壓力容器焊接、檢測、熱處理技術(shù)要求

1、壓力容器焊接技術(shù)要求概述 1、焊接是壓力容器制造的重要工序，焊接質(zhì)量在很大程度上決定了壓力容器的制造質(zhì)量； 2、影響焊接質(zhì)量包含諸多方面內(nèi)容：焊接接頭尺寸偏差、焊縫外觀、焊接缺陷、焊接應(yīng)力與變形、以及焊接接頭的使用性能等； 3、容器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是獲得性能優(yōu)良的焊接接頭的基礎(chǔ)：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、無損檢測、焊后熱處理等的選擇，直接關(guān)系到焊接質(zhì)量。一、壓力容器焊接的基本概念 1、焊縫形式與接頭形式：從焊接角度看，容器是由母材和焊接接頭組成的；焊縫是焊接接頭的組成部分。焊縫有種：對接焊縫、角焊縫、端接焊縫、塞焊縫和槽焊縫。焊接接頭有12種：對接接頭、型接頭、十字接頭、搭接接頭、角

2、接接頭等。 2、焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū) 3、焊接性能、焊接工藝評(píng)定和焊接工藝規(guī)程壓力容器焊接的三個(gè)重要環(huán)節(jié)焊接性能是焊接工藝評(píng)定的基礎(chǔ)，焊接工藝評(píng)定是焊接工藝規(guī)程的依據(jù)，焊接工藝規(guī)程是確保壓力容器焊接質(zhì)量的行動(dòng)準(zhǔn)則。 3.1、焊接性能：材料對焊接加工的適應(yīng)性和使用可靠性。 3.2、焊接工藝因素：重要因素；補(bǔ)加因素；次要因素。 3.3、焊接工藝評(píng)定：JB4708鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定JB/T4734鋁制焊接容器JB/T4745鈦制焊接容器 3.4、焊接工藝規(guī)程：二、常用焊接方法及特點(diǎn) 1、手工電弧焊（SMAW） 2、埋弧焊（SAW） 3、鎢極氣體保護(hù)焊（GTAW） 4、熔化極氣體保護(hù)焊（GM

3、AW） 5、藥芯焊絲電弧焊（FCAW） 6、等離子弧焊（PAW） 7、電渣焊（ESW）三、焊接材料 按JB/T4709選用焊材。 1、焊條：GB/T983不銹鋼焊條、GB/T5177碳鋼焊條； 2、焊絲 3、焊劑 4、保護(hù)氣體四、壓力容器焊接設(shè)計(jì) 焊接設(shè)計(jì)是壓力容器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，包括：鋼材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接頭形式、預(yù)熱、層間溫度、后熱、焊后熱處理以及檢驗(yàn)、檢測等； 壓力容器焊接設(shè)計(jì)的原則：1、選用焊接性能良好的材料；2、盡量減少焊接工作量；3、合理分布焊縫；4、焊接施工及焊接檢驗(yàn)方便；5、有利于生產(chǎn)組織和管理。四、壓力容器焊接設(shè)計(jì) 1、焊接方法選用：質(zhì)量可靠、生產(chǎn)

4、效率高、成本低； 2、焊接材料選用：焊縫金屬力學(xué)性能應(yīng)高于或等于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值下限；依據(jù)JB/T4709選用； 3、焊接坡口設(shè)計(jì)：GB/T985-88氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸GB/T986-88埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺寸HG20583-98鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定GB150、GB151、封頭、管法蘭、容器法蘭、吊耳、容器支座等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊接坡口；四、壓力容器焊接設(shè)計(jì)4、焊接接頭設(shè)計(jì)：壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則(1)保證接頭滿足使用要求；(2)施焊、無損檢測操作容易，焊接應(yīng)力小，變形小；(3)接頭加工容易，經(jīng)濟(jì)性好；(4)焊接接頭設(shè)計(jì)應(yīng)符合焊接接頭系數(shù)規(guī)定

5、。5、預(yù)熱、層間溫度和后熱預(yù)熱可以降低焊接接頭冷卻速度，防止母材和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，降低焊接區(qū)的殘余應(yīng)力；但會(huì)惡化勞動(dòng)條件，要認(rèn)真對待。后熱的目的是加快焊接接頭中氫的逸出，是防止冷裂紋的有效措施。后熱溫度與鋼材有關(guān)，并應(yīng)在焊后立即進(jìn)行。五、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接的要求 1、組成壓力容器的不同材料、不同形狀的零部件，主要是靠焊接方法裝配的，與母材相比焊接接頭是壓力容器殼體的薄弱環(huán)節(jié)，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對焊接給予極大的關(guān)注，提出了多方面的技術(shù)要求。主要包括如下幾方面：(a)焊接試板接頭的力學(xué)性能產(chǎn)品焊接試板(b)焊接接頭的外觀與形狀尺寸偏差(c)焊接缺陷五、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接的要求 2、產(chǎn)品焊接試板 2.1、按臺(tái)制

6、備產(chǎn)品焊接試板的條件容器的設(shè)計(jì)溫度：設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20；容器的材料：Rm540MPa鋼和Cr-Mo低合金鋼工作介質(zhì)：盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì) 2.2、以批代臺(tái)制備試板的條件對于Q235-B、Q235-C、20R、16MnR以及不銹鋼等材料制造的容器，不要求按臺(tái)制備試板。注*五、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接的要求 2.3制備產(chǎn)品試板的要求試板對產(chǎn)品焊接接頭的代表性，應(yīng)真實(shí)、可信；措施：對試板用材、焊工、施焊條件、焊接工藝、熱處理、試板所處部位進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定。 2.4產(chǎn)品試板的檢驗(yàn)與評(píng)定按JB4744-2000鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)進(jìn)行。 2.5產(chǎn)品試板檢驗(yàn)不合格的處理五、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接

7、的要求3、焊縫外觀3.1、對口錯(cuò)邊：A：1/4e，且3mm； B：1/4e，且5mm；注*3.2、棱角度： (e/10+2)mm，且5mm；3.3、不等厚板材對接：削薄處理注*3.4、焊縫余高：、作用：保溫、緩冷與正火作用，焊接工藝的需要；、危害：筒體表面外形突變，產(chǎn)生附加彎矩，造成較高的局部應(yīng)力集中，形成裂紋源，縮短容器疲勞壽命；、要求：標(biāo)準(zhǔn)（JB4732）規(guī)定，凡需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器均應(yīng)將余高去除，焊縫與母材表面保持齊平。五、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對焊接的要求3.5、咬邊、危害：微小區(qū)域形狀突變，應(yīng)力集中；介質(zhì)在咬邊內(nèi)形成死區(qū)，濃度上升，出發(fā)局部腐蝕；咬邊在介質(zhì)壓力作用下易擴(kuò)展，誘發(fā)裂紋；、要求：不得有

8、咬邊：低溫壓力容器；用Rm540MPa鋼材和Cr-Mo低合金鋼制容器；采用不銹鋼制造的容器；焊接接頭系數(shù)取1的壓力容器；允許存在一定量的咬邊：GB150。壓力容器無損檢測技術(shù)要求一、基本概念1、無損檢測（NDT/NET）：是不損壞被檢物的完整結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，探測被檢物內(nèi)部和表面的宏觀缺陷，并對其種類、形狀、尺寸、取向和位置作出判斷的工藝方法。2、主要目的：對原材料、零部件、產(chǎn)品各制造工序和產(chǎn)品最終外觀、內(nèi)在質(zhì)量的檢查；評(píng)價(jià)制造工藝的合理性，為制定和改進(jìn)制造工藝工程提供依據(jù)；作為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣等級(jí)的依據(jù)，提高產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作的可靠性。3、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4730-2005承壓設(shè)備

9、無損檢測。4、檢測方法：五大常規(guī)檢測方法：RT、UT、MT、PT、ET。5、適用缺陷：RT、UT主要用于檢測內(nèi)部缺陷；MT、ET檢測表面和近表面缺陷；PT僅用于檢測表面開口缺陷。二、射線檢測RT1、原理：利用強(qiáng)度均勻的和射線照射工件，使照相底片感光。2、主要特點(diǎn)：2.1、根據(jù)射線底片的缺陷圖像，可以精確地判別在垂直與射線透照方向地二維平面地位置、尺寸和缺陷地種類，但缺陷在厚度方向自身高度和深度難以確定；2.2、對體積狀缺陷（體積未焊透、氣孔、夾渣、疏松、縮孔）檢測靈敏度較高，對面狀缺陷（細(xì)微裂紋、未熔合、面狀未焊透）檢測靈敏度較低；2.3、通過底片評(píng)價(jià)工件地質(zhì)量記錄直觀、定性定量準(zhǔn)確、重復(fù)性好

10、、易于保存檔案；2.4、射線對人體有傷害，防護(hù)設(shè)備投資高，操作危險(xiǎn)；2.5、幾乎適用于所有材料，碳鋼、不銹鋼、銅、鋁、鈦等；2.6、對被檢工件的厚度下限沒有限制。二、射線檢測RT3、焊縫質(zhì)量評(píng)定等級(jí)：根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量，分為四各等級(jí)：3.1、級(jí)：不允許存在裂紋、未熔合、未焊透和條狀缺陷；3.2、級(jí)：不允許存在裂紋、未熔合、未焊透；3.3、級(jí)：不允許存在裂紋、未熔合、未焊透；3.4、級(jí)：焊縫缺陷超過級(jí)的為級(jí)，為不合格焊縫。4、級(jí)別劃分依據(jù)：由缺陷引起的疲勞強(qiáng)度降低程度來確定。4.1、級(jí)焊縫對疲勞強(qiáng)度要求很高，核能、超高壓或介質(zhì)為極度和高度危害物質(zhì)，應(yīng)將焊縫余高磨平；4.2、級(jí)焊縫對疲勞強(qiáng)度有一

11、定要求，高壓、介質(zhì)為有害物質(zhì)和焊縫承受較大動(dòng)、靜載荷或有限次循環(huán)交變載荷，允許保留余高；4.3、級(jí)焊縫基本不考慮疲勞強(qiáng)度，低壓、無害介質(zhì)，允許保留余高。三、超聲檢測UT1、原理2、主要特點(diǎn)：2.1、缺陷檢測靈敏度受缺陷反射面的影響很大，對面狀缺陷（裂紋、板材分層）敏感，對體積狀缺陷（氣孔、夾渣）不靈敏；2.2、一般多數(shù)情況沒有明確的記錄、缺乏直觀性；2.3、適用于金屬板材、管材、鍛件等，不適用于粗晶材料（奧氏體不銹鋼）、形狀復(fù)雜或表面粗糙的工件；2.4、操作簡單，只要將探頭放置在被檢工件單面即可；2.5、可較好的確定缺陷在被檢工件厚度方向的位置和缺陷自身的高度。四、磁粉檢測MT1、原理2、主要

12、特點(diǎn)：2.1、對鋼鐵等強(qiáng)磁材料的表面和近表面缺陷的檢出率高，但難以檢測內(nèi)部缺陷；2.2、不適用于奧氏體不銹鋼等非磁性材料；2.3、能單位缺陷的位置和表面指示長度，但無法確定深度方向的尺寸；2.4、缺陷痕跡可以用透明膠帶等復(fù)制和固定；2.5、對鐵磁材料的靈敏度比滲透高。五、滲透檢測PT1、原理2、主要特點(diǎn)：2.1、適用于檢測鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷、塑料等材料的表面開口缺陷；2.2、檢測效果受工件表面光潔度影響較大；2.3、能確定缺陷的位置和表面指示長度，無法確定缺陷的深度；2.4、缺陷痕跡可以用透明膠帶等復(fù)制和固定。3、操作基本程序：預(yù)清洗施加滲透液去除多余的滲透液干燥施加顯像劑觀察及評(píng)定

13、顯示痕跡后清洗。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求1、壓力容器制造全過程中的無損檢測工作，可分為三個(gè)階段：1.1、原材料的檢測：發(fā)現(xiàn)材料中的超標(biāo)缺陷，保證原材料的質(zhì)量。鋼板、鍛件主要采用超聲檢測；1.2、制造過程中的無損檢測：發(fā)現(xiàn)工序間的超標(biāo)缺陷，保證后續(xù)工序的順利實(shí)施。JB47264728規(guī)定，去除超標(biāo)缺陷后的表面進(jìn)行滲透或磁粉檢測，級(jí)合格，保證缺陷清除干凈；GB150規(guī)定，對Rm540MPa的鋼材及Cr-Mo低合金鋼用火焰切割加工坡口的表面，或容器的缺陷修磨表面進(jìn)行滲透或磁粉檢測，級(jí)合格。1.3、產(chǎn)品的無損檢測：對產(chǎn)品及其受壓元件焊接接頭的無損檢測，事壓力容器制造檢查的主要內(nèi)容。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢

14、測的要求2、A、B類焊接接頭無損檢測率的選擇：檢測率范圍分為100%和局部兩大類。2.1、100%進(jìn)行射線或超聲檢測的條件：GB150按以下條件劃分：、厚度。s30mm的碳素鋼、16MnR；s25mm的15MnNbR、20MnMo和奧氏體不銹鋼；s16mm的12CrMo、 12CrMoR、 15CrMo 。因?yàn)椋喝萜靼搴翊?，意味著設(shè)計(jì)參數(shù)高、直徑大、危險(xiǎn)性大、成本高，應(yīng)嚴(yán)格要求。、材質(zhì)。Rm540Mpa的高強(qiáng)鋼、Cr-Mo鋼（除12CrMo、 12CrMoR、 15CrMo ）。因?yàn)椋翰牧系目珊感圆睢㈨g性儲(chǔ)備相對低，焊接時(shí)易產(chǎn)生缺陷、且缺陷在使用過程中易擴(kuò)展，無論厚度多少都要100%檢測。六、

15、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求、安全性。進(jìn)行氣壓試驗(yàn)、盛裝毒性為極度或高度危害的容器。因?yàn)椋哼@類容器一旦發(fā)生事故，其后果可能是災(zāi)難性的。、結(jié)構(gòu)。多層包扎容器內(nèi)筒的類焊縫、熱套壓力容器各單層筒的類焊接接頭。因?yàn)椋寒a(chǎn)品制成后，焊縫被覆蓋無法再進(jìn)行檢測。、低溫容器。設(shè)計(jì)溫度低于-40或接頭厚度大于25mm的低溫容器。因?yàn)椋悍乐谷萜髟诘蜏叵掳l(fā)生脆性破壞。、圖樣要求。以上5項(xiàng)是標(biāo)準(zhǔn)的要求，是針對多數(shù)產(chǎn)品的最低要求，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況提出需要的要求，這是設(shè)計(jì)者的全力，也是設(shè)計(jì)者的義務(wù)。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求2.2、進(jìn)行局部射線或超聲檢測的條件：除需100%檢測的容器，可進(jìn)行局部檢測。局部檢測實(shí)際上是逐臺(tái)抽檢

16、，目的在于保證產(chǎn)品基本質(zhì)量的前提下，節(jié)約費(fèi)用。局部檢測的最小范圍，不得少于各條焊接接頭長度的20%，且不小于250mm；低溫容器不得少于各條焊接接頭長度的50%，且不小于250mm。2.3、允許局部檢測的產(chǎn)品中應(yīng)100%檢測的部位：、先拼板后成形的凸形封頭，在封頭成形后進(jìn)行100%檢測；、以開孔中心為圓心，以1.5倍開孔直徑為半徑畫圓，該圓中包含的、類焊縫進(jìn)行100%檢測；、被補(bǔ)強(qiáng)圈、支座墊板、內(nèi)件覆蓋的A、類焊縫；、嵌入式接管與筒體封頭對接連接的焊接接頭；公稱直徑不小于250mm的接管與長頸法蘭、接管與接管焊縫。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求3、不同無損檢測方法的相互復(fù)查壓力容器壁厚38mm（或

17、38mm，但大于20mm且使用材料抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa）時(shí)，其對接接頭如采用射線檢測，則每條焊縫還應(yīng)附加局部超聲檢測；如采用超聲檢測，則每條焊縫還應(yīng)附加局部射線檢測。該規(guī)定不能一概而論，應(yīng)對產(chǎn)品及其焊接接頭具體分析，區(qū)別對待。應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與安全性，而有些容器只能做某種無損檢測，如奧氏體不銹鋼焊接接頭難以采用超聲檢測。4、正確執(zhí)行局部檢測4.1、局部檢測是指每條、類焊縫均要進(jìn)行局部檢測，不能用某條焊縫的檢驗(yàn)結(jié)果來替代其他焊縫。原因：不同的焊縫的焊接操作位置、焊工等可能不同。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求4.2、抽檢部位應(yīng)選擇焊縫交叉部位。原因：焊縫交叉部位的金屬，經(jīng)歷了兩次焊接

18、過程，且受力狀態(tài)復(fù)雜，易產(chǎn)生焊接缺陷。4.3、局部檢測時(shí)如發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)探，先為增加10%，如還不合格，則100%檢測，但僅限于該條焊縫。原因：同4.1，即某條焊縫存在質(zhì)量問題，并不意味著其他焊縫亦有問題。4.4、對局部無損檢測焊接接頭中未檢測的部位，但仍要對其質(zhì)量負(fù)責(zé)。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求5、表面無損檢測的要求5.1、由于結(jié)構(gòu)、規(guī)格尺寸等原因難以進(jìn)行射線、超聲檢測的重要焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測。包括：堆焊層表面、復(fù)合鋼復(fù)合層、公稱直徑小于250mm的接管對長頸法蘭、接管對接管的焊縫等；5.2、對Rm540Mpa的高強(qiáng)鋼、s16mm的12CrMo、 12CrMoR、 15C

19、rMo 以及其他任意厚度的 Cr-Mo鋼低合金壓力容器，其、類焊縫進(jìn)行磁粉或滲透檢測。5.3、制造工藝過程中的無損檢測。六、標(biāo)準(zhǔn)中對無損檢測的要求6、設(shè)計(jì)對無損檢測的特殊要求設(shè)計(jì)者首先應(yīng)明確標(biāo)準(zhǔn)對無損檢測的各項(xiàng)規(guī)定，其次應(yīng)明白，標(biāo)準(zhǔn)僅是對各類產(chǎn)品通用的最低質(zhì)量要求，他不一定滿足所有的產(chǎn)品，尤其是安全性要求較高的特殊產(chǎn)品，因此，設(shè)計(jì)者的一各重要職責(zé)是根據(jù)壓力容器的運(yùn)行參數(shù)（壓力、溫度、介質(zhì)特性）、采用的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、安全性等特殊要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性，提出標(biāo)準(zhǔn)中沒有或比標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格的要求，在圖樣中注明。主要分為以下幾方面：增加無損檢測的次數(shù)；增加無損檢測的比率；提高無損檢測的合格等級(jí)；提出無損檢測的

20、其他特殊要求。壓力容器熱處理技術(shù)要求一、基本概念1、熱處理是改善金屬材料或其制品性能的重要工序。依據(jù)不同的目的，將材料或工件加熱到規(guī)定的溫度、保溫、隨后以不同的方式冷卻，改變其金相組織，以獲得所要求的性能。2、壓力容器在制造過程中要經(jīng)受熱過程，如：熱卷筒體、熱沖壓封頭、焊后熱處理、以及改善材料力學(xué)性能熱處理等。3、熱處理的種類很多、分類方法各不相同。壓力容器行業(yè)依據(jù)目的不同，將常用的熱處理分為四類：焊后熱處理；恢復(fù)力學(xué)性能熱處理；改善力學(xué)性能熱處理；消氫熱處理。二、焊后熱處理消除應(yīng)力熱處理1、目的：改變焊接接頭的組織和性能，降低殘余應(yīng)力。2、作用：松弛焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減

21、少氫含量，尤其是提高某些鋼種的沖擊韌性、改善力學(xué)性能。但是，如果溫度過高、保溫時(shí)間過長，反而使焊縫金屬中碳化物聚集、粗化，或脫碳層厚度增加，造成力學(xué)性能、蠕變強(qiáng)度及缺口韌性下降。3、需進(jìn)行焊后熱處理的條件3.1、“通用條件”：材質(zhì)：隨著鋼材強(qiáng)度級(jí)別的提高以及合金量的增加，焊接性變差，易產(chǎn)生焊接缺陷，淬硬傾向增加；厚度：厚度越大意味著焊縫越深，焊縫冷卻后收縮的傾向越大，且剛性越大，抵抗局部收縮變形的能力越強(qiáng)，殘余應(yīng)力越高。預(yù)熱溫度：焊前預(yù)熱降低焊縫與母材的溫度梯度，降低殘余應(yīng)力。二、焊后熱處理3.2、“特殊條件”應(yīng)力腐蝕容器：殘余應(yīng)力在特定的介質(zhì)工況條件下會(huì)引起應(yīng)力腐蝕開裂。注*盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器：萬一發(fā)生事故，會(huì)造成災(zāi)難性后果。3.3、奧氏體不銹鋼容器的焊后熱處理奧氏體不銹鋼經(jīng)焊后熱處理雖然可以降低殘余應(yīng)力，但焊后熱處理不當(dāng)時(shí)，會(huì)加劇晶間腐蝕或相析出造成脆化，焊后熱處理對奧氏體不銹鋼的安全使用性能的影響目前尚不清楚；對有抗應(yīng)力腐蝕要求，或復(fù)合鋼板基板要求一定要熱處理時(shí)，應(yīng)進(jìn)行熱處理，但應(yīng)注意防止焊縫和母材中鉻的碳