壓力容器焊接知識2

1、焊縫成型焊縫成型系數(shù)是對焊縫截面形狀的考核，指熔焊時，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度（B）與焊縫計算厚度（H）的比值（=B/H）；焊縫系數(shù)是指對應焊接接頭強度與母材強度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接殘余應力等因素使焊接接頭強度被削弱的程度，是焊接接頭力學性能的綜合反映。壓力容器分類壓力容器分A、B、C、D四個級別。A級又分： 超高壓容器、高壓容器（A1）、 第三類低、中壓容器 （A2）、球形儲罐現(xiàn)場組焊或球殼板制造（A3）、 非金屬壓力容器 （A4）、 醫(yī)用氧艙（A5）；B又分： 無縫氣瓶（B1）、焊接氣瓶 （B2）、特種氣瓶（B3）；C級又分鐵路罐車 （C1）、汽車罐車或長管拖車（

2、C2）、罐式集裝箱（C3）；D級又分： 第一類壓力容器 （D1） 、 第二類低、中壓容器 （D2）。壓力容器焊縫的分類產(chǎn)品試板有關(guān)規(guī)定1. 總則本規(guī)定適用于碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼制、類壓力容器。2. 凡符合以下條件之一者，A類的圓筒縱向焊接接頭，應按每臺容器制造產(chǎn)品焊接試板。2.1 鋼板厚度s20mm的15MnVR；2.2 鋼板材料的標準抗拉強度下限值b540MPa；2.3 Cr-Mo低合金鋼；2.4 當設計溫度小于-10時，鋼板厚度s12mm的20R；鋼材厚度s20mm的16MnR；2.5 當設計溫度小于0，大于等于-10時，鋼材厚度s25mm的20R；鋼材厚度s38mm的16MnR；2.

3、6 制作容器的鋼板凡需熱處理以達到設計要求的材料力學性能指標者；2.7 設計圖樣上或用戶要求按臺制作產(chǎn)品焊接試板的壓力容器；2.8 異種鋼（不同組別）焊接的壓力容器；2.9 圖樣上注明盛裝毒性為極度危害或高度危害介質(zhì)的容器。3. 除第2條之外的壓力容器，如果能提供連續(xù)30臺（同一臺產(chǎn)品使用不同牌號材料的，或使用不同焊接工藝評定的，或使用不同的熱處理規(guī)范的，可按兩臺產(chǎn)品對待）同牌號材料、同焊接工藝（焊接重要因素和補加重要因素不超過評定合格范圍，下同）、同熱處理規(guī)范的產(chǎn)品焊接試板測試數(shù)據(jù)（焊接試板試件和檢驗報告應存檔備查），證明焊接質(zhì)量穩(wěn)定，由質(zhì)保工程師批準，可以批代臺制作產(chǎn)品焊接試板，具體規(guī)定如

4、下：3.1 以同鋼號、同焊接工藝、同熱處理規(guī)范的產(chǎn)品組批，連續(xù)生產(chǎn)（生產(chǎn)間斷不超過半年）每批不超過10臺，從中抽一臺產(chǎn)品制作產(chǎn)品焊接試板。3.2 對設計壓力不大于1.6MPa，材料為Q235系列、20R、16MnR的壓力容器以同鋼號的產(chǎn)品組批，連續(xù)生產(chǎn)每半年應抽一臺產(chǎn)品制作產(chǎn)品焊接試板。 采用以批代臺制作產(chǎn)品焊接試板，如有一塊試板不合格，應加倍制作試板，進行復驗并做金相檢驗；如仍不合格，此鋼號應恢復逐臺制作產(chǎn)品焊接試板，直至連續(xù)制造30臺同鋼號、同焊接工藝、同熱處理規(guī)范的產(chǎn)品焊接試板測試數(shù)據(jù)合格為止。4. 制備產(chǎn)品焊接試板的要求4.1 產(chǎn)品焊接試板的材料、焊接和熱處理工藝，應在其所代表的受壓元

5、件焊接接頭的焊接工藝評定合格范圍內(nèi)；4.2 當一臺壓力容器上不同的殼體縱向焊接接頭（含封頭、管箱、筒體上焊接接頭）的焊接工藝評定覆蓋范圍不同時，應對應不同的縱向焊接接頭，按相應的焊接工藝分別焊接試板；4.3 有不同焊后熱處理要求的壓力容器，應分別制作產(chǎn)品焊接試板；4.4 熱套壓力容器的內(nèi)筒、外筒材料不同時，應各制作一塊產(chǎn)品焊接試板，若材料相同以屬同一厚度范圍，只需制作一塊；4.5 圓筒形壓力容器的縱向焊接接頭的產(chǎn)品焊接試板，應作為筒節(jié)縱向焊接接頭的延長部分（電渣焊除外），采用與施焊壓力容器相同的條件和焊接工藝連續(xù)焊接。4.6 產(chǎn)品焊接試板應由焊接產(chǎn)品的焊工焊接，并于焊接后打上焊工和檢驗員代號鋼

6、印。4.7 產(chǎn)品焊接試板經(jīng)外觀檢查和射線（或超聲波）檢測，如不合格允許返工。如不返工，可避開缺陷部位截取試樣。4.8 有熱處理要求的容器，試板應隨容器一起進行熱處理。4.9 試板的尺寸和試樣的截取如圖4.9。123300舍去拉伸彎曲沖擊備用舍去 500圖4.9 試板兩端舍棄部分長度，手工焊不小于30mm；自動焊不小于40mm。 試板焊縫應進行外觀檢查和無損檢測，然后在部件截取試樣。 試樣的截取一般采用機械切割法，也可用火焰切割法，但須除去熱影響區(qū)。 試樣加工、檢驗合格后，打上鋼印或其它永久性標記。標記打在試樣的側(cè)面。 標記內(nèi)容為SQJXXXXXX1或2或3 產(chǎn)品編號 試樣編號5. 產(chǎn)品焊接試板

7、的檢驗和評定5.1 試樣的類別和數(shù)量如表5.1 表5.1試樣編號類別數(shù)量1拉伸12s20mm面彎1背彎1s20mm側(cè)彎23（焊縫金屬）沖擊3注：（1）當試板厚度s30mm時，應采用全板厚單片試樣；當s30mm 時，根據(jù)試驗條件可采用全板厚的單片試樣，也可用多片試樣。采用多片試樣時，應將焊接接頭全厚度的所有試樣組成一組作為一個試樣。（2）試板厚度s為1020mm時，可用一個面彎，一個背彎，也可用兩個側(cè)彎試樣代替面彎和背彎。（3）對低溫容器還應增加熱影響區(qū)的沖擊試驗。5.2 試樣的加工、試驗及合格指標。 拉力試樣，如圖。圖注：(1)a為試樣厚度，當s30mm時為試板厚度。hk為焊縫寬度，實際測定。

8、 （2）焊縫余高應采用機械方法去除，使之與母材料齊平。 （3）試樣棱角應倒圓，圓角半徑不得大于1mm。拉力試驗方法及合格指標：拉力試驗按GB228-87金屬拉伸試驗方法的有關(guān)規(guī)定進行。拉伸試樣的抗拉強度應等于或大于下列規(guī)定之一：a、產(chǎn)品圖樣的規(guī)定值。b、鋼材標準規(guī)定的最小抗拉強度。C、對不同強度等級的鋼材組成的焊接接頭，則為兩種鋼材標準抗拉強度下限值中的較小者。d、若采用多片試樣，則將多片試樣組成一組，并對每片進行試驗。焊接試板全厚度焊接接頭的拉力試驗結(jié)果為該組試樣的平均值，其平均值應符合上述要求。同時，該組單片試樣的最低值，碳素鋼不得低于鋼材標準規(guī)定的最小抗拉強度的95%，低合金鋼和高強鋼不

9、得低于鋼材標準規(guī)定的最小抗拉強度的97%。5.2.2 彎曲試樣， 如圖。面彎、背彎試樣圖 彎曲試樣上焊縫余高或墊板應采用機械方法去除，試樣拉伸面應齊平，且盡可能保留焊縫兩側(cè)中至少一側(cè)的母材原始表面。 試樣棱角應倒圓，圓角半徑不得大于2mm。 對于面彎、背彎試樣，當s20mm時，應從試樣的受壓表面用機械方法去除多余厚度。5彎曲試驗方法及合格指標彎曲試驗按GB/T232-1999金屬彎曲試驗方法的有關(guān)規(guī)定進行，焊縫中央應對準彎軸中心。當焊接接頭兩側(cè)的母材或母材與溶敷金屬強度相差120MPa或延伸率相差8%時，可用縱彎試樣代替橫彎試樣進行試驗，縱彎試樣的尺寸同橫彎試樣，但當焊縫寬度hk25mm，試樣

10、寬度b可相應增大，最寬為40mm。5.2.2.4.2 復合鋼板和耐蝕堆焊的接頭彎曲試驗，取兩個側(cè)彎試樣進行試驗。合格指標：彎曲試樣按表的要求彎到規(guī)定的角度后，其受擔面上沿任何方向不得有單條長度大于3mm的裂紋或缺陷。試樣的棱角開裂不計，但確因夾渣或其他焊接缺陷引起試樣棱角開裂的長度應計入評定。當采用多片試樣時，多片試樣組成一組，并對每片試樣進行試驗，均應滿足上述要求。表 彎 曲 試 驗 要 求鋼印彎軸直徑 Dmm支座間距mm彎曲角度雙面焊碳素鋼、奧氏體鋼3a5.2a180°其他低合金鋼、合金鋼100°單面焊碳素鋼、奧氏體鋼3a5.2a90°其他低合金鋼、合金鋼50

11、°復合板或堆焊復層4a6.2a180°5.3 沖擊試樣試樣的形式和尺寸見圖5.3圖5.3注：（1）焊縫金屬的沖擊試樣應在后焊側(cè)截取，試樣應垂直于焊接方向，試樣上表面距試板后焊側(cè)表面約2mm。 （2）試樣缺口軸線應垂直于試板表面，缺口位于焊縫金屬中。 （3）根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定或在無法切取標準試樣的情況下，允許采用輔助的小尺寸試樣5X10X55，但必須在試驗報告中注明。沖擊試驗方法及合格指標：常溫沖擊試驗按GB/T229-1994金屬夏比缺口沖擊試驗方法的有關(guān)規(guī)定進行。合格指標：常溫沖擊功規(guī)定值按圖樣或有關(guān)技術(shù)文件的規(guī)定，但不得小于27J（三個標準試樣沖擊功）。試驗溫度下三個試樣

12、沖擊功平均值不得低于上述規(guī)定值，其中一個試樣的沖擊功值可小于規(guī)定值，但不得小于規(guī)定值的70%。6. 復驗6.1 焊接試板的拉伸、彎曲性能試驗如不合格，允許對不 合格的項目取雙倍試樣進行復驗，合格指標同原要求。6.2 沖擊試驗如不能滿足5.3的規(guī)定時，可再取一組（3個）試樣進行試驗。合格指標為：前后兩組6個試樣的沖擊功平均值不得低于規(guī)定值，允許有兩個試樣小于規(guī)定值，但其中小于是規(guī)定值70%的只允許有1個。焊接工藝評定概念一、 準備知識：1、 焊接方法：參照鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則作為要考試的承壓類焊工，其方法有，焊條電弧焊（SMAW、D）、氣焊（OFW、Q）、鎢極氣體保護焊（GTA

13、W、WS）、熔化極氣體保護焊（GMAW、FCAW（藥芯）、WZ）、埋弧焊（SAW、MZ）、電渣焊（ESW）、摩擦焊（FRW）、螺柱焊（SW）等。簡單介紹各種焊接方法原理。改變焊接方法，必須重新做焊接工藝評定。手工焊：指用手操作焊鉗、焊炬或焊槍，合焊條或焊絲運行以形成焊縫的焊接。焊機操作工：焊機無需操作工調(diào)節(jié)或控制，或在操作工調(diào)節(jié)或控制下（也叫機械化焊）。2、 焊縫與焊接接頭的區(qū)別：（1） 定義：焊縫：熔化的母材和熔化的焊接材料組成的部分。（2） 焊縫的形式：（只有五種）對接焊縫、角焊縫、槽焊縫、塞焊縫、端焊縫。一般意義上只把焊縫分為對接焊縫和角焊縫。（3） 焊接接頭：（12種）主要有：對接接頭

14、、T型接頭、十字接頭、搭接接頭、塞焊搭接頭、槽接接頭、角接接頭、端接接頭、套管接頭、斜對接接頭、卷邊接頭、鎖底接頭。（4） 焊接接頭與焊縫的形式關(guān)系焊接接頭的使用性能由焊縫的焊接工藝來決定，因此焊接工藝評定試件分類對象是焊縫而不是焊接接頭。不同的焊接接頭原則上分為對接焊縫和角焊縫。（對接焊縫連接的不一定都是對接接頭；角焊縫連接的不一定都是角接接頭。）3、 焊件、試件、試樣（1） 焊件：用焊接方法連接的鍋爐、壓力容器及其另部件，包括鋼結(jié)構(gòu)件等。（2） 試件：焊工按焊接工藝規(guī)程進行考試或進行產(chǎn)品試板或工藝評定的焊件。（3） 試樣：在焊件上截取，用來進行力學性能試驗的試件。4、 焊接性能、焊接工藝評

15、定、焊接工藝規(guī)程：焊接性能（可焊性）：指焊接方法的適應性、焊接材料的匹配性，焊接工藝的選擇性等。指在一定工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它主要指對新出現(xiàn)或使用的一種材料，國內(nèi)外沒有焊接過，對其焊接性能一無所知，所以必須進行試驗，它是解決鋼材如何焊接的問題。但不能回答在具體工藝條件下焊接接頭的使用性能是否滿足要求（由工藝評定來實現(xiàn)）。焊接工藝評定：為驗證所擬定的焊接工藝的正確而進行的試驗過程及結(jié)果評價。（正確性的標志是焊接接頭的力學性能能否滿足要求，焊接性能是焊接工藝評定的前提。焊接工藝評定必須是由制作單位自己進行，不能照搬其它單位的，由本單位的熟練焊工操作，在焊接性試驗往往不用做焊接性

16、試驗，可通過查資料的方式的基礎上找出本單位對某種材料在某種特定焊接方法下的適應性，如焊接電流最大，最小值、焊接速度、是否需要熱處理及熱處理規(guī)范等。）焊接工藝規(guī)程：制造焊件有關(guān)的加工和實踐要求的細則文件，可保證由熟練焊工或操作工操作時質(zhì)量的再現(xiàn)性。根據(jù)評定合格的焊接工藝制定的焊接工藝參數(shù)。5、 焊縫位置和試件位置：焊縫位置只有四種：平、橫、立、仰試件位置：對于板狀也是平、橫、立、仰；對于管狀和管板狀：垂直固定、水平固定等。6、 焊接工藝電弧、焊接線能量、熔合比、焊縫形狀系數(shù)等焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度等參數(shù)的合理有效的組合。（1）、焊條直徑：由焊件厚度、焊縫空間位置、焊接層次決定。厚

17、度大則直徑大；平焊位比其它位置可選大一些，立焊時最大不應超過5mm，仰焊時最大不應超過4mm。第一層一般選擇小直徑焊條，其它層次可根據(jù)不同情況選擇較大直徑焊條。表：焊件厚度與焊條直徑的選用關(guān)系焊件厚度mm1.52.03.04-561213焊條直徑mm1.52.03.23.244556焊接電流：大小主要決定于焊條直徑和焊縫空間位置；其次是焊件厚度、接頭形式、焊接層數(shù)等。經(jīng)驗公式如下IKd I焊接電流，A；K經(jīng)驗系數(shù)；d焊條直徑，mm焊條直徑與經(jīng)驗系數(shù)焊條直徑dmm122446經(jīng)驗系數(shù)K253030404060立焊和橫焊時電流比平焊時小1015；仰焊時比平焊小1520，第一層時相等。電弧電壓：焊條

18、電弧焊的電弧電壓由電弧長度決定，弧長則電弧電壓高，反之亦然。一般電弧長度就控制在（0.51.0）d（焊條直徑）。原則上咸性焊條電弧長度更應小一些。焊接速度：焊條沿焊接方向移動的速度。應盡是保持均勻（合適的線能量），保證每一層熔敷的厚度控制在（0.91.1）d（焊條直徑）之間。二、 焊接工藝評定標準：1、 相關(guān)的焊接工藝評定壓力管道焊接工藝評定：GB 50236-98 現(xiàn)場設備工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范壓力容器焊接工藝評定：JB4708-2000鋼制壓力容器焊接工藝評定電站鍋爐焊接工藝評定：DL/T 8682004火力發(fā)電廠焊接工藝評定規(guī)程鍋爐焊接工藝評定：蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程附錄一2、

19、 焊接工藝評定概念（1） 焊接工藝評定是用以評定施焊單位是否有能力焊出符合本規(guī)程和產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的焊接接頭，驗證施焊單位制訂的焊接工藝指導書是否合適。（2） 焊接工藝評定是在焊接性試驗基礎上進行的生產(chǎn)前工藝驗證試驗，應在制訂焊接工藝指導書以后，焊接產(chǎn)品以前進行。焊接工藝評定是由施焊單位的熟練焊工（不允許外單位的焊工）按照焊接工藝指導書的規(guī)定焊接工藝試件，然后對工藝試件進行外觀、無損探傷、力學性能和金相等項檢驗，同時將焊接時的實際工藝參數(shù)和各項檢驗結(jié)果記錄在焊接工藝評定報告上，施焊單位規(guī)定的技術(shù)負責人應對該報告進行審批。（3） 對于產(chǎn)品上每種焊縫（按接頭類型、母材、焊接材料、焊接材料、焊接方

20、法和工藝等劃分），施焊單位應編制焊接工藝指導書。如果改變其中某項條件或參數(shù)，應另行編制焊接工藝指導書。3、 焊接工藝指導書應有的內(nèi)容：（1） 焊接工藝指導書編號和日期；（2） 相應的焊接工藝評定報告的編號；（3） 焊接方法及自動化程度；（4） 接頭形式、有無襯墊及襯墊材料牌號；（5） 用簡圖表明坡口、間隙、焊道分布和順序；（6） 母材的鋼號、分類號；（7） 母材、熔敷金屬的厚度范圍、管子直徑范圍；（8） 焊條、焊絲的牌號和直徑，焊劑的牌號和類型，鎢極的類型、牌號和直徑，保護氣體的名稱和成分；（9） 焊接位置、立焊的焊接方向；（10） 預熱的最低溫度、預熱方式、最高的層間溫度、焊后熱處理的溫度范

21、圍和保溫時間范圍；（11） 每層焊縫的焊接方法，焊條、焊絲、鎢極的牌號和直徑，焊接電流的種類、極性和數(shù)值范圍，電弧電壓范圍，焊接速度范圍，送絲速度范圍，導電嘴至工件的距離，噴嘴尺寸及噴嘴與工件的角度，保護氣體、氣體墊和尾部氣體保護的萬分和流量，施焊技術(shù)（有無擺動、擺動方法、清根方法、有無錘擊等）；（12） 焊接設備及儀表；（13） 編制人和審批人的簽字和日期。4、 焊接工藝評定報告參考格式：焊接工藝評定報告編號：編制：焊接責任工程師：批準：×××××××××××××

22、×××焊接工藝評定報告任務書編號WPS2006-02焊接編號2006-02焊接方法SMAW母材鋼號Q235B分類號1焊接材料E4303厚度8直徑適用厚度范圍適用于蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程附錄一分類號為1的碳素鋼焊條電弧焊焊接試件厚度范圍在6至12評定標準蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程附錄一目錄頁次1、 焊接工藝評定結(jié)論報告（2）2、 焊接工藝評定指導書（任務書）（3）3、 焊接施焊記錄（4）4、 外觀檢查及理化試驗記錄（5）5、 母材及焊材質(zhì)量證明書（）6、 各種檢測報告（）結(jié)論本評定按蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程附錄一規(guī)定，焊接試件，無損檢測，檢驗試樣，力學性能試驗等記錄

23、正確，結(jié)論有效。編制審核批準年月日年月日年月日焊接工藝評定指導書（任務書）任務提出人指導書編號WPS2006-02審核要求完成日期2006年8月批準任務出處工程母材Q235B標準號尺寸300×120×8Q235B300×120×8焊材E4303標準號GB5117-1995尺寸3.2E4303GB5117-19953.2準備采用的焊接條件接頭形式簡圖：注：試板長度3001、焊接方法SMAW2、電流種類、極性交流3、焊材規(guī)格3.24、電流A90-1305、焊接速度/min20286、電壓V無7、保護氣體平焊8、焊接位置3層單道焊9、施焊技術(shù)無10、預熱11、層間溫度無12、焊后熱處理無13、清根方法碳弧氣刨檢驗項目、數(shù)量及評定標準檢驗項目要求外觀檢查焊縫缺陷檢查焊縫化學成分接頭硬度檢驗金相射線超聲波表面探傷宏觀微觀檢驗標準蒸規(guī)JB4730評定指標無氣孔、裂紋等級檢驗項目要求拉伸試驗彎曲試驗沖擊試驗鐵素體測定腐蝕試驗常溫高溫焊縫面彎背彎側(cè)彎焊縫熱影響區(qū)試驗標準GB228GB232評定指標蒸規(guī)附錄一蒸規(guī)附錄一試樣數(shù)量222施焊記錄表任務書編號WPS2005-02記錄表編號2006-02焊工