焊接(第8章簡化版)

1、化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝第8章過程設(shè)備的焊接工藝8.1 過程設(shè)備用鋼的特點(diǎn)8.2 過程設(shè)備用鋼的焊接工藝分析8.3 過程設(shè)備的焊接變形與應(yīng)力8.5 焊接缺陷的返修8.6 壓力容器焊接技術(shù)8.4 過程設(shè)備的焊接檢驗(yàn)化工機(jī)械研究所8.1 過程設(shè)備用鋼的特點(diǎn)n壓力容器作為一種焊接結(jié)構(gòu)，運(yùn)行條件苛刻，制造工藝也較為復(fù)雜，它的運(yùn)行必須安全可靠。如果容器一旦破裂，后果及其嚴(yán)重。因此壓力容器的可靠性與所選用鋼材的性能有著密切的關(guān)系：n1）壓力容器用鋼作為一種結(jié)構(gòu)材料，必須在承受壓力時(shí)有足夠的穩(wěn)定性，要具有足夠的強(qiáng)度、塑性和韌性；n2）壓力容器要經(jīng)過各種

2、成形工藝，所以還應(yīng)具有良好的熱加工、冷加工和焊接性能；n3）對(duì)于在腐蝕介質(zhì)下工作的壓力容器、殼體和內(nèi)件材料必須具有相應(yīng)的耐蝕性能和抗氫性能；n4）厚板制造的壓力容器還應(yīng)具有適應(yīng)各種形式熱處理的特性。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所8.2 過程設(shè)備用鋼的焊接工藝n對(duì)于焊制受壓過程設(shè)備，為確保焊接質(zhì)量，應(yīng)有一套嚴(yán)格和完善的焊接生產(chǎn)程序，其一般過程為：n焊接性試驗(yàn)焊接工藝評(píng)定焊接工藝細(xì)節(jié)卡產(chǎn)品焊接試板（環(huán)縫見證件）焊接工藝實(shí)施與記錄焊接檢驗(yàn)與缺陷返修n其中焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定均為正式產(chǎn)品焊接前進(jìn)行的試驗(yàn)，目的是為正確編制焊接工藝提供依據(jù)；n焊接試板和環(huán)縫見證件都是采用與產(chǎn)品相同的焊接工藝

3、，且與產(chǎn)品同時(shí)焊接的，起實(shí)際見證產(chǎn)品焊接質(zhì)量的作用；n焊接工藝卡是指導(dǎo)焊接生產(chǎn)的技術(shù)文件，對(duì)影響焊接質(zhì)量的各種因素作出具體的規(guī)定和限制。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所8.2.1、焊接工藝分析n一、焊接工藝分析基礎(chǔ)n1、焊接工藝概念與內(nèi)容n焊接工藝是指焊接產(chǎn)品在制造過程中所有與焊接有關(guān)的加工方法與實(shí)施措施和要求。其內(nèi)容主要有焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料的選擇，焊接規(guī)范參數(shù)和焊接熱處理的擬定以及焊接檢驗(yàn)等。焊接工藝正確與否是能否控制焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。n焊接工藝的具體形式是各種焊接技術(shù)性文件或規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。如焊接工藝規(guī)程、焊接工藝守則和焊接工藝細(xì)節(jié)卡等。這些文件都是把焊接生產(chǎn)過程中保證焊接質(zhì)量的

4、有關(guān)技術(shù)問題的措施和要求以文字形式規(guī)定下來，用于指導(dǎo)焊接生產(chǎn)。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n焊接工藝規(guī)程 按適用范圍，有通用和專用之分。通用焊接工藝規(guī)程適用面廣，例如JB/T4709鋼制壓力容器焊接規(guī)程，是我國的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其中對(duì)手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊的各種鋼制壓力容器的焊接工藝作了規(guī)定。我國的壓力容器設(shè)計(jì)、制造等行業(yè)都必須遵守執(zhí)行。專用焊接工藝規(guī)程是針對(duì)某一產(chǎn)品或材料和焊接方法而指定的，例如12CrMoV鋼手工電弧焊工藝規(guī)程等。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n焊接工藝守則 焊接工藝守則是針對(duì)某種焊接方法或某種焊接環(huán)節(jié)的準(zhǔn)則，如手工電弧焊工藝守則、埋

5、弧焊工藝守則和焊接材料管理守則等。這類守則往往是行業(yè)獲企業(yè)根據(jù)自己的具體條件指定的焊接工藝技術(shù)管理制度。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n焊接工藝細(xì)則卡n簡稱焊接工藝卡，它是直接發(fā)到焊工手中指導(dǎo)焊接生產(chǎn)的工藝文件。對(duì)于重要產(chǎn)品，一個(gè)焊接接頭就有一張卡。焊工必須按工藝卡的要求和步驟進(jìn)行焊接。其主要內(nèi)容有：產(chǎn)品名稱與材料；焊接方法與設(shè)備和焊接材料；焊接接點(diǎn)圖；焊接工藝參數(shù)；焊接操作技術(shù)要點(diǎn)；焊前預(yù)熱、后熱和焊后熱處理及焊接檢驗(yàn)等。由于工藝細(xì)則卡是針對(duì)某個(gè)具體產(chǎn)品或焊接接點(diǎn)的，故上述內(nèi)容必須都是具體的，而不能是一般的原則。例如焊條的牌號(hào)、直徑和預(yù)熱溫度等均必須填寫具體數(shù)字，這是與一般的通用焊

6、接工藝規(guī)程所不同的。焊接工藝卡是以相關(guān)焊接工藝規(guī)程和焊接工藝評(píng)定為依據(jù)擬定的。表8-1所示為典型的壓力容器焊接工藝細(xì)則卡格式。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n二 焊接工藝細(xì)則卡要素分析n焊接工藝細(xì)則卡，必須對(duì)影響焊接質(zhì)量的主要工藝要素作出具體的規(guī)定和要求。其中焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接工藝參數(shù)、操作技術(shù)與焊接檢驗(yàn)是必不可少的。n(1)焊前堆備n焊前準(zhǔn)備是指坡口的制備，接頭的裝配和焊接區(qū)域的清理等工作。它對(duì)接頭的焊接質(zhì)量起重要的作用。在壓力容器的焊接中，對(duì)焊前準(zhǔn)備提出了較嚴(yán)格的要求，特別是在不銹鋼焊接時(shí)，焊前準(zhǔn)備工作是決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因

7、素之，必須加以重視。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n (2)焊接材料的選定n在焊接工藝細(xì)則中應(yīng)明確規(guī)定焊接材料的具體牌號(hào)和規(guī)格。對(duì)于某些焊件，在同一個(gè)接頭中，可能要采用兩種以上的焊接方法。例如小直徑厚壁管環(huán)縫，第一層采用手工填充絲氬弧焊封底，第二、三層采用手工電弧焊加厚焊縫，以后各層則采用埋弧自動(dòng)焊。在這種情況下，應(yīng)將每種焊接方法所使用的焊接材料一并列出，必要時(shí)還應(yīng)提出對(duì)焊接材料的烘干要求和溫度。n焊接材料通常由設(shè)計(jì)人員選定，并作為技術(shù)要求標(biāo)注在設(shè)備圖紙上。但制造廠的焊接工藝師應(yīng)對(duì)其正確性與合理性進(jìn)行分析審查。在焊接專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面，焊接工藝師都要更為豐富，對(duì)于圖紙上標(biāo)注的

8、不盡合理甚至錯(cuò)誤的焊接材料應(yīng)予指出和更正。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n(3)焊接工藝規(guī)范參數(shù)n焊接工藝規(guī)范參數(shù)包括焊接電參數(shù)(電流、電壓、電流種類、頻率、焊接速度和送絲速度等)、焊前預(yù)熱溫度、后熱溫度和保溫時(shí)間、消氫處理溫度和保溫時(shí)間、焊后熱處理和消除應(yīng)力處理制度等。n在氣體保護(hù)焊中，還應(yīng)包括氣體種類，混合比和流量等。n所有這些參數(shù)在焊接工藝細(xì)則中必須明確規(guī)定。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n三 焊接工藝評(píng)定n1 焊接性試驗(yàn)與焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)n焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)都是在產(chǎn)品焊接前進(jìn)行的焊接試驗(yàn)，但其具體作用和目的不同。n焊接性試驗(yàn)是對(duì)新開發(fā)出的鋼種或從未焊過的鋼

9、種進(jìn)行的焊接性試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，并不針對(duì)具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。通常，對(duì)作焊接用的鋼，在正式批量投產(chǎn)前，均要進(jìn)行較為全面的焊接性試驗(yàn)。其測(cè)試內(nèi)容較全面，往往由鋼廠、制造廠和研究單位協(xié)作進(jìn)行。而制造單位對(duì)于自己從未焊過的材料，為全面掌握其焊接性，在焊接工藝評(píng)定前，有時(shí)也會(huì)根據(jù)自己的需要進(jìn)行焊接性試驗(yàn)，主要是測(cè)試鋼的抗裂性。n焊接性試驗(yàn)主要有以下內(nèi)容：對(duì)各類焊接缺陷的敏感性及接頭的使用性，特別是對(duì)裂紋的敏感性作出分析評(píng)價(jià)；篩選并確定適宜的焊接方法、焊接材料；確定適宜的焊接規(guī)范參數(shù)，如電流、電壓、焊接線能量和熱處理制度等。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n焊接性試驗(yàn)只是解決材料焊接性的好壞和如何焊的問題，它

10、不能解決在具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝條件下使焊接接頭質(zhì)量完全滿足要求這個(gè)實(shí)際問題。但它是焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)的基礎(chǔ)和依據(jù)、沒有鋼材焊接性試驗(yàn)的基礎(chǔ)資料就很難擬定出適宜的焊接工藝指導(dǎo)書，會(huì)使焊接工藝評(píng)定處于盲目狀態(tài)。n焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，是針對(duì)某個(gè)產(chǎn)品的焊接工藝，在正式施焊前進(jìn)行的試驗(yàn)，是為確保具體產(chǎn)品焊接質(zhì)量而進(jìn)行的試驗(yàn)。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n2 焊接工藝評(píng)定與焊接工藝細(xì)則卡n焊接工藝細(xì)則卡是發(fā)到焊工手中用以指導(dǎo)產(chǎn)品焊接的技術(shù)文件。任何一種焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接材料的類別與成分、焊后熱處理溫度和保溫時(shí)間、焊件厚度及焊接位置的不當(dāng)或改變都會(huì)對(duì)接頭

11、的性能產(chǎn)生較大影響。為此，對(duì)于所擬定的并要用于產(chǎn)品焊接的每項(xiàng)焊接工藝因素，均應(yīng)事先作相應(yīng)的評(píng)定。n焊接工藝評(píng)定是制造廠在產(chǎn)品正式焊接以前，對(duì)初步擬定的焊接工藝細(xì)則卡或其他規(guī)程中的焊接工藝進(jìn)行的驗(yàn)證件試驗(yàn)。即按準(zhǔn)備采用的焊接工藝，在接近實(shí)際生產(chǎn)條件下，制成材料、工藝參數(shù)等均與產(chǎn)品相同的模擬焊接試板，并按產(chǎn)品的技術(shù)條件對(duì)試板進(jìn)行檢驗(yàn)。若全部有關(guān)指標(biāo)符合技術(shù)要求，則證明初步擬定的焊接工藝是可行的，此時(shí)即可根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制正式的焊接工藝的細(xì)則卡、用以指導(dǎo)實(shí)際產(chǎn)品的焊接。若檢驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)中有一項(xiàng)不合格，則表明該焊接工藝不能用于生產(chǎn)，需作相應(yīng)修改或重新擬定后，再作焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，直至全部指標(biāo)合格。

12、第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n焊接工藝評(píng)定是在具體條件下解決初步擬定的焊接工藝是否可行的問題，是編制合理焊接工藝卡的依據(jù)，是焊接質(zhì)量保證的有效措施，是鍋爐和壓力容器等設(shè)備焊前準(zhǔn)備中的重要環(huán)節(jié)。世界各先進(jìn)工業(yè)國家都制訂有鍋爐和壓力容器焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。我國1991年也頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)JB4708焊制壓力容器焊接工藝評(píng)定。n焊接工藝評(píng)定只是驗(yàn)證和評(píng)定焊接工藝方案的正確性，焊接工藝評(píng)定報(bào)告并不直接指導(dǎo)生產(chǎn)，只是焊接工藝細(xì)則卡等的支持文件，沒有一份或多份焊接工藝評(píng)定報(bào)告支持的焊接工藝細(xì)則卡或規(guī)程是沒有意義的。而焊接細(xì)則卡等工藝規(guī)程也并非是簡單地重復(fù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告，其中的工藝參數(shù)可在不影響接

13、頭性能的范圍內(nèi)變化。同一份焊接工藝評(píng)定報(bào)告可作為幾份焊接工藝卡的依據(jù)，而同一份焊接工藝卡也可以來源于幾份焊接工藝評(píng)定報(bào)告。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n3 壓力容器焊接工藝評(píng)定的基本要求n從焊縫處的部位來講，受壓殼體上的縱、環(huán)焊縫，法蘭、接管、管板上的焊縫和受壓元件上的點(diǎn)固焊、吊裝點(diǎn)、組裝焊點(diǎn)及耐蝕堆焊層等均要求進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。評(píng)定時(shí)分別按對(duì)接焊縫、角焊縫和堆焊焊縫三種方式制備試板。其中對(duì)接焊縫試板要進(jìn)行外觀檢查、無損探傷和拉伸、彎曲、韌性等力學(xué)性能檢驗(yàn)；角焊縫要進(jìn)行外觀和金相檢驗(yàn)；耐蝕堆焊層試板要進(jìn)行滲透探傷、彎曲試驗(yàn)和化學(xué)成分分析。n焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)用試板應(yīng)具有足夠的尺寸。手

14、工電弧焊、氣體保護(hù)焊試板尺寸不小于300mm500mm，埋弧焊不小于400mm600mm，電渣焊不小于500mm800mm。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n 焊接工藝評(píng)定首先是按鋼種來進(jìn)行的，對(duì)于制造單位沒有焊過，或雖焊過但要改變焊接方法、焊接材料、熱處理制度等重要因素時(shí)均要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，但為了避免不必要的重復(fù)工作，將各種鋼材按其母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接性能進(jìn)行分組分類。屬于同組的各種鋼材，只要厚度在規(guī)定范圍內(nèi)，則已評(píng)定合格的工藝可相互通用。在同類別號(hào)中，高組別號(hào)母材評(píng)定可適用于低組別號(hào)母材所組成的焊接接頭。除此以外，組別號(hào)為VI-1母材的評(píng)定也適用于組別號(hào)II-1的母

15、材。常用鋼材的分類分組可見表8-10。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n 應(yīng)當(dāng)指出，在焊接工藝評(píng)定中，不是所有的焊接工藝參數(shù)的變動(dòng)都需要做出工藝評(píng)定試驗(yàn)。通常是將影響焊接質(zhì)量的因素分為重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素。n重要因素是指影響除沖擊韌性以外的焊接接頭力學(xué)性能的焊接條件；補(bǔ)加因素是指影響接頭沖擊韌性的焊接條件(規(guī)定有沖擊韌性要求時(shí)才有)；次要因素是指不影響接頭力學(xué)性能的焊接條件。n變更任何個(gè)重要因素或補(bǔ)加因素時(shí)都要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定；而變更次要因素時(shí)則不必進(jìn)行評(píng)定，但應(yīng)重新編制焊接工藝指導(dǎo)書。n表8-11所示為各種焊接方法中焊接工藝評(píng)定時(shí)的重要

16、因素和補(bǔ)加因素。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n下述情況通常都必須進(jìn)行焊接工藝評(píng)定：n改變焊接方法；n改變母材分類組的編號(hào)；n改變焊接材料，如焊條、焊劑、焊絲和保護(hù)氣體牌號(hào)和組成類別等；n改變預(yù)熱、后熱和焊后熱處理制度；n母材厚度和熔敷金屬厚度超過原評(píng)定的有效范圍。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n四 焊接質(zhì)量見證試驗(yàn)n焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定都是在焊前以試板形式進(jìn)行的焊接試驗(yàn)，并不反映或代表實(shí)際產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和性能。n產(chǎn)品的焊接缺陷如裂紋、氣孔等可由無損探傷檢驗(yàn)與控制，但接頭的力學(xué)性能必須割取試

17、件才能檢驗(yàn)。為避免通過在產(chǎn)品上割取試件檢驗(yàn)焊接接頭的性能，在鍋爐和壓力容器焊接過程中，要根據(jù)需要設(shè)置產(chǎn)品焊接試板和環(huán)焊縫見證件。 第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n1 產(chǎn)品焊接試板n產(chǎn)品焊接試板是隨產(chǎn)品焊接同時(shí)焊成，是測(cè)定實(shí)際焊接產(chǎn)品焊接質(zhì)量的試件，是實(shí)際焊接施工工藝、焊工水平和焊接條件等各種因素的綜合反映，是產(chǎn)品上特定部位焊接接頭性能的實(shí)際見證。n產(chǎn)品焊接試板必須在受壓圓筒筒節(jié)的A類縱向接頭焊縫的延長部位與筒節(jié)同時(shí)進(jìn)行施焊與熱處理。其試板上的尺寸與焊接工藝評(píng)定要求相同，但必須由施焊產(chǎn)品的焊工，采用與產(chǎn)品完全相同的焊接工藝條件進(jìn)行焊接，且試板的材料必須與產(chǎn)品具有相同的鋼號(hào)、相同的規(guī)格和

18、熱處理狀態(tài)。產(chǎn)品焊接試板的檢驗(yàn)內(nèi)容為外觀檢查、無損探傷和拉伸、彎曲、沖擊韌性等。其檢驗(yàn)結(jié)果基本代表了產(chǎn)品焊接接頭的質(zhì)量與性能。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所nGB150中規(guī)定，凡符合下列條件之一者A類的圓筒縱向接頭，每臺(tái)容器制備產(chǎn)品應(yīng)焊接試板：n 鋼板厚度20mm的15MnVR；n 標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b540MPa的鋼；nCr-Mo低合金鋼；n當(dāng)設(shè)計(jì)溫度小于-10時(shí)，鋼板厚度12mm的20R和鋼板厚度20mm的16MnR；第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n當(dāng)設(shè)計(jì)溫度小于0，大于等于-10 時(shí)，板厚25mm的20R和板厚38mm的16MnR；n制作容器的鋼板凡需經(jīng)熱處理以達(dá)到設(shè)

19、計(jì)要求材料力學(xué)性能指標(biāo)者和圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器。nB類接頭免做產(chǎn)品焊接試板，但有時(shí)要按圖樣規(guī)定要求制作環(huán)焊縫見證環(huán)試件。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所8.4 過程設(shè)備的焊接檢驗(yàn)n一 承壓設(shè)備焊接檢驗(yàn)分類與內(nèi)容n檢驗(yàn)是承壓設(shè)備焊接質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)，它貫徹于焊接過程的始終，對(duì)焊接工藝卡等各種工藝規(guī)程執(zhí)行狀況進(jìn)行監(jiān)督。對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，最終確認(rèn)焊縫質(zhì)量是否合格。其檢驗(yàn)過程大致分為焊前、焊接過程中與焊后三個(gè)階段。n焊前檢查 主要內(nèi)容為：焊工資格確認(rèn)；焊接材料的確認(rèn)與烘干和保溫；焊接坡口的裝配與清理質(zhì)量；預(yù)熱溫度的正確性及焊接設(shè)備的狀況等。n焊接過程中的檢驗(yàn) 主要內(nèi)容

20、為：焊工對(duì)工藝細(xì)則卡執(zhí)行的監(jiān)督與檢查規(guī)范的正確性等。n焊后檢驗(yàn) 焊接工作完成后，首先按焊縫標(biāo)記規(guī)定檢驗(yàn)焊工鋼印，其次進(jìn)行焊縫外觀檢驗(yàn)，然后按有關(guān)技術(shù)條件進(jìn)行焊縫無損探傷檢驗(yàn)，同時(shí)還要進(jìn)行產(chǎn)品焊接板的無損探傷與力學(xué)性能試驗(yàn)等。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n下面重點(diǎn)介紹焊后檢驗(yàn)。按照檢驗(yàn)的方式，焊后檢驗(yàn)可分為非破壞性檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)兩大類。各類的具體檢驗(yàn)方法和名稱，歸類如下。n非破壞性檢驗(yàn) 它是采用專用工具和各種物理手段檢驗(yàn)焊接接頭的致密性，而不破壞被焊結(jié)構(gòu)完整性的檢驗(yàn)方法。主要包括：焊縫的外觀檢查；焊縫表面探傷與內(nèi)部探傷；耐壓試驗(yàn)和致密性檢驗(yàn)等。其中焊縫表面探傷主要是磁粉探傷和滲透探

21、傷，而焊經(jīng)內(nèi)部缺陷主要采用射線和超聲波進(jìn)行探傷。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n破壞性檢驗(yàn) 對(duì)于各種承壓殼體，不可能從產(chǎn)品的焊縫上截取試樣，否則就損壞了設(shè)備結(jié)構(gòu)的完整性。此種情況下，只能通過產(chǎn)品焊接試板進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)。n破壞性檢驗(yàn)主要有：化學(xué)成分與金相分析；耐腐蝕性能試驗(yàn)；機(jī)械性能試驗(yàn)等。n其中力學(xué)性能試驗(yàn)包括拉伸、彎曲、沖擊、硬度、疲勞試驗(yàn)和管子的壓扁試驗(yàn)等。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n二 焊接接頭的非破壞性檢驗(yàn)n1 焊制壓力容器無損探傷要求n(1)探傷率n壓力容器設(shè)備的探傷要求，主要與材料的種類、板厚大小、試壓方式、介質(zhì)性質(zhì)和容器類別等有關(guān)。GB150鋼制壓力容器標(biāo)

22、準(zhǔn)中規(guī)定，對(duì)壓力容器的焊接接頭，經(jīng)形狀及外觀檢查合格后，再進(jìn)行無損探傷。GB150和壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程中規(guī)定，凡符合下列條件之一者，對(duì)其A類和B類焊接接頭進(jìn)行百分之百射線或超聲波探傷：第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝nA類接頭包括圓柱形殼體筒節(jié)（包括接管）的縱向?qū)咏宇^，球形容器和凸形封頭瓜片之間的對(duì)接接頭，球形容器的環(huán)向?qū)咏宇^及球形封頭與筒體相接的環(huán)向?qū)咏宇^，鑲嵌式鍛制接管與筒體或封頭的對(duì)接接頭，大直徑焊接三通支管與母管相接的對(duì)接接頭。nB類接頭指圓柱形、錐形筒節(jié)間的環(huán)向接頭，接管筒節(jié)間及其高頸法蘭相接的環(huán)向?qū)咏宇^，除球形封頭以外的各種凸形封頭與

23、筒身相接的環(huán)向接頭。nC類接頭指法蘭、平封頭、端蓋、管板與筒身、封頭和接管相連的角接接頭，內(nèi)凹封頭與筒身間的搭接接頭以及多層包扎容器層板間的縱向接頭。nD類接頭是接管、人孔、手孔、補(bǔ)強(qiáng)圈、凸緣與筒身及封頭相接的T形或角接接頭。nE類接頭包括吊耳、支撐、支座及各種內(nèi)件與筒身或封頭相接的角接接頭。nF類接頭是在筒身、封頭、接管、法蘭和管板表面的堆焊接頭?；C(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n鋼材厚度s30mm的碳素鋼、16MnR；n鋼材厚度s 25mm的15MnVR、15MnV、20MnMo和奧氏體不銹鋼：n標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b540MPa的鋼材；n鋼材厚度s16mm的12CrM

24、o、15CrMoR、15CrMo；其它任意厚度的Cr-Mo低合金鋼；n進(jìn)行氣壓試驗(yàn)的容器；n圖樣注明盛裝毒性為極度危害或高度危害介質(zhì)的容器；n第三類壓力容器；n多層包扎壓力容器內(nèi)筒的A類焊接接頭；n熱套壓力容器各單層圓筒的A類焊接接頭；第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n鈦制容器；n設(shè)計(jì)壓力大于等于5MPa的容器；n焊接接頭系數(shù)采用1.0的容器；n采用電渣焊的容器等。n除上述百分之百探傷外，其他情況下的A類和B類焊接接頭，進(jìn)行長度不得少于每條焊接接頭長度20，且不小于250mm的局部射線或超聲波探傷。而且焊縫交叉等特定部位的焊接接頭必須探傷。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n對(duì)于

25、探傷方法的選擇，規(guī)程還規(guī)定，容器壁厚38mm時(shí)，對(duì)接接頭應(yīng)采用射線檢測(cè)；n由于結(jié)構(gòu)等原因不能采用射線檢測(cè)時(shí)，可以采用超聲波探傷。n對(duì)于壁厚38mm或材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限540MPa，且壁厚20mm的容器，其A、B類接頭如采用射線檢測(cè)，則每條焊縫還應(yīng)附加局部超聲波探傷；n如用超聲波檢測(cè)，則同樣應(yīng)附加局部射線探傷。 第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所nGB 150還規(guī)定，對(duì)下列條件之一的接頭，進(jìn)行磁粉或滲透表面探傷：n上面條中容器上的C、D類焊接接頭；n層板材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限位b540MPa的多層包扎壓力容器的層板C類焊接接頭；n堆焊表面；n復(fù)合鋼板的復(fù)合層焊接接頭；n標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b

26、 540MPa的材料及CrMo低合金鋼材料經(jīng)火焰切割的坡口表面，以及該容器的缺陷修磨或補(bǔ)焊處的表面，卡具和拉肋等拆除處的焊痕表面；n上面百分之百探傷容器上公稱直徑小于250mm的接管與長頸法蘭、接管與接管對(duì)接連接的焊接接頭。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n(2)焊縫質(zhì)量等級(jí)與合格級(jí)別nJB4730壓力容器無損檢測(cè)，是我國的壓力容器專用探傷標(biāo)推。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)常用的射線、超聲波、磁粉和滲透等探傷方法的適用范圍、選用原則、具體操作與焊縫的質(zhì)量評(píng)定等級(jí)要求等均作了規(guī)定。其中焊縫的質(zhì)量等級(jí)是按探傷方法分別評(píng)定的。n射線探傷分為四級(jí)。I級(jí)質(zhì)量最好，IV級(jí)最差：nI級(jí)不得有裂紋、未熔合、未焊透和條狀?yuàn)A

27、渣；nII級(jí)不得有裂紋、未熔合和未焊透；nIII級(jí)不得有裂紋、未熔合以及雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫和加墊板單面板焊中的未焊透；n缺陷超過III級(jí)者為IV級(jí)。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n超聲探傷分為三級(jí)。nI級(jí)質(zhì)量最高，III級(jí)最低。其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是按反射波幅大小為準(zhǔn)，與射線評(píng)定的表述不同。 第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n磁粉和滲透探傷均為表面探傷，采用統(tǒng)一的五級(jí)質(zhì)量等級(jí)。I級(jí)質(zhì)量最高，V級(jí)最差。但應(yīng)注意，JB 4730中規(guī)定：凡鐵磁性材料，必須優(yōu)先采用磁粉檢測(cè)表面缺陷，確因形狀結(jié)構(gòu)等原因不能采用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可采用滲透探傷。nGB 150中，對(duì)鋼制壓力容器的無損

28、探傷規(guī)定了下面的合格級(jí)別。其合格級(jí)別就是JB 4730中規(guī)定的相應(yīng)級(jí)別。n凡進(jìn)行百分之百探傷的A、B類焊接接頭，射線不低于E級(jí)為合格，超聲波I級(jí)為合格。n凡局部探傷的A、B類焊接接頭合格。n磁粉和滲透探傷均為I級(jí)為合格。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n2 焊縫的外觀檢查n(1)檢驗(yàn)內(nèi)容與方法n外觀檢查首先是檢查焊接接頭的外觀形狀和幾何尺寸是否符合要求，如焊縫成型狀況、接頭是否有翹曲和變形、是否有棱角和錯(cuò)邊、錯(cuò)邊量大小、焊縫余高的高低尺寸、角焊縫焊腳是否出現(xiàn)單邊或下凹等；n其次是檢查焊縫是否存在表面缺陷，如表面裂紋、表面氣孔、咬邊、凹陷、滿溢、焊瘤、弧坑、電弧擦傷和燒穿等。第8章 過程

29、設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n(2)承壓殼體焊縫表面檢驗(yàn)要求n對(duì)于承受壓力的殼體，其焊縫和熱影響區(qū)表面不允許肉眼可見的裂紋、氣孔、夾渣、弧坑、未焊透和焊瘤等；n焊縫咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊總長不得超過該焊縫長度的10；n對(duì)于屈服極限大于等于400MPa的低合金鋼與低溫存器，焊縫邊緣不允許有任何咬邊，接管焊縫應(yīng)修磨成圓弧形，并與母材圓滑過渡。外觀形狀和幾何尺寸應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n3 無損探傷方法的比較與選用n焊接接頭檢驗(yàn)時(shí)，其探傷方法應(yīng)根據(jù)工件的材料、厚度、結(jié)構(gòu)和可能產(chǎn)生的缺陷位置以及探傷方法的特點(diǎn)與靈敏

30、度來綜合考慮。n表6-6為常用探傷方法的特點(diǎn)比較。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n4 壓力試驗(yàn)與致密性檢驗(yàn)n (1)壓力試驗(yàn)n壓力試驗(yàn)的主要目的是考核承壓殼體的整體強(qiáng)度，同時(shí)也檢驗(yàn)有無穿透性缺陷。壓力試驗(yàn)以水壓試驗(yàn)為主，個(gè)別情況也有它氣壓試驗(yàn)的。但氣壓試驗(yàn)危險(xiǎn)性大，必須在有關(guān)安全部門監(jiān)督下進(jìn)行。水壓試驗(yàn)時(shí)注意要點(diǎn)如下：n升壓前必須將內(nèi)部空氣排除干凈；n容器與水泵上應(yīng)同時(shí)裝設(shè)校驗(yàn)合格的壓力表；n為防止脆性斷裂發(fā)生，碳鋼、16MnR和正火15MnVR鋼容器，試驗(yàn)水溫不得低于5 ，其它低合金鋼容器不得低于15 。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究

31、所n奧氏體不銹鋼制容器，試驗(yàn)用水中的氯離子含量應(yīng)小于25mg/L，以防止應(yīng)力腐蝕發(fā)生。n試驗(yàn)壓力應(yīng)大于等于1.25倍設(shè)計(jì)壓力，試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，升至試驗(yàn)壓力保壓至少30min，然后降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80，并保持足夠時(shí)間對(duì)所有焊接接頭進(jìn)行檢查，如有滲漏必須修復(fù)焊，再重新作水壓試驗(yàn)；n液壓試驗(yàn)完畢后，應(yīng)將液體排凈并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n（2）致密性檢驗(yàn)n致密性檢驗(yàn)?zāi)康闹饕菣z驗(yàn)容器或管道等的微小穿透性缺陷。對(duì)于不允許有微量泄漏的壓力容器殼體，如介質(zhì)為易燃或毒性程度為極高和高度危害的設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行致密性檢驗(yàn)，以檢查是否存在有微小穿透性缺陷。n常用的方法有：

32、氣密性試驗(yàn)；氨滲漏試驗(yàn)；煤油滲漏試驗(yàn)；氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n三 焊接接頭的破壞性檢驗(yàn)n破壞性檢驗(yàn)是截取某一部分焊接接頭金屬，加工成規(guī)定尺寸和形狀的試件進(jìn)行試驗(yàn)。n試件通常在由與產(chǎn)品同時(shí)焊接完成的產(chǎn)品焊接試板上截取。n破壞性檢驗(yàn)的內(nèi)容一般有力學(xué)性能、金相組織、n化學(xué)成分等，有些材料還要進(jìn)行耐腐蝕與擴(kuò)散氫含量的測(cè)定。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n (1)力學(xué)性能試驗(yàn)n承壓殼體焊接接頭的機(jī)械性能試驗(yàn)按GB150附錄E進(jìn)行，其內(nèi)容如下。n拉力試驗(yàn)用以測(cè)定焊接接頭的抗拉強(qiáng)度(b)、屈服強(qiáng)度(s )、斷面收縮率()和延伸率( )。這些指標(biāo)能說明焊接接頭的強(qiáng)度

33、與塑性。n彎曲試驗(yàn)是以試樣彎曲角度的大小及產(chǎn)生裂紋的情況作為評(píng)定指標(biāo)來檢驗(yàn)焊接接頭的塑性。n沖擊試驗(yàn)用來測(cè)定焊接接頭的韌性指標(biāo)。要求采用V形缺口試樣，應(yīng)根據(jù)具體要求在常溫或規(guī)定低溫下進(jìn)行試驗(yàn)。n硬度試驗(yàn)。焊接接頭的硬度分布曲線能反映出接頭各區(qū)域的性能差別。一般用維氏硬度法測(cè)定焊接接頭的硬度分布曲線。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n (2)金相分析n通過焊接接頭的金相分析可了解接頭各部位的組織，發(fā)現(xiàn)焊縫中的顯微缺陷，如夾雜物、裂紋、白點(diǎn)等。金相分析方法可分為宏觀分析和微觀分析兩種。n宏觀分析是直接用肉眼或借助30倍以下低倍放大鏡觀察試樣斷口，可進(jìn)行宏觀組織分析，也可進(jìn)行斷口分析，還可做

34、硫印。n微觀分析是用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡，在放大幾百倍至幾千倍下觀察試片的微觀組織。它可檢驗(yàn)焊接接頭各區(qū)域的微觀組織、偏析、缺陷以及析出相的種類、性質(zhì)、形態(tài)、數(shù)量等，以便研究它們的變化與焊接材料、工藝方法和焊接參數(shù)等的關(guān)系。它主要作為質(zhì)量分析及試驗(yàn)研究手段，某些情況下也作為質(zhì)量檢驗(yàn)手段。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n(3)化學(xué)分析n化學(xué)分析試樣應(yīng)取自焊縫金屬，但要避開焊縫兩端。由于不同層次的焊縫金屬受母材的稀釋作用不同，一般以多層焊或多層堆焊的第三層以上的成分作為焊條熔敷金屬的成分。經(jīng)常分析的元素為碳、錳、硅、硫和磷。對(duì)于合金鋼、不銹鋼焊縫還需分析相應(yīng)的合金元素。n(4)耐腐蝕性

35、試驗(yàn)n焊接接頭的腐蝕破壞有多種形式、如總體腐蝕、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。腐蝕試驗(yàn)有各種方法，與材料種類關(guān)系大。奧氏體不銹鋼焊接接頭往往要做晶間腐蝕試驗(yàn)，有時(shí)也做應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。n(5)擴(kuò)散氫含量的測(cè)定n低合金鋼焊縫中擴(kuò)散氫含量的多少，直接關(guān)系到焊后是否會(huì)產(chǎn)生延遲裂紋。因此，用于低合金鋼焊接的焊條應(yīng)控制熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量。我國普遍采用45甘油法測(cè)定熔敷金屬中擴(kuò)散氫的含量。擴(kuò)散氫含量通常在焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)定。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所8.5 焊接缺陷的返修n (1)對(duì)缺陷返修次數(shù)的限制n壓力容器在制造過程中，對(duì)檢驗(yàn)出來的超標(biāo)焊接缺陷，除較小的表面缺陷可以進(jìn)行打磨消除外

36、，其余均進(jìn)行返修補(bǔ)焊。nGB150中規(guī)定，同一部位的返修補(bǔ)焊次數(shù)不得超過兩次；對(duì)經(jīng)兩次返修仍不合格的焊縫，如需再次進(jìn)行返修，需經(jīng)制造單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。n然而一些主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)焊縫的返修次數(shù)并無明文規(guī)定。實(shí)際他們是通過嚴(yán)格的質(zhì)量管理進(jìn)行控制，超過兩次的返修極少。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n (2)多次返修對(duì)焊接接頭的影響n受焊接熱循環(huán)的作用，焊接接頭將發(fā)生組織和性能的變化。一般的情況是，焊接線能量大，易使熱影響區(qū)的晶粒粗大，韌性下降。這種組織和性能的變化與材料種類和焊接方法關(guān)系很大。n例如，強(qiáng)度低于500MPa的低碳鋼、低合金鋼，當(dāng)采用大線能量的單面埋弧焊、氣體保護(hù)立焊或電

37、渣焊等方法時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的熔合區(qū)脆性；n而對(duì)800MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼，線能量大于50kJcm時(shí)，熔合區(qū)韌性嚴(yán)重下降，因此焊接時(shí)必須限制線能量。n返修次數(shù)越多，熱影響區(qū)受焊接熱循環(huán)的作用就越大。焊縫返修時(shí)更應(yīng)注意這點(diǎn)。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n關(guān)于焊縫返修次數(shù)問題，國內(nèi)工程界看法并不一致，關(guān)鍵是缺乏全面的試驗(yàn)研究資料。n此前國內(nèi)對(duì)焊縫多次返修的試驗(yàn)研究，幾乎都是用16MnR做的，而且焊接規(guī)范參數(shù)局限性大。n其大致結(jié)論是：焊縫及熱影響區(qū)的晶粒度和常溫強(qiáng)度、塑性、韌性均無明顯變化，可以不予考慮：但其低溫韌性卻隨返修次數(shù)的增加有較明顯下降，與此同時(shí)接頭的脆性轉(zhuǎn)變溫度也有所上升。第8章

38、過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n 根據(jù)對(duì)日本SPV36N鋼(相當(dāng)于16MnR)做過3，5，7次的焊縫返修試驗(yàn)研究，所得結(jié)果與上述結(jié)論基本一致。所得結(jié)果如下。n 隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)過熱組織的晶粒度發(fā)生輕微變化。在返修和返修次數(shù)不超過3次時(shí)，其晶粒度均為7級(jí)；在返修57次時(shí)，其晶粒度均增大為6級(jí)。焊縫返修次數(shù)每增加34次，過熱區(qū)內(nèi)的晶粒大約長大1級(jí)。表明返修次數(shù)對(duì)晶粒粗化的影響并不顯著。n 隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)的常溫韌性變化甚微；但-40時(shí)的低溫韌性卻顯著低于未返修焊縫熱影響區(qū)值，返修3、5和7次時(shí)，其值分別為未返修時(shí)的40.3，23.3%和48.3。返修5次時(shí)最低。第8章 過程設(shè)備的焊接工藝化工機(jī)械研究所n隨著返修次數(shù)的增加，熱影響區(qū)的常溫?cái)嗔秧g性i 呈直線下降，其下降率約為10，在返修3次時(shí)，其i 值不低于母材的93。n退火與正火熱處理均可顯著改善多次返修焊接接頭的組織與性能。退火可顯著提高韌性值、使組織得到部分改善，但不能細(xì)化熱影響區(qū)的晶粒；而正火即可細(xì)化晶粒，也可全部消除魏氏體等有害組織，可以獲得優(yōu)于未返修焊縫和母材的組織與性能。因此，為確保質(zhì)量，可以視具體條件對(duì)多次返修焊縫進(jìn)行局部或整體退火或正火處理。n必須指出，以上結(jié)論是在一定工藝條件下得出的，可供16MnR之類焊縫返修借鑒。其它材料料焊縫返修后的組