特種設(shè)備金屬材料焊接技術(shù) 課件 第10章 壓力容器焊接

特種設(shè)備金屬材料焊接技術(shù)第十章壓力容器焊接第一節(jié)總體要求一、壓力容器用金屬材料總體要求二、壓力容器用焊接材料總體要求三、壓力容器焊接總體要求1.焊接工藝評(píng)定要求2.壓力容器焊工要求3.壓力容器焊接環(huán)境要求4.壓力容器焊接接頭分類第一節(jié)總體要求第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接一、壓力容器用低碳鋼的焊接1.碳鋼的種類及標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接2.低碳鋼焊接特性3.低碳鋼焊接方法4.低碳鋼焊材選用（1）焊條應(yīng)根據(jù)焊縫金屬強(qiáng)度與母材等強(qiáng)的原則選用焊條，同時(shí)還須考慮接頭形式、板厚和焊接位置等因素。（2）埋弧焊焊絲和焊劑低碳鋼埋弧焊時(shí)，焊絲與焊劑匹配后的熔敷金屬力學(xué)性能需與母材相當(dāng)，不同商標(biāo)號(hào)的焊劑會(huì)有不同的力學(xué)性能，推薦采用同一廠家焊絲與焊劑進(jìn)行匹配，且應(yīng)采用中性焊劑。（3）氣體保護(hù)焊焊絲首先要滿足焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，當(dāng)焊縫金屬強(qiáng)度超過母材過多時(shí)，可能引起焊接接頭塑性和韌性下降。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接5.有特殊要求的低碳鋼焊接要點(diǎn)1）當(dāng)焊件溫度低于0°C或焊件厚度大于32mm的低碳鋼焊接時(shí)，由于焊接接頭冷卻速度較快，冷裂紋的傾向增大，特別是焊接大厚度或大剛度結(jié)構(gòu)，在多層焊時(shí)第一道焊縫最容易開裂。①焊前預(yù)熱，焊接過程中保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度。②采用低氫型或超低氫型焊條。③定位焊時(shí)，加大電流，減慢焊速。④整條焊縫盡量一次連續(xù)焊完，焊后及時(shí)進(jìn)行后熱處理或消氫處理。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接2）對(duì)于有低溫沖擊要求的焊接接頭，為保證其接頭的沖擊韌性和冷彎性能，應(yīng)適當(dāng)控制熱輸入和層間溫度，不宜采用大規(guī)范焊接，避免擺動(dòng)過寬的焊道，盡量使每道焊肉的厚度減薄。3）對(duì)于盛裝堿性溶液、濕HS、液氨等特介質(zhì)的低碳鋼壓力容器的焊接，應(yīng)符合以下要求：①嚴(yán)格控制原材料中S、P、Ni的含量及碳當(dāng)量Ceg符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。②焊材選擇參考NACESP0472，控制焊材熔敷金屬中V、Nb（Cb）的含量，一般要求V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.02%，Nb（Ch）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.02%，V+Nb（Cb）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.03%，Cog≤0.43，且控制熔敷金屬的硬度≤200HBW。③任意厚度均需進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理，且熱處理溫度不低于620°C。二、壓力容器用低合金高強(qiáng)鋼的焊接1.低合金鋼分類及材料標(biāo)準(zhǔn)（1）熱軋、正火鋼屈服強(qiáng)度在295~490MPa之間，其使用狀態(tài)為熱軋、正火、正火＋回火或控軋第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接控冷，屬于非熱處理強(qiáng)化鋼，這類鋼應(yīng)用最為廣泛。（2）低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼屈服強(qiáng)度在490~980MPa之間，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，屬于熱處理強(qiáng)化鋼，其特點(diǎn)是既有高的強(qiáng)度，又有良好的塑韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接2.低合金高強(qiáng)鋼的焊接特點(diǎn)（1）熱軋、控軋及正火鋼的焊接特點(diǎn)低合金高強(qiáng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過0.20%，為了確保鋼的強(qiáng)度和韌性，通過添加適量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、AI等微合金化元素，配合適當(dāng)?shù)能堉乒に嚮驘崽幚砉に噥磉_(dá)到晶粒細(xì)化、沉淀強(qiáng)化或通過控制終軋溫度和變形量，并配合加速冷卻使鋼材獲得細(xì)小的鐵素體組織，從而獲得良好的綜合力學(xué)性能。1）冷裂紋敏感性。2）再熱裂紋敏感性。3）熱影響區(qū)的粗晶區(qū)脆化。4）熱應(yīng)變脆化。（2）低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點(diǎn)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼具有較高的屈服強(qiáng)度、良好的塑韌性，這類鋼雖然通過熱處理獲得較高的強(qiáng)度，但由于碳含量較低，與中碳調(diào)質(zhì)鋼相比具有較好的焊接性。1）焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下降的傾向。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接2）熱影響區(qū)組織軟化。3）熱裂紋。3.低合金高強(qiáng)鋼焊接方法選擇4.低合金高強(qiáng)鋼焊材選擇1）根據(jù)不同鋼材的強(qiáng)度級(jí)別選擇與母材強(qiáng)度相當(dāng)?shù)暮覆氖沁@類鋼焊材選用的基本原則，并且還要根據(jù)產(chǎn)品的使用條件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材料厚度等因素，綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性和焊接接頭的抗裂性，只要焊縫強(qiáng)度不低于或略高于母材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度的下限值即可。2）對(duì)于厚板、拘束大及冷裂紋傾向大的煤接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用超低氫焊材以提高抗裂性能。3）考慮焊后加工工藝的影響，對(duì)焊后需經(jīng)熱處理、熱卷（熱彎）的焊件，應(yīng)考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫處理后對(duì)其力學(xué)性能的影響，保證焊縫金屬經(jīng)熱處理后仍具有要求的強(qiáng)度、塑性和韌性等。5.低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝要點(diǎn)第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接（1）焊接熱輸入控制熱輸入大小直接影響焊縫金屬及熱影響區(qū)的組織，并最終影響焊接接頭的韌性及抗裂性，確保焊縫金屬的韌性，不宜采用過大的焊接熱輸入。（2）預(yù)熱及道間溫度的控制預(yù)熱可以控制焊接冷卻速度，降低熱影響區(qū)硬度，同時(shí)還可以降低焊接應(yīng)力，并有助于氫的逸出，因此預(yù)熱是防止低合金高強(qiáng)鋼焊接氫致裂紋產(chǎn)生的有效措施。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接（3）焊后后熱及消氫處理焊后后熱是指一條焊縫焊接完成后立即將焊接區(qū)加熱到200~350°C范圍內(nèi)，并保溫一段時(shí)間；而消氫處理是加熱到300~400°C范圍內(nèi)保溫一定時(shí)間。（4）焊后消應(yīng)力熱處理即焊后將件均勻加熱到Ac1以下溫度，保溫一段時(shí)間后隨爐冷卻的熱處理。6.產(chǎn)品焊接案例（1）工藝評(píng)定方案工藝評(píng)定根據(jù)產(chǎn)品所需的焊接方法可采用組合評(píng)定，本產(chǎn)品主體縱環(huán)縫采用SAW，接管與筒體焊縫采用SMAW及馬鞍焊機(jī)埋弧焊，小接管與法蘭采用GTAW打底加SMAW或SAW填充蓋面，因此評(píng)定采用了50mm厚的板，采用GTAW+SMAW+SAW組合焊，焊材分別采用ER80S-G、E8018-G、F8P2-EF2-F2，焊縫厚度分別為10mm、20mm、20mm，焊后進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。（2）筒體縱環(huán)縫的焊接1）焊前準(zhǔn)備。2）預(yù)熱。第二節(jié)低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼壓力容器的焊接3）焊接要點(diǎn)。（3）熱處理后焊縫的返修如果熱處理后煤縫需要返修，返修符合以下要求可不再重新進(jìn)行熱處理：1）返修焊縫厚度不超過13mm，如果位于焊縫同一橫截面的兩處部位返修，則為兩處焊縫厚度之和不超過13mm。2）返修區(qū)域焊前預(yù)熱溫度至少180°C，且層間、道間溫度不超過220°C。3）打底焊道焊條直徑不超過3.2mm，在整個(gè)坡口面上堆焊一層。4）在焊第二層前要將坡口表面層上的堆焊金屬磨去一半厚度。5）后續(xù)焊道來用最大直徑次4.0mm的焊條施焊。6）在返修焊縫表面施焊回火焊道并進(jìn)行200~260°C/4h的后熱處理。7）磨去回火焊道與母材齊平。8）冷卻至常溫48h后采用交流磁軛法進(jìn)行磁粉檢測，返修厚度大于10mm的需增加射線檢測。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接1.壓力容器用耐熱鋼的種類2.對(duì)耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求1）足夠的常溫和高溫強(qiáng)度。2）高溫持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度。3）耐蝕性、抗氫能力和抗氧化性，臨氫工況下材料的選擇可參考APIRP941中圖1所示的Nelson曲線，可避免材料的高溫氫損傷。4）抗脆斷性。5）材料可加工性包括冷、熱成形性、焊接性能好，且焊接接頭與母材性能基本一致，避免接頭在高溫運(yùn)行過程中的熱應(yīng)力。3.低合金耐熱鋼的焊接（1）低合金耐熱鋼的煤接特點(diǎn)分析及工藝措施低合金耐熱鋼含有一定量的合金元素，因此它與低第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接合金高強(qiáng)鋼具有一些相同的焊接特點(diǎn)，但又由于其含有一些特的微量元素及不同高溫工作環(huán)境，所以有其獨(dú)特的焊接特點(diǎn)。1）淬硬性及冷裂傾向。①預(yù)熱。②限制擴(kuò)散氫含量。③消除焊接殘余應(yīng)力。2）再熱裂紋。①嚴(yán)格控制母材和焊材中加劇再熱裂紋的合金成分，應(yīng)在保證鋼材熱強(qiáng)性的前提下，將V、Ti、Nb等第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接合金元素的含量控制在最低的允許范圍內(nèi)。②選用高溫塑性優(yōu)于母材的焊材。③適當(dāng)提高預(yù)熱溫度和層間溫度。④采用小熱輸入焊接方法和工藝，以縮小焊接接頭過熱區(qū)的寬度，限制晶粒長大，改善顯微組織而提高沖擊韌度。⑤選擇合理的熱處理規(guī)范，盡量縮短在敏感溫度（370~565°C）的保溫時(shí)間。⑥改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和調(diào)整施焊工藝。⑦避免焊縫缺陷。3）回火脆性。①對(duì)于焊縫金屬用X系數(shù)：第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接②對(duì)于母材還應(yīng)考慮Si、Mn元素的影響，引用J指數(shù)：第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接（2）焊接方法的選擇常用的電弧焊方法，如GTAW、SMAW、GMAW以及SAW都可用于低合金Cr-Mo鋼的焊接。（3）耐熱鋼焊材選用焊接材料的選用首先要保證所獲得焊接接頭達(dá)到設(shè)計(jì)要求的使用性能，主要注意以下幾點(diǎn)：1）等強(qiáng)原則。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接2）焊縫金屬的耐氫腐蝕、高溫抗氧化性應(yīng)與母材相當(dāng)，因此焊縫金屬中的Cr、Mo含量應(yīng)與母材接近。3）抗回火脆性。4）低溫韌性。5）為提高焊縫金屬的抗裂性，應(yīng)控制焊材中的碳含量低于母材，但應(yīng)注意，碳含量過低時(shí)經(jīng)長時(shí)間的焊后熱處理會(huì)促使鐵素體形成，從而導(dǎo)致韌性下降，因此，對(duì)于低合金耐熱鋼的焊縫金屬碳含量最好控制在0.08%~0.12%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍內(nèi)，這樣才會(huì)使焊縫金屬具有較高的沖擊韌度和與母材相當(dāng)?shù)母邷厝渥儚?qiáng)度。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接（4）低合金耐熱鋼焊接要點(diǎn)1）預(yù)熱與層間溫度。2）焊接規(guī)范的選擇。3）焊后消氫和中間熱處理。4）焊后熱處理。①作用。②熱處理參數(shù)的確定。（5）焊接工藝評(píng)定報(bào)告制作案例低合金耐熱鋼焊接工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）需考慮的內(nèi)容：1）常規(guī)檢驗(yàn)和試驗(yàn)。2）除工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求的內(nèi)容第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接外，還應(yīng)考慮：①評(píng)定用母材須與產(chǎn)品用母材有相同的類別號(hào)、組別號(hào)及相同的公稱成分，焊材須與產(chǎn)品用焊材有相同的類型和商標(biāo)號(hào)。②進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度下的高溫拉伸。③對(duì)試樣分別進(jìn)行最大程度的焊后熱處理（Max.PWHT）和最小程度的焊后熱處理（Min.PWHT），并進(jìn)行Max.PWHT及Min.PWHT狀態(tài)下的拉伸和沖擊試驗(yàn)，針對(duì)組合評(píng)定，需要對(duì)每種方法進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。④Min.PWHT狀態(tài)下的硬度檢測（包括焊縫區(qū)、熱影響區(qū)、母材）。⑤進(jìn)行焊縫金屬化學(xué)成分分析，計(jì)算X系數(shù)（或由焊材廠家提供）。⑥針對(duì)2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V、3Cr-1Mo、3Cr-1Mo-0.25V材料，對(duì)每種焊接方法進(jìn)行焊縫及熱影響區(qū)在Min.PWHT狀態(tài)下的步冷試驗(yàn)，測定回火脆性曲線并計(jì)算抗回火敏感性指標(biāo)。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接4.中合金耐熱鋼性的焊接（1）概述常用中合金耐熱鋼有5Cr-0.5Mo、9Cr-1Mo、9Cr-1Mo-V，這類鋼的主要合金元素是Gr，其使用性能主要取決于Cr，Cr含量越高，耐高溫性能和抗高溫氧化性越好。（2）中合金耐熱鋼的焊接性1）淬硬傾向。2）焊前預(yù)熱。（3）中合金耐熱鋼的焊接工藝1）焊接方法。2）焊前準(zhǔn)備。3）焊接材料的選擇。4）預(yù)熱和焊后熱處理。5）焊接工藝規(guī)程。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接①焊接要求同低合金耐熱鋼，需明確的是規(guī)定焊接結(jié)束后焊件在冷卻過程中容許的最低溫度以及焊后到熱處理的時(shí)間間隔，這個(gè)要求對(duì)于保證中合金耐熱鋼焊接接頭無裂紋和高韌性是十分重要的。②合金成分的影響。③熱輸入的影響。④焊后熱處理的影響。第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接（4）5Cr-0.5Mo壓力容器制造案例1）情況簡介：一小型壓力容器，材料SA-387Gr5CL.1，筒節(jié)規(guī)格為ID1360mm×800mm×20mm，筒節(jié)縱縫采用SMAWE8018-B6??4.0mm進(jìn)行焊接，焊前按焊接工藝規(guī)程要求進(jìn)行了200°C預(yù)熱，焊接參數(shù)控制在合格的焊接工藝規(guī)程范圍內(nèi)，焊接完畢立即進(jìn)行了300~350°C/2h消氫處理，焊后經(jīng)射線檢測合格后，直接對(duì)筒節(jié)進(jìn)行校圓，校圓時(shí)浩焊縫斷裂，如圖10-5所示。2）問題分析：在現(xiàn)場對(duì)斷裂的筒節(jié)焊縫進(jìn)行了硬度檢測，硬度平均值分別為母材197HBW、焊縫309HBW、熱影響區(qū)289HBW。3）處理措施：在后續(xù)的簡節(jié)制造過程中，在采用相同的第三節(jié)耐熱鋼壓力容器的焊接焊接工藝進(jìn)行焊接后，對(duì)筒節(jié)進(jìn)行了690°C的中間熱處理，熱處理后對(duì)焊縫、熱影響區(qū)和母材進(jìn)行了硬度檢測，硬度平均值分別為母材170HBW、焊縫237HBW、熱影響區(qū)184HBW，中間熱處理后硬度有了大幅下降，然后對(duì)簡節(jié)進(jìn)行了校圓，沒有出現(xiàn)問題。第四節(jié)低合金低溫鋼壓力容器的焊接1.低溫鋼的種類、標(biāo)準(zhǔn)及性能第四節(jié)低合金低溫鋼壓力容器的焊接2.低合金低溫鋼的焊接性3.低合金低溫鋼焊接方法及焊材選擇1）常用的熔焊方法如焊條電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、鎢極氬弧焊（GTAW）及熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）都可用來焊接低溫鋼。2）焊材選擇：焊材必須保證焊縫含有最少的有害雜質(zhì)（S、P、O、N等），對(duì)于含Ni低溫鋼尤其要嚴(yán)格控制，選用的焊材應(yīng)保證縫金屬的低溫韌性。第四節(jié)低合金低溫鋼壓力容器的焊接4.壓力容器用低溫鋼焊接要點(diǎn)（1）嚴(yán)格控制焊接熱輸入避免焊縫及熱影響區(qū)形成粗大組織而使其沖擊韌性嚴(yán)重降低，焊接時(shí)必須采用較小的焊接熱輸入，采用小電流、不擺動(dòng)或微擺動(dòng)、窄焊道、多層多道快速焊，以減小焊道過熱，并通過多層焊的重復(fù)加熱作用細(xì)化晶粒。（2）選擇適當(dāng)?shù)暮附铀俣葘?duì)于含鎳低溫鋼進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊時(shí)，切不可以提高焊接速度來獲得較小的焊焊接熱輸入，這是因?yàn)楫?dāng)焊接速度較高時(shí)，由于熔池形成典型的雨滴狀，且焊道成形變成窄而深的截面形狀，此時(shí)就易產(chǎn)生焊道中心的熱裂紋。（3）焊縫質(zhì)量要求低溫容器焊縫表面不允許有咬邊、夾渣缺陷，并注意避免弧坑、未焊透等不良缺陷，這些缺陷在低溫條件下，在應(yīng)力作用時(shí)，都會(huì)造成較大的應(yīng)力集中而引起脆性破壞。5.含鎳低溫鋼焊縫熱處理6.3.5%Ni鋼焊接案例第四節(jié)低合金低溫鋼壓力容器的焊接（1）焊接方法選擇主體A、B類焊縫首選SAW，接管與法蘭C類焊縫選GTAW+SMAW，接管與簡體D類焊縫選SMAW或GTAW+SMAW，塔盤支承圈與主體角焊縫選GMAW。（2）焊材選擇選擇焊材時(shí)一方面要考慮強(qiáng)度級(jí)別與母材相當(dāng)，更重要的是考慮低溫沖擊性能與母材相當(dāng)，采用焊材如下：SMAW選用E7018-C2L??4.0mm,SAW選用E7PIS-ENi3??3.2mm，GTAW選用ER8OS-Ni3ф2.4mm,GMAW*EAJHS06Mn35DRф1.2mm。（3）制造過程控制要點(diǎn)1）下料及坡口加工。2）焊前預(yù)熱及層溫控制。3）焊接總體要求。4）清根要求。5）焊縫成形要求。6）氣體保護(hù)焊焊接。第四節(jié)低合金低溫鋼壓力容器的焊接7）產(chǎn)品總體焊接質(zhì)量。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接一、壓力容器用不銹鋼種類及組織特點(diǎn)1.不銹鋼種類及用途2.不銹鋼的組織特點(diǎn)3.壓力容器用不銹鋼的使用溫度限制1）鐵索體型鋼板為0°。2）奧氏體-鐵素體型鋼板為-20°C（ASME為-40°C）。3）奧氏體型鋼板使用溫度高于或等于-196°時(shí)，可避免做沖擊試驗(yàn)；使用溫度為-253~-196°時(shí)，由設(shè)計(jì)規(guī)定沖擊試驗(yàn)要求。二、奧氏體不銹鋼的焊接1.奧氏體不銹鋼的類型與應(yīng)用第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接2.奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)（1）裂紋1）焊縫凝固裂紋。2）熱影響區(qū)液化裂紋。3）焊縫金屬液化裂紋。4）再熱裂紋。（2）耐蝕性1）晶間腐蝕：根據(jù)貧鉻理論，在晶間析出碳化鉻，造成晶界貧鉻是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。2）應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）：很多奧氏體不銹鋼對(duì)SCC具有固有的敏化傾向，特別在含氯的環(huán)境中，試驗(yàn)證明Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%~12%的不銹鋼在含第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接氯的環(huán)境最容易發(fā)生SCC，而這正是304型、316型不銹鋼Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍。（3）焊接接頭脆化1）焊縫金屬的低溫脆化：對(duì)于奧氏體不銹鋼焊接接頭，耐蝕性或抗氧化性并不總是最為關(guān)鍵的性能，在低溫使用時(shí)，焊縫金屬的塑韌性就成為關(guān)鍵性能，為了滿足低溫韌性的要求，通常希望獲得單一奧氏體組織的焊縫，避免。2）焊接接頭。3.焊接方法與焊接材料選擇（1）焊接方法奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性，幾乎所有的焊接方法都可用于奧氏體不銹鋼的焊接，KHSAW,SMAW,GTAW,FCAW,GMAW.（2）奧氏體不銹鋼焊材選用為保證焊接接頭具有與母材相當(dāng)?shù)哪臀g性、低溫韌性等，需選擇與母材化學(xué)成分相當(dāng)或略高的焊材，力學(xué)性能與母材相當(dāng)，對(duì)于有低溫沖擊要求的焊接接頭需達(dá)到規(guī)定要求，接頭使用性能（如耐蝕性）不能低于母材。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接4.奧氏體不銹鋼焊接要點(diǎn)（1）焊接環(huán)境力提高焊縫的抗熱裂性能和耐蝕性能，焊接時(shí)需在潔凈的環(huán)境中進(jìn)行，避免碳鋼的污染和其他有害元素滲入焊縫。（2）焊接基本要求一般不需要焊前預(yù)熱及后熱，如果沒有應(yīng)力腐蝕或結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性等特別要求時(shí)，也不需要焊后熱處理。（3）焊接操作要點(diǎn)焊接時(shí)需嚴(yán)格控制焊接熱輸入，采用小電流快速焊，采用多層多道排焊，避免擺動(dòng)過寬的焊道，注意填滿弧坑，避免出現(xiàn)弧坑裂紋。三、鐵素體不銹鋼的焊接1.鐵素體不銹鋼的類型及應(yīng)用2.鐵素體不銹鋼的焊接特點(diǎn)（1）馬氏體的影響在通常的熱加工條件下，在高溫形成的奧氏體冷卻至室溫時(shí)一般轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接只有在很慢冷卻時(shí)或在略低于奧氏體固溶線的溫度保溫時(shí)，則高溫奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和碳化物。（2）脆化現(xiàn)象有三種脆化現(xiàn)象影響鐵素體不銹鋼的力學(xué)性能。1）475°C脆化：Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=15%~70%的Fe-Cr合金加熱到425~550°C溫度區(qū)間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重脆化，475°C脆化速度和程度隨鉻含量而變化，高鉻鋼在很短時(shí)間和稍高一些的溫度脆化，而鉻含量最低的不銹鋼如405型和409型不易發(fā)生475°C脆化，對(duì)于低鉻和中鉻鋼引起脆化的時(shí)效時(shí)間一般出現(xiàn)在100h以上，而高鉻鋼在很短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)韌度和延性下降。2）??相脆化：在Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=20%~70%的鐵鉻合金中，??相脆化是由于加熱到500~800°C溫度區(qū)間停留而形成的，就像475°C脆化一樣，鉻含量越高對(duì)??相形成越敏感，形成速度也越快。3）高溫脆化：高溫脆化是在高于熔點(diǎn)70%的溫度停留而發(fā)生的治金變化所引起的，一般在焊接過程中發(fā)生，從高溫冷卻時(shí)富鉻碳化物和復(fù)化物析出對(duì)高溫脆化產(chǎn)生顯著影響，因而高水平的Cr、C、N和O的含量使高溫脆化現(xiàn)象變嚴(yán)重。（3）焊接接頭的晶間腐蝕對(duì)于普通鐵素體不銹鋼，高溫加熱的晶間腐蝕敏感性的影響與奧氏體第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接不銹鋼不同，把普通鐵素體不銹鋼加熱至950°C以上冷卻，則產(chǎn)生晶間敏化，而在700~850°C進(jìn)行短時(shí)保溫退火處理則敏化消失，加熱溫度越高，敏化程度越大。3.鐵素體不銹鋼焊接方法、焊材選擇及工藝措施（1）焊接方法常用焊接方法GTAW、SMAW、FCAW、GMAW。（2）焊材選擇鐵素體不銹鋼焊材基本上有三類，即成分基本與母材匹配的焊材、奧氏體焊材或鎳基合金焊材。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接（3）工藝措施普通鐵素體不銹鋼在焊接過程中，熱影響區(qū)晶粒長大嚴(yán)重，焊接接頭韌性很低，在拘束度大時(shí)易產(chǎn)生焊接裂紋，接頭耐蝕性也嚴(yán)重惡化。四、馬氏體不銹鋼的焊接1.馬氏體不銹鋼類型2.馬氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)3.焊接方法與焊接材料的選擇（1）焊接方法常用SMAW、GTAW、FCAW、GMAW來焊接馬氏體不銹鋼。（2）焊接材料的選擇對(duì)于Cr13型馬氏體不銹鋼總體來看焊接性較差，因此除采用與母材化學(xué)成分、力學(xué)性能相當(dāng)?shù)耐馁|(zhì)焊接材料外，對(duì)于碳含量較高的馬氏體不銹鋼，或在焊前預(yù)熱、焊后熱處理難以實(shí)施以及接頭拘束度較大的情況下，也常采用奧氏體型的焊接材料，以提高焊接接頭的塑韌性，防止焊接裂紋的發(fā)生。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接4.馬氏體不銹鋼焊接要點(diǎn)（1）預(yù)熱與后熱預(yù)熱溫度一般在100~350°C，預(yù)熱溫度主要隨碳含量增加而提高，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.05%時(shí)，預(yù)熱溫度為100~150°C；C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.05%~0.15%時(shí)，預(yù)熱溫度200~250°C；C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)>0.15%時(shí)，預(yù)熱溫度300~350°C。（2）焊后熱處理為改善焊接接頭塑、韌性和耐蝕性，焊后熱處理溫度一般為650~750°C，保溫時(shí)間按1h/25mm計(jì)。五、雙相不銹鋼的焊接第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接1.雙相不銹鋼的特點(diǎn)及應(yīng)用2.雙相不銹鋼的組織特點(diǎn)3.雙相不銹鋼焊接治金（1）凝固模式所有雙相不銹鋼都凝固生成鐵素體，而在凝固終了時(shí)得到全鐵素體組織。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接（2）氮的作用所有現(xiàn)代雙相不銹鋼都有意加入氮，以提高強(qiáng)度、改善耐點(diǎn)蝕能力和縫隙腐蝕能力。（3）析出反應(yīng)及中溫脆化1）析出反應(yīng)。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接2）475°C脆化。3）??相形成。（4）裂紋雙相不銹鋼具有良好的焊接性，它既不像鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)易脆化，也不像奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生焊接熱裂紋，但由于它有大量的鐵素體，當(dāng)剛性較大或焊縫氫含量較高時(shí)，有可能產(chǎn)生氫致冷裂紋，因此嚴(yán)格控制氫的來源是非常重要的。（5）控制鐵素體-奧氏體的平衡1）焊縫及母材成分的影響。2）熱輸入和冷卻速度的影響。熱輸入過大、冷卻速度過慢會(huì)形成鐵素體含量低的組織，熱輸入過小、冷卻速度過快會(huì)在熔合線附近形成鐵素體含量高的HAZ組織。4.焊接方法與焊接材料選擇（1）焊接工藝方法常用焊接方法如GTAW、SMAW、SAW都可以用來焊接雙相鋼，甚至GMAW也可以用來焊接雙相鋼。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接（2）雙相不銹鋼焊材選用焊接材料的選擇一是要考慮基本的化學(xué)成分與母材相當(dāng)，力學(xué)性能相當(dāng)；二是考慮對(duì)焊縫有特殊要求的接頭如低溫沖擊、耐蝕性、鐵素體含量的控制比例等符合設(shè)計(jì)要求，并達(dá)到與母材相當(dāng)?shù)男阅苤笜?biāo)。5.雙相不銹鋼的焊接要點(diǎn)1）常用的Gr22（S32205、S31803）型普通雙相鋼具有良好的焊接性，其焊縫及熱影響區(qū)焊接冷裂紋敏感性較小，因此焊前不需要預(yù)熱，焊后不需熱處理，焊接時(shí)控制熱輸人不可過大也不可過小，第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接一般控制在10~25kJ/cm，焊接時(shí)采用多層多道焊，控制層間溫度不超過150°C，就能防止焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)晶粒粗大的單相鐵素體組織及焊縫的脆化，保證接頭的力學(xué)性能和耐蝕性。2）對(duì)于超級(jí)雙相鋼Cr25（S32750）型，其抗點(diǎn)蝕指數(shù)大于40，具有良好的抗點(diǎn)蝕性能，與普通雙相鋼相比焊接時(shí)同樣具有良好的焊接性能，焊接不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，但由于合金含量較高，在600~1000°C范圍內(nèi)加熱時(shí)，焊接熱影響區(qū)及多層多道焊時(shí)焊縫金屬易析出。3）特別要求。6.耐蝕性（1）應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）絕大多數(shù)雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更優(yōu)良的耐蝕性，由于Ni含量低、Cr含量高，雙相不銹鋼在含氯化物的環(huán)境中抗SCC能力特別強(qiáng)，S32205鋼抗SCC能力優(yōu)于S32304鋼，而S32750幾乎對(duì)SCC不敏感。（2）點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是局部的表面侵蝕，很快長成深孔，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害結(jié)構(gòu)的完整性。第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接7.雙相不銹鋼的熱處理8.案例分析第五節(jié)不銹鋼壓力容器的焊接第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接一、鎳及鎳合金的焊接1.鎳及鎳合金的性能、分類和用途及耐蝕性（1）性能鎳基耐蝕合金具有獨(dú)特的物理、力學(xué)性能和耐蝕性，能夠在低溫下使用又能在接近1200C°的高溫下使用，具有良好的高溫和低溫力學(xué)性能。（2）分類1）按化學(xué)成分分類：鎳及鎳合金包括工業(yè)純鎳和鎳合金，鎳合金包括鎳基合金和鐵鎳基合金。2）按使用性能分類：分為耐蝕合金、高溫合金，壓力容器用的鎳合金僅限于耐蝕合金，而不采用主要用于航空航天中高熱強(qiáng)性能的高溫合金，盡管許多耐蝕合金也有很好的耐高溫性能。3）按合金的強(qiáng)化類型分類：有固溶強(qiáng)化型和析出強(qiáng)化型兩類，壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中基本采用固溶強(qiáng)化型鎳合金。4）按主要合金化體系分類：分工業(yè)純鎳、鎳銅合金、鎳鉻合金、鎳鉬合金、鎳鉻鉬合金、鐵鉻合金等。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接（3）用途及耐蝕性1）商用純鎳合金：是指Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99%的合金，如UNSNO2200、N02201，力學(xué)性能好，尤其塑韌性好，主要用于食品加工設(shè)備、處理苛性堿設(shè)備、化學(xué)品運(yùn)輸容器、耐海水腐蝕設(shè)備等。2）固溶強(qiáng)化合金：通過添加Cr、Fe、Mo、W、Cu等可提供奧氏體組織固溶強(qiáng)化的合金元素進(jìn)行強(qiáng)化，大多數(shù)固溶強(qiáng)化合金以固溶退火狀態(tài)進(jìn)行供貨。①Ni-Cu合金：Ni-Cu合金兼?zhèn)銫u和Ni的耐蝕性，在還原性介質(zhì)中比Ni耐蝕，在氧化性介質(zhì)中比Cu耐蝕，Ni-Cu合金在大氣中具有極好的耐蝕性，并在多數(shù)水腐蝕情況下耐蝕性能極佳，對(duì)苛性堿、鹽酸、氫氟酸耐腐蝕，但對(duì)濃硫酸、濃硝酸不耐腐蝕。②Ni-Cr、Ni-Cr-Fe合金：Inconel600（UNSN06600）是應(yīng)用最廣泛的鎳基合金，它具有耐蝕、耐熱和抗氧化能力且易加工、焊接等特點(diǎn)，在大氣、水和蒸汽中耐蝕性極佳。3Ni-Cr-Mo合金：常用的材料有UNSNO6625、UNSN10276（哈氏C-276），是應(yīng)用廣泛的鎳鉻鉬合金，在氧化性酸和還原性酸的混合酸中、在濕氯和含氯的水溶液中均具有良好的耐蝕性。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接④Ni-Fe-Cr合金：常用的鐵鎳基耐蝕合金有UNSN08800（800）、N08810（800H），具有抗氧化性介質(zhì)腐蝕、高溫下抗?jié)B碳性良好、熱強(qiáng)度高等特點(diǎn)，用于熱交換器、加熱管、爐管等耐熱構(gòu)件等。⑤Ni-Mo合金：常見的有哈氏B3（UNSN10675），鎳鉬合金主要用于還原性的強(qiáng)酸介質(zhì)中，如各種溫度和濃度下未充空氣的鹽酸、100°C以下各種濃度未充空氣的硫酸、10%~50%的未充空氣的醋酸等，不宜用于氧化性介質(zhì)。2.鎳及鎳合金物理治金和力學(xué)性能3.鎳及鎳合金的焊接特點(diǎn)1）鎳與鐵、銅、鉻在高溫下可以相互無限溶解，因而鎳及鎳合金和低碳鋼、低合金鋼、奧氏體鋼、銅及銅合金較易進(jìn)行異種材料的熔焊。2）易形成熱裂紋。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接①熔合區(qū)凝固裂紋。②HAZ液化裂紋。③高溫失塑裂紋，也稱為延性下降裂紋，是由于晶粒邊界的滑移或分離及高溫下延性耗盡所引起的HAZ或焊縫金屬中獨(dú)特的開裂形式。3）鎳及鎳合金液態(tài)金屬流動(dòng)性差，焊縫熔深淺，這是鎳基合金固有的特性，鎳基合金焊縫金屬不像鋼焊縫金屬容易潤濕展開，即使增大焊接電流也不能改善金屬的流動(dòng)性，反而會(huì)增大熱裂紋的敏感性，而且使焊縫金屬中的脫氧劑蒸發(fā)出現(xiàn)氣孔。4.常用焊接方法的焊接工藝特點(diǎn)（1）焊條電弧焊（SMAW）由于鎳基耐蝕合金的熔深更淺及液態(tài)焊縫的流動(dòng)性差，在焊接過程中須嚴(yán)格控制焊接參數(shù)的變化，宜采用直流反接平位焊。（2）鎢極氬弧焊（GTAW）GTAW廣泛應(yīng)用于鎳基耐蝕合金的焊接，特別適用于薄板、小截面、打底焊道的焊接。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接（3）熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）一般采用Ar或Ar+He進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)不同的熔滴形式采用不同的保護(hù)氣體。（4）等離子焊（PAW）PAW2.5~8mm厚的鎳基耐蝕合金能得到質(zhì)量滿意的接頭，而且利用小孔法的單道焊更為有效，采用Ar或Ar+H2的混合氣作為等離子氣和保護(hù)氣體，在Ar中加入H2增加電弧能量。（5）埋弧焊（SAW）埋弧焊使用的焊絲與氣體保護(hù)焊絲一樣，焊劑在焊接過程中不滲合金。5.鎳及鎳合金焊材選擇原則第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接6.鎳基耐蝕合金的焊接要點(diǎn)（1）煤件清理焊件表面的清潔性是成功焊接鎳基耐蝕合金的一個(gè)重要要求，制造過程中所用的一些材料如油脂、漆、標(biāo)記用蠟筆或墨水、切削液等含有害元素S、P、Pb、Sn、Zn、Sb、As等，這些元素與Ni形成低熔點(diǎn)共晶物，會(huì)增加鎳基耐蝕合金的熱裂紋傾向，因此在焊前必須完全清除這些雜質(zhì)，清理范圍至少為坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)。（2）合適的熱輸入焊接時(shí)采用過大的熱輸入對(duì)鎳基耐蝕合金可能產(chǎn)生不利影響，在熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生一定程度的退火和晶粒長大、偏析、碳化物沉淀或其他的有害冶金現(xiàn)象，引起熱裂紋或降低耐蝕性。（3）預(yù)熱和后熱處理鎳基耐蝕合金不需要焊前預(yù)熱，但當(dāng)母材溫度低于15°C時(shí)，應(yīng)對(duì)接頭兩側(cè)進(jìn)行去濕氣加熱，溫度為15~20°C即可，在大多數(shù)情況下，預(yù)熱溫度和層間溫度應(yīng)較低，以避免母材過熱。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接（4）控制層間溫度鎳基合金焊接過程中一般控制層間、道間溫度不超過150°C，過高的層間溫度易引起晶粒粗大導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。（5）耐蝕性對(duì)于大多數(shù)鎳基耐蝕合金來說，焊后對(duì)耐蝕性并沒有多大的影響，通常選擇與母材合金成分相當(dāng)?shù)奶畛浣饘伲员ＷC焊接接頭的耐蝕性與母材相當(dāng)。7.案例分析二、鈦及鈦合金的焊接1.鈦及鈦合金的應(yīng)用2.鈦的物理性能和化學(xué)性能3.鈦及鈦合金的種類4.鈦及鈦合金的性能特點(diǎn)和焊接特點(diǎn)第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接1）鈦比鋼、鋁、銅、鎳等材料屈強(qiáng)比高，鈦的規(guī)定殘余伸長應(yīng)力與彈性模量的比值大，鈦在切削加工中會(huì)產(chǎn)生變形硬化，在冷成形時(shí)零件內(nèi)部存在較大的應(yīng)力，過量冷成形會(huì)導(dǎo)致工件開裂，鈦冷成形時(shí)回彈量為不銹鋼的2~3倍。2）焊接變形大。3）鈦易受氣體等雜質(zhì)污染而脆化。4）鈦和鋼不能直接熔焊，在襯鈦層和鈦鋼復(fù)合板焊接時(shí)，應(yīng)絕對(duì)避免鋼層熔入鈦焊縫。5）焊接接頭晶粒易粗化。6）易產(chǎn)生氣孔。7）易形成冷裂紋。5.鈦及鈦合金焊接環(huán)境要求6.焊接方法第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接7.焊接材料（1）焊絲選擇原則采用與母材化學(xué)成分相當(dāng)?shù)拿翰?，其中焊絲中氮、氧、碳、氫、鐵等雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)含量上限值應(yīng)低于母材中雜質(zhì)的上限值。（2）焊接氣體GTAW時(shí)采用氬氣純度不應(yīng)低于99.997%，露點(diǎn)不應(yīng)高于-50°C；PAW時(shí)采用70%Ar+30%He等離子氣及氬氣純度不應(yīng)低于99.999%的保護(hù)氣。（3）鎢極選擇含氧化物的鎢極如針鎢極（AWSEWTh-2）或鑭鎢極（AWSEWLa-1.5），以提高第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接起弧和載弧能力，電極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小選擇，電極端部應(yīng)打磨為圓錐形。8.焊接要求（1）焊前準(zhǔn)備1）接頭形式及加工。坡口宣采用機(jī)加工方法，加工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑，不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色，坡口表面應(yīng)呈銀白色。2）焊前清理。3）氣體保護(hù)措施。（2）焊接要點(diǎn)焊接時(shí)如果鎢極碰到了焊縫金屬應(yīng)立即停焊，打磨去除夾鎢層后再施焊，必要時(shí)修磨鎢極尖端后再焊。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接9.鈦及鈦合金熱處理10.焊接缺陷（1）氣孔材料及表面處理不到位會(huì)引起氣孔，因此焊前及層間清理非常重要。（2）裂紋雖然多種因素能引起裂紋，但實(shí)際生產(chǎn)中裂紋并不多見，焊接保護(hù)不良、焊縫變脆會(huì)引起焊接熱應(yīng)力裂紋。（3）夾鎢操作不當(dāng)可能會(huì)產(chǎn)生夾鎢。（4）保護(hù)不良引起的缺陷保護(hù)不良時(shí)，氧、氮等進(jìn)入焊縫及近縫區(qū)引起治金質(zhì)量變壞，焊縫及近縫區(qū)顏色是效果的標(biāo)志。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接三、鋯及鋯合金的焊接1.鋯及鋯合金的用途2.鋯及鋯合金的物理和化學(xué)性能3.鋯制壓力容器的材料特點(diǎn)4.鋯板材成形及熱處理5.鋯及鋯合金的焊接性6.鋯及鋯合金的焊接方法及焊材選擇7.鋯的焊接要求第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接四、鋁及鋁合金的焊接1.鋁及鋁合金焊接特點(diǎn)2.焊接方法3.焊接材料（1）焊材按GB/T3669—2001《鋁及鋁合金焊條》及GB/T10858—2008《鋁及鋁合金焊絲》或ASMESFA-5.10《鋁及鋁合金電極絲、焊絲》選取。（2）保護(hù)氣體鋁及鋁合金采用氣保焊焊接時(shí)只能使用惰性氣體，即氬氣或氦氣，其惰性氣體純度應(yīng)大于99.8%，氮?dú)鈶?yīng)小于0.04%，氧含量小于0.03%，水含量小于0.07%，否則焊縫易出現(xiàn)化合物、電弧不穩(wěn)、飛濺大、氣孔等缺陷。（3）電極鈰鎢極化學(xué)穩(wěn)定性好，陰極斑點(diǎn)小，壓降低，燒損少，易于引弧，電弧穩(wěn)定性好，宜作為焊接用電極。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接4.焊接要點(diǎn)1）焊前預(yù)熱。2）熔化極氬弧焊時(shí)，熔滴過渡方式直接影響焊縫質(zhì)量，采用亞射流過渡焊接鋁及鋁合金，焊接效率高、焊接質(zhì)量更好，焊接電源一般采用直流反接。3）鎢極氬弧焊時(shí)，焊接過程穩(wěn)定、易控制、質(zhì)量好，特別適用于厚度較薄工件，焊接電源常采用交流電源。五、銅及銅合金的焊接1.黃銅的焊接性1）高熱導(dǎo)率的影響。2）熱裂傾向大。3）氣孔。第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接4）接頭性能變化。2.白銅的焊接性3.焊接方法的選擇4.焊接材料（1）焊絲焊接銅及銅合金的煤絲除了要滿足對(duì)焊絲的一般工藝、冶金要求外，最重要的是控制其中雜質(zhì)元素含量和提高其脫氧能力，避免出現(xiàn)熱裂紋和氣孔。（2）GTAW用電極電極一般采用針鎢極（EWTh-2），性能好、壽命長，抗污能力強(qiáng)。（3）保護(hù)氣體不同保護(hù)氣體其電弧特性有明顯不同，氮?dú)夂秃獾墓β史謩e是氬氣的3倍和1.5倍，但氦氣密度小、耗氣量大、成本高，因此大多數(shù)情況下采用氬氣作為焊接黃銅、白銅的保護(hù)氣。5.焊接工藝1）采用GTAW焊接黃銅時(shí)，對(duì)于一般部件可不預(yù)熱，大厚部件補(bǔ)焊時(shí)才需預(yù)熱，一般預(yù)熱溫度第六節(jié)有色金屬壓力容器的焊接200°C，如采用Ar+He混合氣可不預(yù)熱。2）采用熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊時(shí)，在氬氣氣氛中，熔滴過渡形式為噴射過渡時(shí)，會(huì)獲得穩(wěn)定的電弧和良好的焊縫成形。3）嚴(yán)格限制銅中的雜質(zhì)含量，通過焊絲中加入的硅、錳、磷等合金元素，能增加對(duì)焊縫的脫氧能力。采取選用能獲得a+??組織的焊絲等措施，可以防止焊接接頭裂紋與減少氣孔。4）控制焊后冷卻速度，防止焊接變形。第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接一、異種鋼焊接概述及其焊接特點(diǎn)1.接頭存在化學(xué)成分的不均勻性2.接頭熔合區(qū)組織和性能的不穩(wěn)定性3.焊后熱處理是較難處理的問題二、異種鋼焊接工藝1.焊接方法的選擇2.焊接材料的選擇1）保證異種鋼接頭設(shè)計(jì)所需要的性能，如焊縫金屬的力學(xué)性能、耐熱性能、耐蝕性等其他性能不低于母材中性能要求較低一側(cè)的指標(biāo)。2）對(duì)于金相組織差別比較大的異種鋼接頭，如珠光體-奧氏體異種鋼接頭，必須充分考慮填充金屬第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接受到稀釋后，焊接接頭性能仍能滿足使用要求，須選擇合金含量較高的焊材。3）在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋等缺陷的前提下，當(dāng)不可能兼顧焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇塑性好的填充金屬。4）焊接材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)易得，并具有良好的工藝性能，焊縫成形美觀。3.焊接參數(shù)4.預(yù)熱及焊后熱處理（1）預(yù)熱對(duì)于珠光體、貝氏體、馬氏體類異種鋼的焊接，預(yù)熱是降低淬硬裂紋傾向的重要工藝手段，預(yù)熱溫度根據(jù)淬硬傾向大的鋼種而定。（2）焊后熱處理對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊后熱處理的目的是改善接頭的組織和性能，消除部分殘余應(yīng)力，并促使焊縫金屬中氫的逸出。三、異種鋼之間的焊接特點(diǎn)第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接1.不同珠光體鋼的焊接（1）焊材選擇對(duì)于P-No.1不同組別之間、P-No.1+P-No.3之間宜選用與合金含量較低一側(cè)的母材相匹配的焊材進(jìn)行焊接，并保證接頭抗拉強(qiáng)度不低于兩種材料中標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的較低者。（2）預(yù)熱珠光體鋼的碳當(dāng)量是評(píng)價(jià)其淬硬及脆化傾向的重要指標(biāo)，也是決定該類異種鋼焊接接頭是否需要預(yù)熱、預(yù)熱溫度高低的依據(jù)。（3）焊后熱處理對(duì)珠光體鋼焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理的目的是改善焊縫金屬及近縫區(qū)的組織和性能，消除厚度較大構(gòu)件中的殘余應(yīng)力，防止產(chǎn)生冷裂紋。2.不同奧氏體不銹鋼之間的焊接（P-No.8）（1）常用材料SA-240304系列、SA-240316系列、SA-240310S系列。奧氏體不銹鋼焊接時(shí)可能出現(xiàn)的問題在不同奧氏體鋼組合焊時(shí)也同樣存在，因此焊接時(shí)需要采取限制熱輸入及高溫停留時(shí)間、添加穩(wěn)定化元素等措施，以防止產(chǎn)生熱裂紋、晶間腐蝕和。第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接（2）焊材選擇根據(jù)母材化學(xué)成分選擇焊材，需嚴(yán)格控制焊縫金屬碳含量和S、P等雜質(zhì)。1）當(dāng)材料有熱處理要求或在高溫環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，焊材熔敷金屬中鐵素體含量應(yīng)控制在10FN以下，鐵素體測量應(yīng)在熱處理前進(jìn)行。2）當(dāng)采用奧氏體不銹鋼FCAW焊絲，設(shè)備運(yùn)行工現(xiàn)在538°C以上時(shí)，熔敷金屬中Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得超過0.002%，且最大鐵素體含量為9FN。3）當(dāng)焊接含穩(wěn)定化元素（如321類、347類和316Cb）的厚壁鍛件時(shí)，需控制焊接熱輸入和鍛件的晶粒度，以降低產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。3.珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接（P-No.1~P-No.5+P-No.6,P-No.7，P-No.8）（1）焊接特點(diǎn)由于珠光體與奧氏體在化學(xué)成分、金相組織、物理性能及力學(xué)性能等方面有較大差異，在焊接時(shí)會(huì)引起一系列困難，保證焊接質(zhì)量，須考慮以下幾點(diǎn)：1）焊縫金屬的稀釋。第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接2）熔合邊界的過渡區(qū)。3）接頭殘余應(yīng)力。（2）焊材選擇原則1）當(dāng)設(shè)計(jì)溫度不超過315°C時(shí)，可選擇E309或E309L類的焊材。2）當(dāng)設(shè)計(jì)溫度大于315°C時(shí)，一般需選用鎳基焊材，選擇鎳基合金是基于其線膨脹系數(shù)介于碳鋼與不銹鋼之間，且鎳基合金與碳鋼及不銹鋼相容，有益于防止工作中產(chǎn)生蠕變破壞。3）E310系列的焊材和ERNiCrFe-6焊材不允許使用。第七節(jié)壓力容器中異種鋼的焊接（3）焊接工藝1）焊接方法。2）焊接工藝要點(diǎn)。3）對(duì)于線膨脹系數(shù)差異較大、接頭拘束度大或需要焊后進(jìn)行熱處理的異種鋼焊縫，經(jīng)常采用圖10-19所示預(yù)堆邊的方法來降低熱處理過程中對(duì)接頭的破壞。4.不同鐵素體-馬氏體不銹鋼的焊接第八節(jié)復(fù)合板的焊接一、不銹鋼-鋼復(fù)合板、鎳-鋼復(fù)合板、銅-鋼復(fù)合板的焊接1.一般原則2.焊接方法及焊接材料選擇原則3.復(fù)合板覆層焊接對(duì)焊工的要求4.復(fù)合板焊接工藝要點(diǎn)（1）坡口形式對(duì)接接頭坡口形式見NB/T47015—2011中的附錄B。（2）焊接要點(diǎn)1）一般情況下先焊基層再焊覆層，焊接基層時(shí)避免將基層焊縫金屬第八節(jié)復(fù)合板的焊接熔敷到覆層焊縫中，以防止焊縫金屬發(fā)生脆化或產(chǎn)生裂紋。2）對(duì)于基層焊接需要預(yù)熱的焊縫，焊接過渡層前也需要進(jìn)行預(yù)熱，耐蝕層的焊接不需要預(yù)熱，還應(yīng)控制層間溫度不宜太高。3）對(duì)于覆層計(jì)入強(qiáng)度的復(fù)合板設(shè)備，焊接工藝評(píng)定應(yīng)采用復(fù)合板進(jìn)行評(píng)定，不能采用基層對(duì)接加堆焊。（3）特殊節(jié)點(diǎn)的處理1）無法進(jìn)行雙面焊的復(fù)合板接頭。第八節(jié)復(fù)合板的焊接2）復(fù)合板或堆焊件與純不銹鋼或鎳基合金對(duì)接焊縫的處理。5.復(fù)合板的熱處理（1）不銹鋼-鋼復(fù)合板熱處理不銹鋼復(fù)合板如果因基層厚度超標(biāo)或特殊工況需要對(duì)焊縫進(jìn)行消應(yīng)力熱處理時(shí)，對(duì)于覆層有耐腐蝕要求的，需要考慮熱處理對(duì)覆層性能的影響。第八節(jié)復(fù)合板的焊接第八節(jié)復(fù)合板的焊接（2）鎳-鋼復(fù)合板材料的熱處理壓力容器中鎳-鋼復(fù)合板往往由于基層原因需要在焊接后進(jìn)行消應(yīng)力熱處理，但不合理的熱處理工藝會(huì)對(duì)不同基合金的耐蝕性能造成一定程度的破壞。6.鎳-鋼復(fù)合板熱處理案例二、鈦/鋯-鋼復(fù)合板的焊接1.材料要求第八節(jié)復(fù)合板的焊接2.鈦/鋯-鋼復(fù)合板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第八節(jié)復(fù)合板的焊接3.鈦/鋯-鋼復(fù)合板容器的總體制造順序（1）下料及坡口加工鈦/鋯復(fù)合板可采用水下切割，覆層朝上。切割后去除坡口表面熔渣等。（2）成形封頭及筒體成形時(shí)注意對(duì)覆層的防護(hù)。（3）焊接先焊基層焊縫，基層焊縫焊接完畢后進(jìn)行無損檢測，并檢測焊縫周邊復(fù)合板是否有分層。（4）熱處理對(duì)設(shè)備有熱處理要求的，所有與基層焊接的部件焊接完畢后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行熱處理。（5）墊板/蓋板安裝及內(nèi)件組裝熱處理且相應(yīng)的無損檢測合格后，安裝鈦/鋯墊板、蓋板，然后進(jìn)行墊板、蓋板之間的焊接。（6）檢漏試驗(yàn)鈦/鋯墊板、蓋板組裝完畢后，對(duì)每條焊縫逐條進(jìn)行氦檢漏。（7）水壓試驗(yàn)所有基層、覆層焊接完畢后，按設(shè)計(jì)圖樣要求的壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)。（8）熱氣循環(huán)試驗(yàn)對(duì)有熱氣循環(huán)試驗(yàn)要求的設(shè)備進(jìn)行熱循環(huán)。（9）焊縫檢測再次對(duì)覆層焊縫進(jìn)行無損檢測。第八節(jié)復(fù)合板的焊接4.鈦/鋯-鋼復(fù)合板的焊接（1）基層焊接按相應(yīng)基層的焊接方法及要求進(jìn)行基層的焊接，注意基層焊接前對(duì)覆層的保護(hù)，避免基層焊縫熔到覆層。（2）鈦/鋯覆層墊板、蓋板的焊接采用GTAW，焊材選用與覆層化學(xué)成分相當(dāng)?shù)膶Ｓ煤附z，焊接時(shí)采用較小的焊接熱輸入，焊接墊板時(shí)避免將焊縫熔到基層上，必要時(shí)背面通氬氣保護(hù)避免氧化。（3）鈦/鋯復(fù)合板的焊接焊接時(shí)要做好焊縫的保護(hù)，使焊縫無氧化，焊縫顏色符合圖10-16中的合格標(biāo)準(zhǔn)。（4）鈦-鋼/鋯-鋼之間的焊接由于鈦/鋯與鋼互不相熔，因此鈦-鋼/鋯-鋼之間只能采用銀釬焊進(jìn)行密封焊，銀釬焊可采用GTAW，焊絲采用專用的銀焊絲。5.鈦/鋯-鋼復(fù)合板成形過程熱處理（1）復(fù)合板的消應(yīng)力鈦、鋯復(fù)合板采用爆炸復(fù)合方法，當(dāng)基層為碳素鋼或低合金鋼時(shí)，爆炸復(fù)合后第八節(jié)復(fù)合板的焊接可在540~600°C下進(jìn)行2~4h的消應(yīng)力熱處理；當(dāng)基層為不銹鋼時(shí)，應(yīng)根據(jù)壓力容器對(duì)不銹鋼的耐品間腐蝕要求考慮熱處理工藝。（2）成形后的消應(yīng)力鈦/鋯-鋼復(fù)合板封頭需熱成形時(shí)，成形溫度要兼顧鋼層與覆層的性能而定，其加熱溫度不應(yīng)超過800°C。（3）設(shè)備焊后消應(yīng)力鈦/鋯-鋼復(fù)合板制造完畢后，如果基層需要熱處理，則在覆層墊板、蓋板安裝前對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體熱處理，熱處理工藝的制訂需同時(shí)考慮覆層和基層材料的性能，對(duì)于碳素鋼或低合金鋼的鈦/鋯-鋼復(fù)合板，一般采用降低溫度延長時(shí)間的工藝，熱處理溫度一般為540~600°C。第九節(jié)壓力容器的堆焊1.概述2.堆焊類型（1）耐蝕堆焊為了防止腐蝕而在工作表面上熔敷一定厚度具有耐蝕性能金屬層的焊接方法，壓力容器上的堆焊主要是耐蝕堆焊。（2）耐磨堆焊為了減輕工作表面磨損和延長其使用壽命而進(jìn)行的堆焊。（3）增厚堆焊為了恢復(fù)或達(dá)到工件所要求的尺寸，需熔敷一定厚度金屬的焊接方法，多屬于同質(zhì)材料之間的焊接。（4）隔離層堆焊在焊接異種金屬材料或有特殊性能要求的材料時(shí)，為了防止母材金屬對(duì)焊縫金屬的不利影響，或因熱處理方面的考慮，以保證接頭性能和質(zhì)量，而預(yù)先在母材（或坡口表面）熔敷一定成分的金屬隔離層。3.堆焊方法第九節(jié)壓力容器的堆焊（1）焊條電弧焊堆焊1）特點(diǎn)：設(shè)備簡單，適用性強(qiáng)，但稀釋率高，堆焊質(zhì)量受焊工操作技術(shù)影響較大，適用于小批量和不規(guī)則工件，如復(fù)合板壓力容器中接管與殼體D類焊縫覆層的堆焊及其他不易采用自動(dòng)堆焊的位置等。2）焊接位置：堆焊盡量采用平焊位置，不銹鋼焊材及鎳基焊材不宜采用立焊位置，立焊與平焊位置相比，稀釋率高、成形差，為得到合格的化學(xué)成分所需堆焊的厚度較厚。（2）鶴極氬弧堆焊鈣極氬弧堆焊可見度好，堆焊層厚度易控制，電弧穩(wěn)定、飛濺少，質(zhì)量優(yōu)良，稀釋率較焊條電弧焊要低，但堆焊效率較低。（3）埋弧堆焊埋弧堆焊機(jī)械化程度高，分為單絲、多絲、單帶極、多帶極埋弧堆焊，其中應(yīng)用最多的是單帶極埋弧堆焊，可用于大面積設(shè)備內(nèi)壁耐蝕堆焊。（4）電渣堆焊電渣堆焊是利用導(dǎo)電熔渣的電阻熱來熔化堆焊材料和母材的堆焊過程。第九節(jié)壓力容器的堆焊4.堆焊合金與堆焊工藝（1）鉻鎳奧氏體不銹鋼的堆焊化工設(shè)備上常采用鉻鎳奧氏體不銹鋼作為堆焊金屬，它具有優(yōu)良的耐蝕性。1）堆焊方法選擇：根據(jù)所需要的堆焊厚度、達(dá)到所要求合金成分的最小厚度及堆焊位置來選擇堆焊方法。2）堆焊焊材及工藝：過渡層焊材的選擇要考慮到稀釋的影響，需采用高鉻鎳的25-13型（E309）或26-12（E309MoL）型不銹鋼焊材。3）鐵素體含量要求：對(duì)于有熱處理要求的不銹鋼堆焊，面層鐵素體含量應(yīng)控制在3FN~10FN，對(duì)于E347類的焊材，堆焊后鐵素體含量為5FN~11FN。4）預(yù)熱及層間溫度：對(duì)基層厚度大于32mm或標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)基層進(jìn)行焊前預(yù)熱的材料，在堆焊過渡層前需進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度根據(jù)基層的材料和厚度而定。5）堆焊后熱處理：如果堆焊后需進(jìn)行熱處理，熱處理工藝的制訂應(yīng)考慮熱處理溫度對(duì)堆焊層耐蝕第九節(jié)壓力容器的堆焊性能的影響，應(yīng)根據(jù)圖10-23來制訂合理的熱處理工藝。（2）鎳基合金的堆焊最常用的鎳基堆焊金屬有N06625、N10276，焊接方法常采用SMAW、GTAW及ESW進(jìn)行堆焊。1）堆焊時(shí)要嚴(yán)格控制焊接熱輸入和層間溫度，采用小的焊接熱輸入快速焊，避免擺動(dòng)過寬的