焊接专业压力容器制造_毕业设计论文.doc

四川化工职业技术学院毕业设计（论文）题 目 压力容器结构与制造 系 （部） 机械工程系 专 业 焊接技术及自动化 指导教师 作 者 完成日期 2011/4/27 目录目录2摘要3引言3第一章 压力容器介绍31.1 定义：31.2 压力容器的结构特点31.3 压力容器的分类31.4我国分类31.5压力等级划分31.6多腔压力容器分类31.7 压力容器标准3第二章 压力容器结构与焊接32.1 压力容器焊接接头分类及形式32.1.1 焊接接头分类32.1.2接头形式32.2 压力容器焊接结构设计的基本原则32.3压力容器焊接性分析32.3.1压力容器焊接性32.3.2压力容器用低合金高强钢焊接要点32.3.3 压力容器用耐热钢焊接要点32.3.4 低温钢压力容器的焊接32.4焊缝坡口32.4.1坡口的选择32.5焊接方法的选择32.6 焊缝表面的形状尺寸及外观要求33.1 焊接材料33.1.1 焊接材料选用原则33.1.2 一般要求33.1.3 常用钢号推荐选用的焊接材料压力容器的选材原理33.1.4 压力容器材料的种类33.2 焊接工艺评定33.3 焊工要求33.4 施焊环境33.5焊前准备33.5.1压力容器制造工艺流程33.5.2 坡口制备33.5.3 组对定位33.5.4 预热33.5.5后热33.6封头制备33.6.1封头制造工艺流程33.7 筒体制备33.7.1卷制筒节的制造工艺流程33.7.2 圆筒和壳体33.8 法兰和平盖33.8.1 法兰的装配33.8.2壳体上组装人孔与接管33.9 焊接应力及变形33.9.1 变形种类33.9.2 影响变形量的因素33.9.3 减少焊接变形的措施33.10 热 处 理33.10.1 热处理条件33.10.2 热处理方法33.10.3 试板与试样的热处理33.11 无损检测33.11.1射线照相探伤法33.11.2超声波探伤法33.11.3磁粉探伤33.11.4渗透探伤33.11.5 100%RT和UT的检测范围33.12 焊接返修33.12.1 焊缝返修要求33.12.2 碳弧气刨操作33.13压力试验和气密性试验33.13.1压力试验33.14 压力容器涂装的规定3第四章 压力容器安全技术管理34.1 压力容器事故率高的原因34.2 技术条件34.3 使用管理34.4 提高压力容器安全技术竹理的有效措施3第五章 煤气分离器制造工艺35.1 焊接选材35.2 煤气分离器的焊接35.2.1 封头的焊接35.2.2 筒体的焊接3结论3致谢3参考文献3摘要随着科学技术的进步和工业生产的发展，特别是国民经济领域持续稳定的发展，压力容器已在石油、化工、轻工、医药、环保、冶金、食品、生物工程、及国防等工业领域以及人们日常的生活中得到广泛的应用，且数量日益增大，大容积的设备也越来越多。石油、化工、医药等产品是按照一定的工艺过程，在一定的条件下利用与之相匹配的机械设备生产出来的。例如，生产尿素就需要与之配合的合成塔、换热器、分离器、反应器、储罐等压力容器；加工原油就需要与原油生产工艺配套的精馏塔、换热器、加热炉等压力容器；此外用于精馏、解析、吸收、萃取等工艺的各种塔类设备也为压力容器；用于流体加热、冷却、液体气化、蒸汽冷凝及废热回收的热交换设备仍属于压力容器；石油化工中三大合成材料生产中的聚合、加氢、裂解等工艺用的反映设备，用于原料、成品及半成品的储存、运输、计量的各种储运设备等都是压力容器。据统计，化工厂中80%左右的设备都是属于压力容器的范畴。压力容器种类多，操作条件复杂，有真空容器，也有高压、超高压设备和核能容器；温度也存在从低温到高温的较大范围，处理的介质大多具有腐蚀性，或易燃、易爆、有毒，甚至剧毒。这种多样性的操作特点给压力容器从选材、制造、检验到使用、维护以至管理等诸方面造成了复杂性，因此压力容器的设计与制造、检验等诸多环节都有着越来越高的要求！化工生产的特殊性决定了压力容器的复杂多样性，压力容器属于特种设备。由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，具有潜在的危险性，一旦发生事故，将会对人民财产、生命造成巨大损失；此外，还具有生产过程复杂，生产装置大型化及生产过程的连续性、自动化程度高等特点。因此，要求压力容器既能满足工艺要求，又能安全可靠运行，同时还要经济合理。本论文以煤气分离器为例，论述了压力容器的结构标准，主要研究了压力容器的焊接工艺、工艺评定、设计与制造。压力容器的制作是一个复杂而又严紧的过程，压力容器的每个部分都需要确定使用的材料与焊接工艺，不可忽视每一个很小的环节。压力容器涉及多个学科， 综合性很强，一台压力容器从参数确定到投入正常使用，要通过很多的环节及相关部门的各类工程技术人员的共同努力才能实现。关键词：压力容器 设计与制造 焊接工艺 结构生产AbstractAlong with the science and technology progress and industrial production, the development of national economy, especially the development of continuous, stable, pressure already in the oil, let device chemical industry, the light industry, pharmaceutical, environmental protection and smelting gold, and foods, biological engineering, and national defense industry and Peoples Daily life are widely used, and the amount is large volume increases day by day, the device will be more and more. Petroleum, chemical, pharmaceutical products according to certain process is under certain conditions using its matching mechanical equipment production comes out. For example, production of urea needs and with synthetic tower, heat exchanger, separator, reactor, tanks, etc pressure vessels; Processing crude oil production technology need and crude distillation, heat exchanger, supporting such pressure vessels; heating Besides used for distillation, analytic, absorption, the extraction process of various tower for pressure vessel equipment; Used for heating, cooling, liquid fluid gasification, steam condensation and heat recovery of heat exchange equipment still belong to pressure vessels; Petrochemical production in the three synthetic materials such as polymerization, hydrogenation, cracking the technology used for raw materials, equipment, reflect the finished and semi-finished products of the storage, transportation and measurement of storage and transportation equipment etc is a pressure vessel. According to the statistics in the chemical industry, 80% of the equipment is to belong to the category of pressure vessels.Pressure vessel, types, operating conditions is complex, has a high voltage vacuum container, also, and ultrahigh-pressure equipment and nuclear containers; Low temperature also exist to high temperature from the wide range of most, processing, or corrosive medium inflammable, explosive, toxic, even poisonous. Such diversity of operating characteristics to pressure vessel inspection from select material, manufacturing, to use, maintenance and management aspects such as the complexity, therefore cause pressure vessel design and manufacturing, inspection, and many other links have higher request!The particularity of chemical production complex diversity, pressure vessel pressure vessel belongs to the special equipment. Because sealing, confined and media and other reasons, easy explosion, burning fire and endanger personnel, equipment and property safety and environmental pollution accidents, is potentially dangerous, once, an accident of peoples property, will be caused heavy loss of life; In addition, still has the production process is complicated, production equipment and the production process of large-scale continuity and advanced in automatization. Therefore, require the pressure vessel can meet the technological requirements, and the safe and reliable operation, but also economic and reasonable.This thesis with gas separator as an example, elaborated the pressure vessel structure standard, mainly studies the pressure vessel welding technology, process evaluation, design and manufacturing. Pressure vessel manufacture is a complicated and latticed process, pressure vessel to every part of the need to make sure that the use of materials and welding technology, every small cannot ignore the link. Pressure vessel involving multiple disciplines, very strong, a pressure vessel integrated parameter determination to input from normal use, through a lot of link and the related departments of all kinds of engineering and technical personnel work together to achieve.Keywords: Pressure vessel Design and manufacturing Welding process Structure production引言压力容器是一种承压设备，一般是指用于一定压力流体的贮存、运输或者是传质、传热、反应的密闭容器。广泛应用于采矿、炼油、冶金、化工、医药等行业以及人民生活的很多方面。随着科学技术的发展，压力容器制造水平越来越高，压力容器涉及多个学科， 综合性很强。石油、化工、医药等产品是按照一定的工艺过程，在一定的条件下利用与之相匹配的机械设备生产出来的。随着科学技术的进步和工业生产的发展，特别是国民经济领域持续稳定的发展， 压力容器已在石油化工轻工医药环保冶金食品生物工程及国防等工业领域以及人们的日常生活中得到广泛应用，且数量日益增大，大容积的设备也越来越多。据统计，化工厂中80%左右的设备都属于压力容器的范畴。工业中的压力容器储罐压力容器涉及多个学科， 综合性很强。压力容器向大型化发压展 随着生产和降低基建投资的需要，便于实现自动化，要求设备大型化，这就意味着压力容器的参数和直径的增加。在工艺要求上也有功能要求和寿命要求。综合性是衡量压力容器优劣的重要指标，经济性不好的容器缺乏市场竞争力，最终会被市场淘汰，即所谓的经济失效，压力容器的经济性主要体现在：1 生产效率高、消耗低； 2 结构合理、制造方便；3 易于运输和安装。压力容器的操作、维护控制要求在我国还没有完全实现自动化，要求设计、制造时做到操作简单、可维护性和可修理性好、便于控制等。在环境保护方面随着人们对环境意识的增强，对压力容器概念有了新的认识，除对传统的破裂、塑性变形、失稳和泄漏等功能失效外，现在又提出“环境失效”，如有害物质泄漏到环境中、无法清除的有害物质、噪音等。因此，压力容器必须考虑这些因素，必要时应增设有泄漏捡漏功能的装置，以满足对环境的需求。压力容器制造的技术水平也越来越高，已逐渐向大型化发展，大型化可以节省材料、降低投资、节约能源、提高生产效率降低生产成本，这同时也导致对压力容器用钢要求日益严格，促使材料发展，在要求钢材强度越来越高时还要提高冶炼技术以降低杂质保证钢材的抗裂性和韧性，这就必须降低焊缝中氢的含量，因此超氢材料的研制和使用受到了容器制造厂家的关注。第一章 压力容器介绍压力容器 英文：pressure vessel，指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。1.1 定义：为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：1.1.1 工作压力大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）); （不含液体静压力）。1.1.2 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m。且容积（V）大于等于0.025立方米，工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L(容积，是指压力容器的几何容积）。1.2.3 盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体.1.2 压力容器的结构特点压力容器最常见的结构形式为圆柱形、球形和圆锥形三种。大多数压力容器是由封头、端盖、筒体和接管等部件组成。压力容器的封头按其外形可分为椭圆形，蝶形和球形三种。厚度在20mm以下的薄壁封头可采用冷冲压或旋压成形制造。20mm以上的壁厚封头一般采用热冲压成型制造。大直径封头可由瓜瓣片和圆顶盖拼焊而成。厚壁容器的顶盖以及热交换器的管板大部分采用大型锻件加工而成。圆柱形筒体和椎体可采用冷卷或热卷成形，也可采用压制成形工艺制造。封头、端盖、筒体（椎体）和接管之间几乎全部用焊接而成。1.3 压力容器的分类压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种。1.3.1.1 按承受压力的等级分为：低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。1.3.1.2 按盛装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。1.3.1.3 压力容器按在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、换1.3.2热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下：1.3.2.1反应压力容器（代号R）：主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等。1.3.2.2 换热压力容器（代号E）：主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等。1.3.2.3分离压力容器（代号S）：主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。1.3.2.4储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，如各种型式的储罐、球罐。在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应当按工艺过程中的主要作用来划分品种。1.4我国分类为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国压力容器安全监察规程中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。压力容器已实施进口商品安全质量许可制度，未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。1.4.1 第三类压力容器具有下列情况之一的，为第三类压力容器： 高压容器； 中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPam3 ）； 中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPam3）； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPam3 ）； 高压、中压管壳式余热锅炉； 中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等； 球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。 低温液体储存容器（容积大于5m3）1.4.2 第二类压力容器具有下列情况之一的，为第二类压力容器：中压容器； 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）； 低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。1.4.3第一类压力容器除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。1.5压力等级划分压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、改造和修理都要受到国家压力容器安全技术监察规程的监察。压力容器的焊接工作有严格的参数，必须遵循国家有关标准、行业标准和专业标准。1.5.1 按压力容器的工作压力p,压力容器可分为低压、中压、高压和超高压容器四类。这四类容器的压力范围规定如下：压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：低压(代号L) 0.1MPap1.6MPa； 中压(代号M) 1.6MPap10.0MPa； 高压(代号H) 10.0MPap100.0MPa； 超高压(代号U) p100.0MPa。1.5.2按照压力容器安全技术的角度可将容器分为固定式容器和移动式容器。1.5.3从压力容器的用途和化工工艺过程的性质，可将压力容器分为反应容器、换热容器、分离容器和贮运容器。1.5.4 鉴于各种容器的工作压力和介质差别较大，容器按工作压力、温度的高低以及在运行过程中的危害程度可以分为一类容器、二类容器和三类容器。一类容器是指装有非易燃或无毒介质的低压容器，或者是装有易燃或有毒介质的低压分离器和换热器。二类容器包括中压容器，或者装有剧毒介质的低压容器和装有易燃或有毒介质的低压反应器和贮运容器。三类容器是指高压或超高压容器。或者装有剧毒介质的大型低压和中压容器，或者装有剧毒介质的低压容器和装有易燃或有毒介质的中压反应器和贮运容器。1.6多腔压力容器分类多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。但应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时，设计压力取本压力腔的设计压力，容积取本压力腔的几何容积。1.6.1同腔多种介质容器分类一个压力腔内有多种介质时，按组别高的介质分类。1.6.2 介质含量极小容器分类当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当按其危害程度及其含量综合考虑，由压力容器设计单位决定介质组别。1.7 压力容器标准鉴于压力容器的重要性，为确保其安全运行，各国相继制订了一系列压力容器规范，如美国的ASME规范，日本的JIS规范，欧盟的97/23/EC规范中国压力容器标准体系中，GB150钢制压力容器是最基本，应用最广泛的 标准，其技术内容与 SANE-1、JIS B 8270 等国外先进压力容器标准大致相当，但 在适用范围、许用应力和一些技术指标上有所不同中国压力容器标准 标准名称 GB150-89钢制压力容器JB4732钢制压力容器-分析设计标准美国 ASME 标准 压力限定 35 100 标准名称 ASME-1 ASME-2 ASME-3 推荐压力范围 20 70 70然而，我国的标准在主体上都以设计规范为主，不同于包含质量保证体系的 SAME 规范，为保证生产，原国家劳动总局颁布了压力容器安全监察规程 ，1990 年原劳动部在总结执行经验的基础上，修订了 1981 年版的规程，并改名为压力容 器安全技术监察规程 ，简称“容规” ，并于 1991 年 1 月正式开始执行。1999 年国家 质量技术监督局又对压力容器安全监察规程进行了修订，并颁布了 1999 年版。 压力容器标准是设计、制造、检验压力容器产品的依据； 压力容器安全技术监 察规程是政府对压力容器实施安全技术监督和管理的依据，属于技术法规规畴，两 者的适用范围不同。 压力容器安全技术监察规程适用于同时具备以下条件的容器：( 1） 最高工作压力0.1MPa 2） (2)内直0.1m，且容积容积容积0.025m3;3） (3)盛装介绍为气体、液体气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。第二章 压力容器结构与焊接2.1 压力容器焊接接头分类及形式2.1.1 焊接接头分类目的：为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据该接头所连接两元件的结构类型以及应力水平，把接头分成A、B、C、D四类，如图：A类：圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。 B类：壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头。但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。 C类：平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头。 D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头。但已规定为A、B类的焊接接头除外。 注意：焊接接头分类的原则仅根据焊接接头在容器所处的位置而不是按焊接接头的结构形式分类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容器的重要性、设计条件以及施焊条件等确定焊接结构。2.1.2接头形式2.1.2.1 对接两件表面构成大于或等于1350,小于或等于1800夹角的接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头形式。2.1.2.2 交接接头 两焊件端面间构成大于300、小于1350夹角的接头，这种接头受力状况不好，常用于不重要的结构中。2.1.2.3 T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。2.1.2.4 搭接接头两件部分重叠构成的接头。经综合分析考虑，应采用对接接头。因为这种接头的强度可以达到与母材相等，受力也比较均匀。2.2 压力容器焊接结构设计的基本原则 2.2.1 尽量采用对接接头，易于保证焊接质量，所有的纵向及环向焊接接头、凸形封头上的拼接焊接接头，必须采用对接接头外，其它位置的焊接结构也应尽量采用对接接头。2.2.2 尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷 未熔透：指基体金属和焊缝金属局部未完全熔合而留下空隙的现象。未熔透导致脆性破坏的起裂点，在交变载荷作用下，它也可能诱发疲劳破坏。 改进：选择合适的坡口形式，如双面焊；当容器直径较小，且无法从容器内部清根时，应选用单面焊双面成型的对接接头，如用氩弧焊打底，或采用带垫板的坡口等。2.2.3 尽量减少焊缝处的应力集中 接头常常是脆性破坏和疲劳破坏的起源处，因此，在设计焊接结构时必须尽量减少应力集中。 措施：尽可能采用等厚度焊接，对于不等厚钢板的对接，应将较厚板按一定斜度削薄过渡，然后再进行焊接，以避免形状突变，减缓应力集中程度。2.3压力容器焊接性分析2.3.1压力容器焊接性对于什么是焊接性，GB/T3375-94焊接术语中注明：“材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力”。它包括两方面的内容：其一是焊成的构件符合设计要求；其二是满足预定的使用条件，能够安全运行。根据讨论问题的着眼点不同，焊接性可分为：工艺焊接性 使用焊接性影响焊接性的因素主要有以下几点：材料因素 焊接方法 构件类型 使用要求 金属的焊接性与材料成分、焊接方法、构件类型、使用要求都有密切的关系，所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性。从上述分析可以看出，很难找出一项技术指标可以概括焊接性，只有通过综合多方面的因素才能分析焊接性问题。2.3.2压力容器用低合金高强钢焊接要点2.3.2.1 选用低氢或超低氢高韧性的焊材，且重视烘干、保存以及坡口的清理，以减少焊缝中的扩散氢。 2.3.2.2 为了避免热影响区粗晶区的脆化，一般应注意不要使用过大的线能量。对于含碳量偏下限的 16MnR 钢焊接时，焊接线能量没有严格的限制，因为这种钢焊接热 影响区脆化倾向较小，但对于含钒、铌、钛等微合金化元素的钢，则应选用较小的焊接线能量。 2.3.3.3 对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢，如 18MnMoNbR，由于这种钢淬硬倾向较大，又要考虑其热影响区的过热倾向，则在选 用较小线能量的同时，还要增加焊前预热、焊后及时后热等措施。 2.3.3.4 焊接低碳调质钢时，为了使热影响区保持良好的韧性，同时使焊缝金属既有 较高的强度又有良好的韧性，这就要求焊缝金属得到针状铁素体组织，而这种组织只有在较快的冷却条件下才能获得，为此要严格控制焊接线能量，不推荐采用大直径的 焊条和焊丝，且要采用多道多层的窄焊道焊，尽量不作横向摆动的运条方式。 2.3.3 压力容器用耐热钢焊接要点 预热与层间温度 在 Cr-Mo 钢的焊接特点中提到的冷裂纹、热裂纹及消除应力裂纹，都与预热及层间温度相关。一般来说，在条件许可下应适当提高预热及层间 温度来避免冷裂纹和再热裂纹的产生。 2.3.4 低温钢压力容器的焊接压力容器用低温钢及其焊接特点 GB150-1998钢制压力容器附录 C 规定，设计温度低于或等于20的钢制压力 容器为低温容器。 众所周知，钢材在低温条件下工作时具有冷脆性。衡量低温钢性能的主要指标是低温 韧性，即低温下的冲击韧性和脆性转变温度，钢的低温冲击韧性越高，脆性转变温度 越低，则该钢低温韧性越好。钢的成分和组织对低温性能都有显著影响，磷、碳、硅 使钢的脆性转变温度升高，其中尤以磷、碳最为显著，而锰和镍会使脆性转变温度降 低，对低温韧性有利。钢中含镍量增高时，可以使其在更低的温度下保持相当高的冲 击韧性2.3.5压力容器用低温钢焊接要点 （1） 采用小的焊接线能量 为避免焊缝及热影响区形成粗大组织而使其冲击韧性严重降低，焊接时必须采用较小的焊接线能量，具体要求是，焊接电流不宜过大，焊 条电弧焊时，焊条尽量不摆动，采用窄焊道、多道多层焊和快速多道焊以减小焊道过 热，并通过多层焊的重复加热作用细化晶粒。多层焊时要严格控制层间温度。（2）选择适当的焊接速度对于含镍低温钢进行埋弧自动焊时，切不可以提高焊接速度来获得较低的焊接线能量。这是因为当焊接速度较高时，由于熔池形成典型的雨滴状，且焊道成形变成窄而深的截面形状，此时就易产生焊道中心的热裂纹。所以这类钢焊接时，焊接速度要特别选择适当，不可过小，也不可过大。 （3）避免咬边缺陷 低温钢焊接时应注意避免弧坑、未焊透及咬边等缺陷，这些缺陷在低温条件下，在应力作用时，都会造成较大的应力集中而引起脆性破坏。所 以对于低温压力容器而言，不允许有任何尺寸的咬边缺陷存在。2.4焊缝坡口2.4.1坡口的选择当压力容器的板厚超过一定厚度时，为了保证压力容器的焊缝全部焊透又无缺陷，应将钢板接头处开各种形状的坡口。破口的形状和尺寸取决于被焊材料和所采用的焊接方法。压力容器的筒体内壁焊接起来比较困难，且因为要装液体或气体所以必须保证内壁的光滑无毛刺来保证所装东西的纯净。经分析，为了得到更好的焊缝质量和更好的操作方便选用单面V型坡口。2.4.1.1焊接坡口 焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素： （1）焊接方法； （2）焊缝填充金属尽量少； （3）避免产生缺陷； （4）减少残余焊接变形与应力； （5）有利于焊接防护； （6）焊工操作方便； （7）复合钢板的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。名称接头形式基本尺寸适用范围标注代号备注对接接头手工电弧焊d234b0+11+1薄板拼接,筒体纵、环焊缝d340a605b用于根部间隙较大且无法用机械方法加工坡口的容器环焊缝d6101226a455355b7+18+1P112-1筒体内无法焊接，但是允许衬垫板的焊缝注：一般不推荐使用垫板尺寸由施焊者自定d1660a555b2+1P21钢板拼接，筒体的纵焊缝d309092150b6242b1+1P2+1R6+1钢板拼接，筒体的纵焊缝d3060a655b102b2+1P21H10+2厚壁筒体的环焊缝，多用于筒体内径DN600mm的单面焊接2.5焊接方法的选择在压力容器制造中，焊接方法主要根据被焊材料、接头厚度、焊缝位置和坡口形式选择。目前，常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊及等离子弧焊等。2.5.1埋弧焊：2.5.1.1 生产效率高这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅 也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。2.5.1.2 焊缝质量高 熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。2.5.1.3 劳动条件好 除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。2.5.2 CO2保护焊： 2.5.2.1 焊接成本低 CO2气体是酿造厂和化工厂的副产品，来源广，价格低，其综合成本大概是手工电弧焊的1/2。2.5.2.2 生产效率高 CO2气体保护焊使用较大的电流密度（200A/mm2左右），比手工电弧（10-20A/mm2左右）高得多，因此熔深比手弧焊高2.2-3.8倍，对10mm以下的钢板可以不开坡口，对于厚板可以减少坡口加大钝边进行焊接，同时具有焊丝熔化快，不用清理熔渣等特点，效率可比手弧焊提高2.5-4倍。 2.5.2.3焊后变形小 CO2气体 保护焊的电弧热量集中，加热面积小，CO2气流有冷却作用，因此焊件焊后变形小，特别是薄板的焊接更为突出。 2.5.2.4 抗锈能力强 CO2气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗锈能力，所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节省生产中大量的辅助时间。 2.5.2.5缺点由于CO2气体本身具有较强的氧化性，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损，产生气孔和引起较强的飞溅，特别是飞溅问题，虽然从焊接电源、焊丝材料和焊接工艺上采取了一定的措施，但至今未能完全消除，这是CO2焊的明显不足之处。2.5.3手工电弧焊设备简单，可用成本较低的交流或直流焊接电源。2.5.3.1 灵活方便,可用焊接各种位置、各种厚度和形状的焊件。2.5.3.2 焊条品种齐全,可供焊接不同的钢材选用。2.5.3.3 焊接质量主要取决于焊工的熟练程度和焊条的质量。焊接方法应根据焊接结构、制造要求以及对焊接接头质量的影响及所具有的焊接设备条件灵活选择，通过综合考虑，采用手工电弧焊。电源种类：交流（交流比较普遍，增强了实际操作中的灵活性） 2.6 焊缝表面的形状尺寸及外观要求 2.6.1 A、B类接头焊缝的余高 2.6.2 C、D类焊接接头焊脚高度 2.6.3 焊接接头咬边 2.6.4 焊接接头外观 2.6.5 C、D类接头焊缝 第三章 压力容器焊接通用规程3.1 焊接材料 压力容器所用的材料一般为碳钢、低合金钢和合金钢，含碳量一般规定0.25%。压力容器用钢必须满足使用条件下的力学性能要求，主要包括强度和塑韧性的要求。压力容器用钢要求室温下的冲击韧性60-70J/cm2 ,-40时的冲击韧性为35-40J/cm2 （U型缺口）。焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、气体、电极和衬垫等。 3.1.1 焊接材料选用原则 3.1.1.1 焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定的下限值或满足图样规定的技术文件要求。 3.1.1.2 合适的焊接材料与合理的焊接工艺相配合，以保证焊接接头性能满足设计规定和服役要求。3.1.1.3 用于焊件的焊接材料应有焊接性能试验与实践基础。 3.1.1.4 焊接材料应有产品质量证明书，并符合相应标准的规定。使用单位按质量管理体系规定验收与复验，合格后方准使用3.1.2 一般要求3.1.2.1 机械性能：s、b、5、Akv、Kc（c）、 足够高的强度、良好的韧性和塑性5 、足够的断裂韧性、低的脆性转变温度和无塑性转变温度（NDT）。3.1.2.2 制造工艺性能：良好的塑性（ 5 ）、可焊性（C、Ceq、Pcm、焊接接头硬度），国际焊接协会推荐的碳当量计算式为：Ceq=C（）+1/6Mn（）+1/15Ni（）+1/5Cr（）+1/4（Mo）+1/13Cu（）+1/2P（）。3.1.3 常用钢号推荐选用的焊接材料压力容器的选材原理3.1.3.1 具有足够的强度，塑性，韧性和稳定性。3.1.3.2具有良好的冷热加工性和焊接性能。3.1.3.3在有腐蚀性介质的设备必须有良好的耐蚀性和抗氢性。3.1.3.4在高温状态使用的设备要有良好的热稳定性。3.1.3.5在低温状态下使用的设备要考虑有良好的韧性。3.1.4 压力容器材料的种类3.1.4.1碳钢，低合金钢3.1.4.2不锈钢3.1.4.3特殊材料：复合材料（16MnR+316L）刚镍合金超级双向不锈钢哈氏合金（NiMo:78% 20%合金）3.1.4.4 常用材料常用复合材料：16MnR+0Gr18Ni9A：按形状分：钢板、棒料、管状、铸件、锻件B：按成分分：碳素钢：20号钢 20R Q235低合金钢：16MnR、16MnDR、09MnNiDR、15CrMoR、16Mn锻件、20MnMo锻件高合金钢：0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti尿素级材料：X2CrNiMo18.143mol（尿素合成塔中使用，有较高耐腐蚀性）3.2 焊接工艺评定应按国家标准钢制压力容器焊接工艺评定GB4708进行焊接工艺评定，并且应按立焊和横焊两种焊接位置分别评定。然后做出有效的焊接工艺评定报告3.2.1焊接工艺评定一般规则3.2.1.1 改变焊接方法，需重新评定。3.2.1.2当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）时，可按每种焊接方法（或焊接工艺）分别进行评定；亦可使用两种或两种以上焊接方法（或焊接工艺）焊接试件，进行组合评定。组合评定合格后用于焊件时，可以采用其中一种或几种焊接方法（或焊接工艺），但要保证每一种焊接方法（或焊接工艺）所熔敷的焊缝金属厚度都在已评定的各自有效范围内。3.2.1.3 为了减少焊接工艺评定数量，根据母材的化学成份、力学性能和焊接性能进行分类。3.2.1.4试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同。在消除应力热处理时，试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%。改变焊后热处理类别，需重新评定。注：焊后热处理类别如下：铬镍不锈钢分为不热处理和热处理（固溶或稳定化）；除铬镍不锈钢外分为不热处理、消除应力热处理、正火、正火加回火、淬火加回火。3.2.1.5对于返修焊、补焊和打底焊，当试件母材厚度不小于40mm时，评定合格的焊接工艺所适用的焊件母材的厚度有效范围的最大值不限。3.2.1.6对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于不等厚对接焊缝焊件，但厚边和薄边母材的厚度都应在已评定的有效范围内。7对接焊缝试件或角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于焊件角焊缝时，焊件厚度的有效范围不限。3.2.1.7 板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝，反之亦可。3.2.1.8 板材角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管与板的角焊缝，反之亦可。3.2.1.9当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺。当增加或变更任何一个补加因素时，则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。当变更次要因素时不需重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书。3.2.2 压力容器焊接工艺评定的意义目的焊接工艺评定是为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程 及结果评价。 3.2.2.1 意义 焊接工艺是保证焊接质量的重