高速焊接。直流正接(焊丝接负极),焊丝的熔敷率高;直流反接,焊缝熔深大。交流电源焊丝的熔敷率和焊缝熔深介于直流正接和直流反接之间,而且电弧的磁偏吹小。多用于大电流埋弧焊和直流磁偏吹严重的场合。交流的空载电压在65V以上。为进一步加大熔深、提高生产率,多丝埋弧自动焊得到了越来越多的应用。应用较多的是双丝和三丝埋弧自动焊,电源可采用直流、交流或交、直流并用,电源的选用及连接有多种组合方式。(2)焊机分类:半自动焊机和自动焊机半自动焊机的焊接速度是由操作者来控制自动焊机完成送丝速度+焊接速度的调节埋弧自动焊的关键:送丝速度=焊接速度辅助设备:为调整焊接机头与工件的相对位置使接头处在最佳施焊位置,或为达到预期的工艺目的(3)辅助设备焊接夹具:使被焊工件能准确定位并夹紧,以便焊接。可减少或免除定位焊缝,也可减少焊接变形,并达到其它工艺目的。焊接夹具常与其它辅助设备联用。工件变位设备:使工件旋转、倾斜,处于最佳施焊、装配位置等,保证焊接质量、提高生产效率、减轻劳动强度。有滚轮架、翻转机、万能变位装置等。焊机变位设备:将焊接机头准确地送到待焊位置。大多与工件变位机、焊接滚轮架等配合工作,完成各种形状复杂工件的焊接。其基本形式有平台式、悬臂式、伸缩式、龙门式等焊缝成形设备:为防止熔化金属流失、烧穿,并使焊缝背面成形,经常在焊缝背面加衬垫。常见设备有铜垫板和焊剂垫。焊剂垫有用于纵缝和环缝的两种形式焊剂回收输送设备:自动回收并输送焊接过程中的焊剂(4)焊剂熔炼焊剂:按配方比例称出所需原料→干混均匀→结化→注入冷水或激冷板→粒化→干燥、捣碎、过筛烧结焊剂:各种粉料组分混合均匀→加水玻璃调成湿料→750~1000℃烧结→破碎、过筛陶质焊剂:烧结焊剂的湿料→制成一定尺寸颗粒→350~500℃烘干(5)焊丝实芯焊丝:将热轧线材拉拔加工生产制造工艺成熟、质量好。表面处理—镀铜,有效防止焊丝锈蚀,改进焊丝的导电性和润滑性,有利于提高焊接工艺过程的稳定性。应用广、品种多,满足锅炉、压力容器用钢材的焊接要求。有低锰焊丝、中锰焊丝、高锰焊丝、Mn-Mo系列焊丝四种类型。药芯焊丝:将药粉包在薄钢带内卷成不同截面形状或填充在细管内,经轧拔加工制成。活性焊丝:向电弧中添加易电离的物质—活化剂(如K、Cs等)。增加电弧稳定性;减少阻碍熔滴脱落的电磁力,使熔滴易脱落;改变熔滴过渡性能,不形成大熔滴,呈细熔滴喷射过渡,减少飞溅;主要用于气体保护焊。3、焊接规范焊接电流:H=KmI电弧电压:电弧长度成正比焊接速度:熔深和熔宽影响明显4、埋弧自动焊的特点优点:效率高,成型好,对人眼伤害小缺点:焊接过程不可见,只能焊平焊或小角度倾斜位置气体保护电弧焊焊接工艺1、定义:气体保护电弧焊(简称气电焊或者气保焊)是一种利用气体做焊接保护介质的电弧焊。2、原理:用气体将电弧、熔化金属与周围的空气隔离,防止空气与熔化金属发生冶金反应,以保证焊接质量。3、保护气体:主要有Ar、He、CO2、N2等。4、分类依据:焊接过程中电极是否熔化(1)非熔化极气体保护焊:一般见钨棒或钨合金棒作电极,以惰性气体(氩气或氦气)作保护气体,焊缝填充金属(即焊丝)根据情况另外添加。应用较广的是钨极氩弧焊。(2)熔化极气体保护焊:以焊丝作为电极.根据采用的保护气不同,可分为熔化极惰性气体保护焊、熔化极活性气体保护焊应用较广的是熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊。(3)熔化极气保焊:采用可熔化的焊丝作电极,与工件之间产生的电弧作热源,熔化焊丝和母材金属,并利用气体作保护介质,以形成焊缝的焊接。英文简称GMAW。三、钨极氩弧焊焊接工艺原理钨极惰性气体保护电弧焊英文简称TIG,国际上应用较广的焊接方法,中国以氩气作为保护气体,简称氩弧焊,是国内应用较广的焊接方法,特别是手工钨极氩弧焊。高熔点的钍钨棒或铈钨棒作电极,由于钨的熔点高达3410℃,焊接时钨棒基本不熔化,只是作为电极起导电作用,填充金属需另外添加。钨极氩弧焊是厚壁容器等重要结构打底焊的较好焊接方法,几乎能够焊接所有的金属。2、设备(1)钨极氩弧焊电源直流正接:同样直径的钨极可用较大的电流,电弧稳定而集中,熔深大、效率高,大多数金属均采用正接。直流反接:钨极易熔化、烧损,电流小,熔深浅而宽,一般采用较少。但反接时,有阴极清理作用,有利于铝、镁及其合金与易氧化的铜合金(铝青铜、铁铜)的焊接。交流:特点是负半波(工件为负)时,有阴极清理作用,正半波(工件为正)时,钨极不易熔化,许用电流较大。存在的主要问题是直流分量的产生和电弧燃烧不稳定。(2)钨极氩弧焊焊枪钨极:常见的有纯钨极、钍钨极和铈钨极三种。(3)钨极氩弧焊保护气体有氩、氦、氩-氦混合气和氩-氢混合气。氩气与氦气都属于惰性气体,氦气比氩气的电离电压高、热传导系数大、原子质量轻(密度小),因此两者电弧特性、工艺性能显着不同,氦气价格昂贵。氩气和氦气,在氩气中易引弧,电弧稳定、柔和,氦气较差;同样电流和弧长,氦弧的电压明显高于氩弧,因此氦弧的温度高,发热大且集中,这是氦弧的最大特点,同样条件下,钨极氦弧焊的焊接速度比钨极氩弧焊高30-40％,且可获得较大熔深和窄焊道,热影响区也显着减小;氩气的密度大,易形成良好的保护罩,为了获得同样的保护效果,氦气的流量必须比氢气大1-2倍;氩气原子质量大,具有良好的阴极清理作用,氦气则较小。氩-氦混合气体:同时具有两者的优点,一般混合气体体积比例是氦70％-80％,氩25％～20％。氩-氢混合气体:可提高电弧电压,从而提高电弧热功率,增加熔透能力,并有防止咬边、抑制CO气孔的作用。只限于焊接不锈钢、镍基合金和镍-铜合金,氢在一定含量范围内对材料不会引起有害影响,常见成分为Ar+15％H2。3、氩弧焊焊接规范选择(1)焊接电流种类、极性及大小:根据工件材料选择电流大小是决定熔深的最主要参数,要根据工件材料、厚度、接头形式、焊接位置等选择,有时还要考虑焊工技术水平等因素。(2)钨极直径及端部形状:根据焊接电流大小、电流种类选择钨极直径,根据电流种类选用不同的端部形状。(3)气体流量和喷嘴直径:一定条件下,气体流量和喷嘴直径有一个最佳范围,保护效果最好,保护区最大。(4)焊接速度:根据工件厚度,并与焊接电流、预热温度配合以保证所需的熔深和熔宽。(5)喷嘴与工件距离:一般8-14mm距离越大,气体保护效果越差,但距离太近,会影响焊工视线,且容易使钨极与熔池接触,产生夹钨。4、钨极氩弧焊的优点⑴采用纯氩气保护,焊缝金属纯净,特别适合于非铁合金、不锈钢、钛及钛合金等材料的焊接。⑵焊接过程稳定,所有焊接参数都能精确控制,明弧操作,易实现机械化、自动化。⑶焊缝成形好,特别适合3mm以下的薄板焊接、全位置焊接和不用衬垫的单面焊双面成形。⑷钨极脉冲氩弧焊接可焊接0.8mm以下的薄板及某些异种金属。四、熔化极氩弧焊焊接工艺原理熔化极氩弧焊的一个重要基本问题是关于熔滴过渡问题。对熔化极氩弧焊的电弧稳定燃烧、气体保护效果和焊接质量影响很大。熔滴过渡就是当电极末端金属(焊丝或焊条)熔化后．主要是以熔滴状(仅5％左右为雾状)形式经过电弧区过渡到焊缝熔池中去。根据国际焊接学会的分类,熔化极气保焊焊丝金属的熔滴过渡类型主要有自由过渡、短路过渡、混合过渡。影晌焊丝熔滴过渡类型的主要因素(1)电流的大小:影响熔滴过渡类型的最主要因素。(2)电源类型:采用直流反接(焊丝接正极),既具有阴极破碎作用,电弧又比交流电源稳定。(3)保护气体:在Ar中加入少量O2或CO2和在Ar(20%)+He混合气体中,能够得到稳定的喷射过渡。(4)焊丝材料与直径:在反接条件下,焊丝导热性能较强时,焊丝端头不易形成笔尖状的液体金属柱,不可能产生射流过渡。焊丝材料不同临界电流含义也不同。焊丝直径越小,临界电流越低,越容易实现射流过渡。(5)焊丝伸出长度:长度增加,有利于熔滴过渡,降低临界电流值。但过长易使伸长段软化,电弧不稳定。一般伸出长度范围在12-25mm。2、焊接设备分类:半自动焊和自动焊组成:焊接电源、送丝系统、焊枪(手工焊)或行走系统(自动焊)、供气系统(同钨极氩弧焊)和冷却水系统、控制系统焊接电源:直流和脉冲电流(脉冲电流熔化极气电焊,MIGP)采用脉冲电流时更容易实现自动化、全位置焊接焊接电源提供两个电流,一个是稳定的维弧电流(基值电流),以维持电弧正常燃烧、不熄灭,在维弧时间内不会产生喷射过渡。另一个是脉冲(峰值)电流,它比临界电流高,给熔滴施加一个较大的力促使过渡。主要优点是熔滴过渡可控,平均电流比连续电流喷射过渡的临界电流低,对母材的热输入低,适合各种材料、各种位置工件的焊接,既能够焊薄板,又可用于厚板焊接;生产率高、质量好,同时焊接电流调节范围宽,包括从短路过渡到喷射过渡的所有电流区域;但设备较复杂、成本高,对操作者要求较高。送丝系统:由送丝机(包括电动机、减速器、校直轮、送丝轮)、送丝软管、焊丝盘等组成。送丝系统有推丝式、拉丝式、推拉式等。焊枪:半自动焊焊枪和自动焊焊枪,自动焊焊枪载流容量较大(1500A),工作时间长,一般采用内部水冷却保护气体:氩气、氦气及混合气体焊丝:成分一般应同母材成分相近,具有良好的焊接工艺性能+保证良好的接头性能,直径一般在0.8-2.5mm五、二氧化碳气保焊焊接工艺原理CO2气体来源广、价格低在0℃和一个大气压下的CO2气体密度是1.9768g/L,为空气的1.5倍,因此焊接过程中能有效地排开空气,保护焊接区域。要注意其纯度应满足焊接要求:CO2＞99％,O2＜0.1％,H20＜1~2g／m³。焊缝质量要求高时,纯度也应提高。2、设备焊丝:选用原则除与非熔化极气保焊(氩弧焊)焊丝有相同之处外,还要特别注意对焊丝成分的特殊要求:焊丝必须有足够数量的脱氧元素和能补偿有益元素的烧损,如Si、Mn等(常选用高Si、高Mn焊丝)焊丝的含碳量要低,一般要求含碳量小于0.11％。应保证焊丝金属具有满意的力学性能和抗裂性能。3、焊接规范CO2气体保护焊的焊接规范包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、送丝速度、电源极性、焊接速度和保护气流量等。电弧焊一般都是短路过渡,若想获得稳定的短路过渡,只有合适的电弧电压和焊接电流匹配,一般电弧电压为18-24V,焊接电流为80-180A细丝小电流短路过渡电弧焊接时．气体流量为5~15L/min;粗丝大电流潜弧射滴过渡时气体流量为10~20L/min。4、二氧化碳气保焊的优点(1)成本低,仅为手工电弧焊和埋弧焊的40%～50%;(2)CO2电弧穿透能力强,熔深大,生产率比手工电弧焊高1～4倍;(3)焊缝氢含量低,抗氢气孔能力强;(4)焊丝中Mn含量高,脱硫作用好,因而焊接接头的抗裂性好。(5)适合薄板焊接;(6)易实现全位置焊接;(7)广泛应用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般结构焊接。5、二氧化碳气保焊的缺点在电弧的高温作用下,CO2会分解为CO和O,因而具有较强的氧化性,会使焊缝增氧,还会使焊缝力学性能下降,形成气孔,烧损Mn、Si等合金元素,因此在选用焊丝时应注意;由于CO2气流的冷却作用及强烈的氧化反应,焊接过程小易产生金属飞溅,使熔敷系数降低,浪费焊接材料,飞溅金属黏着导电嘴,引起送丝不畅,电弧不稳。只适合焊接低碳钢和低合金结构钢,不能用于焊接高合金钢和非铁合金。重要焊接结构很少采用。六、电渣焊焊接工艺1、电渣焊定义:利用电流经过液体熔渣产生的电阻热作热源,将工件和填充金属熔合成焊缝的焊接方法。焊接过程(三个阶段):引弧造渣阶段、正常焊接阶段和引出阶段。合格的焊缝在正常焊接阶段产生,两端焊缝部分应割除。2、电渣焊设备电源:交流电源。为保证稳定的电渣过程,避免产生电弧放电或电渣-电弧的混合过程,电源的空载电压低、感抗小,为平特性电源。电渣焊中间无停顿,电源暂载率为10