15MnNbR钢质储油罐本体设计及焊接

河南机电高等专科学校毕业论文 --33-绪 论1.1焊接技术的进展及其工业地位令人瞩目的成就。我国不仅是世界钢材消耗大国，也是一个世界机械制造业大国。据国际钢铁协会〔IISI〕统计，2023年世界钢产量首次到达10.3亿t，用钢量为9.35亿t。我国2023年钢产量为2.72亿t，约占全球钢产量的26％，全年用钢量为3.12亿t，占全球钢产量的33％，其中1.6亿t应用于焊接构造，约占用钢量的51％左右。而欧美和原苏联焊接构造用钢占其用钢量的 60％左右，日本超过70％。由此可见，我们与工业兴旺国家相比还有肯定差距。依据有关调查，在亿t焊接构造用钢中，机械制造业金属构造用钢量约占用钢量的 45％，钢铁工业的快速进展，给我国焊接行业，尤其是重型机械金属构造行业焊接技术的可持续进展制造了很大的进展空间。进入 21世纪，我国重型机械行业面临的挑战和机遇，应彻底改善耗能大、耗材高、效率低、工作环境差和自动化程度低的传统焊接产业，促进焊接技术与产业向着优质、高效、节能、低本钱、环境友好方面和自动化方向进展，努力将相对人力资源优势转化为科技竞争优势，促进企业进步和产业升级。行业焊接技术现状国内外概况在工业兴旺国家重型机械制造业中得到广泛应用。进展至今，我国的重型机械焊如〔如西马克公司等〔如奥钢联公司等、日本〔如三菱重工、小松株式会社等〕等兴旺国家间存在很大的差距。目前，这些国家及地区承受焊接构造件的比例日趋增大，其中自动化、机械化的气体保护焊及多丝埋弧焊等高效焊接工艺方法消耗的焊接金属材料约占全部焊材总量的50~70焊接生产效率高、焊接质量好的效果，国际竞争力强。法完成的金属构造件已占其总重量的 50~80％左右，在中小型企业中， 保护实芯焊丝、埋弧自动焊等方法也得到肯定应用。但总体来说，我国重型机械制造中劳开工资低廉的优势正在被生产效率低下、质量本钱昂扬的巨大差距所抵消，这应引起我们的足够重视。产品状况重型机械金属构造行业主要为国家大型骨干企业和国家重点工程工程供给重型机械装备。行业制造骨干企业如第一重型机械集团、其次重型机械集团、太原重型机械集团、大连重工起重机集团、中信重型机械、郑州煤机厂、北京煤机厂、上海振华港口机械公司、齐齐哈尔其次机床厂等，主要制造大型桥式和门式起重机、 1~6m3液压挖掘机、大型加压气化炉、加氢反响器、大型舞台设备、航天放射塔架、焦炉机械设备、螺旋焊管设备以及大型减速机、提升机、堆取料机、轧钢锻压设备、氧气瓶压机、水泥设备、粉磨、裂开机械、水利、工程机械、液压支柱、港口机械及环保设备等大型设备。重型机械金属构造行业用钢长期以来，我国重型机械金属构造行业大多承受国内外成熟钢种，如 Q235系列碳素钢，Q345Q39020g16MnR来，随着国家重点工程的进展和产品构造的调整，焊接用钢的种类品种大幅度提高。常用钢板包括：Q235Q345Q39020、35、4515Mo3、15CrMo13MnNiMoNbRWel-ten80CA633D16MnR20g15MnVR0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti1Cr132Cr133Cr13合金板等；常用锻件有25、35、45、40Cr、42CrMo40CrNiMo40CrNi2Mo20MnMo42CrMnMo34CrNi3Mo等。板厚一般在1~300mm之间。随着钢材种类和品种的不断增多，焊接件的年产量大幅度提高。据不完2023年齐齐哈尔其次机床厂焊接件年产量约为1团约为3万吨；太原重型机械集团为约5突破5万吨；上海振华港口机械公司焊接件年产量高达20万吨左右。焊接构造件以其独特的优势，已取代了铆接构造，替代了铸造构造，成为重型机械行业金属构造设备的主导构造。焊接工艺方法重型机械金属构造行业开头起步一般承受手工电弧焊工艺方法。 20世纪50品制造技术要求。属构造行业得到广泛的应用。可以说气体保护焊工艺方法伴随着重型机械金属结机械金属构造行业的制造技术水平，推动了我国气体保护焊技术的进展。 90年月初至今的近十几年时间，以第一届“全国 CO2焊接技术推广应用沟通会”为契机，我国又分别于CO2会，气体保护焊技术在重型机械金属构造行业中推广应用工作持续、稳定、蓬勃了我国气体保护焊产业。焊接技术的进展航空、航天及核能工业中产品的生产制造都离不开焊接技术。当前，兴工业的进展迫使焊接技术不断前进，如微电子工业的进展促进了微型连接工艺和设备的进展；陶瓷材料和复合材料的进展促进了真空钎焊、真空集中焊、喷涂以及粘接工艺的进展。所以焊接技术将随着科学技术的进步而不断进展，主要表达在以下几个方面：、能源方面目前，焊接热源已格外丰富，如火焰、电弧、电阻、超声、摩擦、等离数等、计算机在焊接中的应用弧焊设备微机掌握系统，可对焊接电流、焊接速度、弧长等多项参数进展分析和掌握，对焊接操作程序和参数变化等作出显示和数据保存，从而给出焊接质量的精准信息。目前以计算机为核心建立的各种掌握系统包括焊接挨次掌握系和钎焊等不同的焊接方法中得到应用。计算机软件技术在焊接中的应用越来越得到人们的重视。目前，计算机模拟技术已用于焊接热过程、焊接冶金过程、焊接应力和变形等的模拟；数据库技术被用于建立焊工档案治理数据库、焊接符号检索数据库、焊接工艺评定数据库、焊接材料检索数据库等；在焊接领域中，CAD/CAM、焊接机器人和智能化方式，开拓了一种柔性自动化方式，焊接机器人的主要优点是：稳定和提高焊接质量，保证焊接产品的均一性；提高生产率，一天可 24小时连续生产；可在有害环境下长期工作，改善了工人劳动条件；降低了对工人操作技术要求；可实现需要在焊接过程中检测焊接坡口的状况，如熔宽、熔深和反面 形等，以便能准时地调整焊接参数，保证良好的焊接质量，这就是智能化焊接。智能化具体应用。、提高焊接生产率方式，开拓了一种柔性自动化方式，焊接机器人的主要优点是：稳定和提高焊接质量，保证焊接产品的均一性；提高生产率，一天可 24小时连续生产；可在有害环境下长期工作，改善了工人劳动条件；降低了对工人操作技术要求；可实现需要在焊接过程中检测焊接坡口的状况，如熔宽、熔深和反面焊道成形等，以便能准时地调整焊接参数，保证良好的焊接质量，这就是智能化焊接。智能化具体应用。215MnNbR钢焊接的焊接性分析15MnNbR15MnNbR热输入和实行预热等工艺措施，以防冷裂纹的产生。15MnNbR焊接性能与16MnR相近，但强度和韧度均高于16MnR,15MnVR6%，比16MnR10%,1998分和力学性能见表12表115MnNbR化学成分%C≤0.18

Si0.20-0.55

Mn1.20-1.60

P≤0.025

S Nb≤0.015 0.010-0.040表215MnNbR力学性能厚度/mm 交货状态38-60 正火续表

拉力试验 冲击试验σ b/MPa σ s/MPa δ s/% 温度/℃ Ak(横向520-640 ≥350 ≥20 -20 ≥34钢 号15MnNbR(WH530)

许用应力值/MPa173

-20℃冲击韧度值/J34

许用应力值比照1.115MnNbR15MnNbR的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过 是由于15MnNbR含有肯定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有肯定差异，其焊接特点表现在：焊接接头的焊接裂纹〔1〕冷裂纹 15MnNbR由于含使钢材强化的C、Mn、V、Nb等元素，在焊接时易淬硬，这些硬化组织很敏感，因此，在刚性较大或拘束应力高的状况害极大。〔2〕再热〔SR〕裂纹再热裂纹是焊接接头在焊后消退应力热处理过程或长期处于高温运行中发生在靠近熔合线粗晶区的沿晶开裂。一般认为，其产生是由于焊接高温使HAZVNb、Cr、Mo等碳化物固溶于奥氏体中，焊后冷却时来不及析出，而在PWHT时呈弥散析出，从而强化了晶内，使应力松弛时的蠕变变形集中于晶界。15MnNbR16MnR、15MnVRMn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系15MnNbR，如07MnCrMoVR，由于Nb、V、Mo是促使再热裂纹敏感性较强的元素，因此这一类钢在焊后热处理时应留意避开再热裂纹的敏感温度区，防止再热裂纹的发生。焊接接头的脆化和软化筒体卷圆等)，钢材会产生塑性变形，假设该区再经200~450引起应变时效。应变时效脆化会使钢材塑性降低，脆性转变温度提高，从而导致设备脆断。PWHT可消退焊接构造这类应变时效，使韧性恢复。GB150-1998容器》作出规定，圆筒钢材厚度δs符合以下条件：碳素钢、16MnRDi3％；其他低合金钢的厚度不不小于圆筒内径Di2.5冷成形或中温成形的受压元件，应于成形后进展热处理。〔2〕焊缝和热影响区脆化 焊接是不均匀的加热和冷却过程，从而形成不均匀组织。焊缝(WM)和热影响区(HAZ)的脆性转变温度比母材高，是接头中的薄弱环节。焊接线能量对 15MnNbRWM和HAZ性能有重要影响，15MnNbR易淬硬，线能量过小，HAZ会消灭马氏体引起裂纹；线能量过大， WM和HAZ的晶粒粗大会造成接头脆化。低碳调质钢与热轧、正火钢相比，对线能量过大而引起的 化倾向更严峻。所以焊接时，应将线能量限制在肯定范围。〔3〕焊接接头的热影响区软化 由于焊接热作用，低碳调质钢的热影响区(HAZ)外侧加热到回火温度以上特别是 Ac1四周的区域，会产生强度下降的软化带。般其软化区的抗拉强度仍高于母材标准值的下限要求，所以这类钢的热影响区软化问题只要工艺得当，不致影响其接头的使用性能。3.焊接工艺的拟定焊接方法的选择15MnNbR量无显著的影响。通常是依据产品的构造特点、批量、生产条件及经济效益等综合效果来选择焊接方法。生产中常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊等。手弧焊是各种电弧焊方法中进展最早、目前仍旧应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件外表之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣掩盖在熔池外表，防止熔化金属与四周气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反响或添加合金元素，改善焊缝金属性能。手弧焊设备简洁、轻松，操作敏捷。可以应用于修理及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以到达的部位的焊接。但是它主要是承受手工操作 的劳动强度较大.埋弧焊是以连续送给的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面掩盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化形成焊缝。在电弧热的作用下，上局部焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反响。熔渣浮在金属熔池的外表，一方面可以保 属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反响，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢泠却。 埋弧焊可以承受较大的焊接电流。与手弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。因此，它特别适于焊接大型工件的直缝或环缝。而且多数承受机械化焊接。埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金构造钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头冷却速度，故某些高强度构造钢、 高碳钢等也可承受埋弧焊焊接.它的主要缺点是:1由于埋弧焊是依靠颗粒状焊剂积存形成保护条件，因此主要适用于水平焊缝。 、二氧化硅等金属及非金属氧化物,难以用来焊接铝、钛等氧化性较强的金属及其合金。3只适用于长焊缝的焊接。4由于埋弧焊电弧的电场强度较大 ,电流小100A时，电弧的稳定性不好，因此不适合焊接厚度小于 1mm的薄板。焊接材料的选择选择焊接材料最重要的原则就是确保焊缝金属的性能，使之满足产品的技术要求，从而保证产品在服役中正常运行。要求焊接接头具有足够的强度，适当的屈服比，足够的韧性和低的时效敏感性，既具有与产品技术条件相适应的力学性能。因此，选择焊接材料时，必需保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能指标不低于母材，同时还要满足产品的一些特别要求。如中温强度、耐大气腐蚀等。并不要求焊缝金属的合金系统或化学成分与母材完全一样。一般来说，焊缝金属的强度是较易保证的，关键在于保证强度的同时获得良好的塑性和韧性。焊缝从高温快速冷却后得到不平衡组织，合金元素往往以过饱和状态固溶于基体中，从而使焊缝金属的强度上升，塑性、韧性下降。为了消退冷却速度高对性能带来的不利影响，必需调整焊缝的化学成分。一般状况下，期望焊缝的含碳量低于母材，合金元素含量也应比母材稍低，必要时对合金系统作些调整。熔敷金属中焊条熔敷金属的化学成分与母材完全一样，在快冷条件下，焊缝金属的强度必将上升，而塑性韧性下降。因此，在选择焊条时的主要依据是保证焊缝与母材的强度级别相匹配。埋弧焊时，选择焊丝还应当考虑熔合比和焊剂对焊缝成分的影响。15MnNbR钢焊接时一般选用焊丝H08MnAHJ404缝中过度锰和硅。在熔合比较大时，母材中局部Mn、Si进入焊缝，从而可保证焊缝金属的力学性能与母材相匹配。表315MnNbR焊接预备工作工装及焊接设备调整、维护等内容.的进展，并有利于经济性的提高。坡口形式和尺寸的选择，主要依据被焊板材的厚度、焊接方法接头的力学和冶金性能要求，以及施工条件等。一般来说，在选择和设计焊接坡口时，应遵循以下原则：保证焊接质量的根本动身点。焊接的可焊性可焊性是选择坡口形式的重要原则之一。一般来说，要依据构件能否翻施焊，易承受VU表315MnNbR钢常用焊接材料钢号15MnNbR

焊条型号E5516-G(GB／T5118)E5515一G(GB／T5118)坡口易于加工

焊条牌号J556RHJ557

焊丝---

埋弧焊焊剂HJ404一H08MnA(GB／T5293)

电渣焊 CO2焊焊丝 焊剂 焊丝--- --- ---VU度动身，能承受型坡口就不易承受UU较简单的坡口类型。焊接效率和经济性量，提高焊接效率，并节约能源和人工，有利于经济效益的提高。焊接变形易于掌握艺合理，则可有效地减小焊接变形。以承受机械加工,其加工精度较高,也可承受火焰切割或碳弧气刨等热切割方法 .热切割边缘或坡口外表可直接进展焊件，焊前最好用丙酮擦净坡口外表。要去除，要看对焊接质量有无影响，有影响的涂料肯定要去除，没有影响的涂料可以不除掉。另外焊缝坡口及焊丝外表不易有水分 最好焊前用气体火焰预热一下，以便去除水分。焊接材料在使用前应作适当的预处理。埋弧焊用光焊丝的外表要清理干净应严格按工艺规程的规定进展烘干这对保持焊缝金属的低氢含量至关重要的。预热及层间温度确实定善接头性能的重要措施。预热温度受母材强度、焊条类型、坡口形式、环境温度等因素的影响，并可利用其中有关阅历公式进展初步估算。式,但要求加热方式不影响母材性能.预热又可分为局部预热和整体预热 .局部预热时加热范围应保证在焊缝两侧不少于80mm.当接头板厚很大或施工温度较低时，应适当提高预热温度；构造比较简单、接头拘束度大时，亦应提高预热温度。焊接参数确实定艺参数的选择是以生产率、焊接材料、焊缝位置和外形，设备状况等为根底的。本课题争论的材料是15MnNbR它们的焊接工艺参数包括：焊条、焊丝的种类、牌号和直径；焊剂的种类和牌数目等。焊条种类和牌号和电源的种类实际工作中主要是依据母材的种类、强度指标、接头刚度和工作环境条件选择焊条。焊一般低合金钢主要按等强度原则选用强度等级一样或稍低的焊条 ,重要构造选用低氢型碱性焊条。 钢,它要求焊接接头具有肯定的强度、塑性和韧性， 所以此处选用E5516-G焊条〔J556RH。E5516-G属于低氢钠型碱性焊条，具有良好的力学性能和抗裂性能，可全位置焊接。通常依据焊条类型打算焊接电源的种类，低氢钠型焊条应承受承受直流反小，间隙较大，焊打底焊道时，按表中下限选用焊条直径。焊条及焊丝直径与电流的选择条或焊丝时需要的焊接电流较大，简洁引起烧穿、焊缝成形不良等缺陷。通常依据工件厚度、焊道层次和焊缝的空间位置选用焊条直径。表4 焊条直径与焊件厚度的关系焊件厚(mm)234～56～12≥13焊条直(mm)22～3.22.5～42～2.53.2～6焊接材料J556RH

表5 焊条烘干工艺烘干温度/º℃400

保温时间/h1调整的工艺参数大都是焊接电流，而焊接速度和电弧电压也是焊工依据实际状况随时调整的。大，熔深越大，焊条熔化速度越快，焊接效率越高。试验结果说明，在电弧热和电阻热的共同作用下，焊条剩余局部的温度与长度成反比，焊条剩余局部越短，温度越高。当焊条快用完时，药皮的温度在甚至成块脱落，保护效果变差，简洁产生气孔，焊缝成形不好，还简洁产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，将严峻影响焊接质量。故应依据焊条剩余局部的药皮温度确定焊接电流的上限。焊接电流的下限有工艺条件打算，假设焊接电流太小，则引弧困难，焊条容产生夹渣、未焊透等缺陷。头形式、焊接位置和焊道层次等。流的。可依据焊条直径先任选一个焊接电流进展试焊，在焊接过程中观看熔池的变化状况，液态熔渣和铁水的分别状况，飞溅的大小，焊条是否发红，焊缝成形是否良好，焊后脱渣性是否好等因素来选择焊接电流。63.焊接线能量确实定选择焊接线能量及其相关参数的根本原则是，在保证质量的前提下尽可能提高生产率，降低生产本钱。线能量对焊接质量影响之大小与被焊金属的焊接性有关，主要取决于金属在焊接参数变化时对接头的性能及裂纹率影响的程度。15MnNbR响。在保证焊缝成型良好的状况下不必对线能量作过多的限制。焊条〔焊丝〕

表6 焊接参数匹配手工电弧焊焊接电流(A) 电流密度

埋弧自动焊焊接电流(A) 电流密度直径〔mm〕(A/m)(A/m350～6516～25200～400 63～125480～13011～18350～600 50～855125～20010～16500～800 40～63焊后热处理材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、容器使用条件和有关标准综合确定是否需要进展焊后热处理 .抗应力腐蚀性能、改善接头组织及力学性能、提高构造长期使用的质量稳定性和工作的安全性等。15MnNbR钢常用的热处理制度有消退应力退火。 15MnNbR的母材厚度为40mm，预热为100-150℃，焊后热处理为540～580℃。退火常用热处理参数见表7。焊接检验〔件〕在现代科学技术和生产中得到了广泛的应用。随着锅炉、压压力容器、化工机械、海洋构造物、航空航天器和原子能工程等向高参数及大型化方向进展，工作条件日益苛刻、简单。明显，这些焊接构造更不能排解产品在役用和进展合理而先进的焊接检验技术。表715MnNbR钢预热及焊后热处理参数焊后热处理标准钢号 预热条件及温度 电弧焊 电渣焊15MnNbR

30δ50预热≥100℃δ50 预热≥150℃焊接检验的主要作用如下：

540～ ——580℃退火〔件〕制造质量，保证其安全运行，用焊接检验掌握缺陷和防止废品产生，避开不合格品出厂。并在使用过程中不断进展监测，使焊接产危急事故的发生，这是实施焊接检验的根本目的。同时，在制定焊接工艺时也可预先制备试样，利用焊接检验技术选择最正确工艺程序，使焊缝到达规定的质量等级要求。过程，这就可能避开消灭产品最终报废的现象，大削减了原材料加工和工时的铺张，以及因拖延工期而带来的经济损失，无疑会带来显著的社会效益和经济效益。由于焊接检验的牢靠保证，促使焊接技术的更广泛应用。尤其是15MnNbR术资料，我们对其进展焊接工艺评定，确定承受手弧焊，埋弧焊焊接工艺。焊X98％，对15MnNbR接前预热、焊后保温缓冷的质量掌握措施，保证了焊缝质量符合设计文件的规定。为了保证金属焊接构造质量所实行的检验措施。可分三个阶段:焊前检验、焊接过程中检验和焊后成品检验。焊接前的检验焊接前的检验包括原材料检验、焊件备料检、焊件装配检查和其他工作的检查。金属材料的型号、出厂质量检验证明书加以鉴定，同时还须作外部检验和抽样复核，以检查在运输过程中产生的外部缺陷和防止型号过失。对于没有出厂证或使用的材料，必需进展化学成分分析、力学性能试验和焊接性试验后才能投产使用。对于焊丝，应进展化学成分校核、外部检查和直径测量。焊丝外表不应有氧化皮、锈和油污等。对干焊条，首先检查其外表质量，然后检验其熔教金属化学成分和力学性能是否符合要求，焊接性能是否合格。对于焊剂，检验其颗粒度、水分及焊接性能。焊剂要与焊丝协作使用才能保证焊缝金属的化学成分和力学性能，焊接不同种类的钢材，或不同的性能要求，要承受相应的焊剂协作。焊件备料是从投料开头，经过划线、标记移植、下料、坡口加工和坡口及其边缘清理，各工序均须检验合格。装配质量是打算焊接质量的重要环节，焊件装配检查包括：零件位置、焊缝位置、坡口外形和尺寸、坡口的清理质量、装配工艺 (错边量、预热、装配顺序、定位焊缝质量、装配件材质 )等。查、焊接环境的检查等。焊接过程中的检验焊接标准的检验的道数和层数等正确与否。夹具夹紧状况的检查焊缝外观和尺寸的检查焊后成品检验直观检查合和外表裂纹等。焊件无损探伤和超声波探伤用来检查金属焊接接头内部缺陷，如裂纹、气孔、夹渣、未焊透和未熔合等。磁粉探伤用来检查铁磁性材料的外表微裂纹及浅表层缺陷。渗透探伤用来检查各种材料外表微裂纹。此外，无损探伤方法中还有声放射检测、中子探伤、全息探伤和液晶探伤等。密封性检验试验、气密性试验和水压试验等。耐压试验，通常承受水压试验。焊接接头力学性能检验测定焊缝和接头的强度、塑性、韧性和硬度等。焊接接头金相检验包括宏观检验和微观检验两种。宏观检验可检查该断面上裂纹、气织特征、晶粒大小、接头的显微缺陷 (裂纹、气孔、夹渣等)和组织缺陷(如合金钢中的淬火组织、铸铁中的白口、 氧化物、氮化物夹杂和过烧现象等)。焊缝金属化学成分检验检验焊缝金属化学成分是否符合设计要求。腐蚀试验和钎坪缺陷等不同类型缺陷，应承受相应的检验内容和检验方法。焊接构造经检验觉察缺陷后，应进展焊接构造安全评定，以确定构造是否可以使用。15MnNbR依据15MnNbRS≥15.9mm承受射线拍片进展抽查复验。对于壁厚 检测。无损探伤 在不损伤构件性能和完整性的前提下，探出构件内部或外表的缺陷，并测定缺陷的性质、尺寸以及在构件中的位置的技术。通常包括射线探伤、超声波探伤、磁力 透探伤、涡流探伤、声放射及红外线检测等。声放射已处于有用阶段和红外线检测已广泛应用于输电线路和电气设备的故障探测。在火力发电厂使用最广泛的为射线探伤和超声波探伤。射线探伤适用于大多数工程材料，检查厚度较大(钢材可至soomm)，可检出构件内外各种缺陷，显示直观，在灵敏度范围内结果准确牢靠.多数用于检查 焊接缺陷和铸件缺陷。但对较小裂纹、未熔合等危急性大的面状缺陷简洁漏检。 超声波探伤适用于多孔多层以外的大多数材料，可检测内外部各种缺陷。钢材检查厚度可达 sm左右，很简洁检测出裂纹及未熔合等面状缺陷。特别适合检验运行部件的疲乏裂纹。但准确性与检验人员的阅历及水平亲热相关，检验不易留下记录。火电厂广泛承受无损探伤技术的目的在于提高发供电设备牢靠性和安全性。如装机组汽轮机转子中 超声波探伤，主蒸汽管及水冷壁、过热器和省煤器管焊缝的射线照相检验，紧固件的质量，也可进展运行后的质量监视，从而保证电力设备安全运行。焊件质量的常用方法，用得较普遍的有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等。射线探伤包括X射线探伤J射线探伤、中子射线探伤等。 为照相法和荧光屏观看法。X射线照相利用射线在金属中及其他介质中的衰减规律不同进展探伤。当射线穿过工件时，不同截面的工件或不同的介质吸取不同量的射线，因此从工件射出来的射线束的强度就不同。用感光胶片记录下从工件射出来的射线束，就可获得反映工件内部状况的底片。 黑色和有色金属中的气孔、裂纹、夹渣、未焊透、未熔合和咬边等缺陷。如能正确使用，则能相当准确地确定缺陷的尺寸和形态，能鉴别的缺陷大小可到达工件2IMev)时，可检测小到工件厚度0.5%观看法是将从工件射出来的射线束接收后，经过图像处理反映在荧光屏上。这种方法可准时地对流水线产品进展检验，从而抑制 线探伤适用于厚板材料，或用于 X射线探测不出的场合。中子射线探伤适用于检验金属中的残留杂质等。超声波探伤利用焊缝中的缺陷与正常组织具有不同的声阻抗和声波在不同声阻抗的异质界面上会产生反射的原理来觉察缺陷。探伤时由探头中的压电换能器放射脉冲超声波，通过声祸合介质 (水、油、甘油或掇糊等)依据探头位置和声波的传播时间 置，观看反射波的幅度可以近似地评估缺陷的大小。超声波探伤可用于探测焊件的裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。焊缝返修和合格焊缝场实际状况来打算返修工艺。假设缺陷范围大，则应承受原材料、原工艺进展打磨修补；假设缺陷范围小，则可承受镍基焊接材料进展修补，修补后，可不再进展焊后热处理。焊缝修补必需经焊接工程师确认。焊接接头经热处理后，硬度符合规定要求，无损检测无觉察超标缺陷，按焊后检验1A气孔的分类气孔从其外形上分 量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔 ,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类 ,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。B气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几格外之一至几百分之一 体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时 ,就形成气孔。C产生气孔的主要缘由母材或填充金属外表有锈、油污等 ,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,由于锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小 气体逸出。焊缝金属脱氧缺乏也会增加氧气孔。D气孔的危害气孔削减了焊缝的有效截面积 头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。Ea物。b.承受碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。c.承受直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热,减缓冷却速度。e.用偏强的标准施焊。2夹渣的分类a.金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中 上称为夹钨、夹铜。b.非金属夹渣:指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反响不完全 ,脱渣性不好。夹渣的分布与外形有单个点状夹渣 ,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣夹渣产生的缘由a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快;f.焊条g当,电、流密度大,钨极熔化脱落于熔池中。h利于熔渣上浮。可依据以上缘由分别实行对应措施以防止夹渣的产生。夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相像,带有尖角的夹渣会产生尖端3纹。A:(1)(2)在显微镜下才能觉察。超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能觉察,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。从产生温度上看:纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化颜色,失去金属光泽。M3点以下产生的裂纹,一般是在焊按裂纹产生的缘由分,又可把裂纹分为:(1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料 (如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区进展,呈晶间开裂特征。〔2〕层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类制方向的杂物开裂。拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。B、裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理 大局部是由于裂纹引起的脆性破坏。C结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期 ,敏感温度区大致在固相线四周的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成缘由是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界 膜“,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度微小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的状况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间 弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。等材料气焊缝中影响结晶裂纹的因素a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加 度区,使结晶裂纹的产生气会增多。b.冷却速度的影响冷却速度增大 温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的消灭时机；c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内 使这飞局部金属受拉,当拉应力到达肯定程度时,就会消灭结晶裂纹。防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量 料焊接。b.参加肯定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.承受熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝外表而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接标准,并承受预热和后热,减小冷却速度。e.承受合理的装配次序,减小焊接应力。D、再热裂纹再热裂纹的特征热的过程中。再热裂纹的产生温度550~650℃奥氏体不锈钢约300℃再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)最易产生于沉淀强化的钢种中与焊接剩余应力有关再热裂纹的产生气理a.再热裂纹的产生气理有多种解释 ,其中模形开裂理论的解释如下 :近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等 沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化 ,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来担当 ,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。3)a.留意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或承受后热,掌握冷却速度。c.降低剩余应力避开应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。E、冷裂纹.(1)ab.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。2)ab.接头的剩余应力使焊缝受拉。c.接头内有肯定的含氢量。含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说 ,金属内部原子的排列并非完全有序的 ,而是有很多微观缺陷。在拉应力的作用下 氢向高应力区(缺陷部位)集中聚拢。当氢聚拢到肯定浓度时 ,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就消灭一些微观裂纹。应力不断作用 ,氢不断地聚拢,微观裂纹不断地扩展,直致进展为宏观裂纹,最终断裂。打算冷裂纹的产生与否 ,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值 o当接头内氢的浓度小于临界含氢量 ,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在全部的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。(3)防止冷裂纹的措施a.承受低氢型碱性焊条,严格烘干,在100-150℃下保b度,选择合理的焊接标准,避开焊缝中消灭洋硬组织c.选用合理的焊接挨次,减少焊接变形和焊接应力d.焊后准时进展消氢热处理。【4】未焊透 属没有进人,接头根部的现象。A(1)(2)坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。(3)磁偏吹影响。(4)焊条偏芯度太大(5)层间及焊根清理不良。B、.未焊透的危害未焊透的危害之一是削减了焊缝的有效截面积 下降。其次,未焊透焊透引起的应力集中所造成的危害 ,比强度下降的危害大得多。未焊透严峻降低焊缝的疲乏强度。未焊透可能成为裂纹源 ,是造成焊缝破坏的重要缘由。未焊透引起的应力集中所造成的危害 ,比强度下降的危害大得多。未焊透严峻降低焊缝的疲乏强度。未焊透可能成为裂纹源 ,是造成焊缝破坏的重要缘由。C焊缝时,用沟通代替直流以防止磁偏吹措施也可有效防止未焊透的产生。5】未熔合未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种。A、产生未熔合缺陷的缘由(1);(2);(3)不对;(4);旺,(5),母材未熔化时已被铁;(6)B、未熔合的危害 和根部未熔合对承载截面积的减小都格外明显 ,应力集中也比较严峻,其危害性仅次于裂纹。C、.未熔合的防止承受较大的焊接电流 部位的清洁。6焊缝化学成分或组织成分不符合要求 : 程中元素烧损等缘由,简洁使焊缝金属的化学成份发生变化 ,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降 ,还会影响接头的耐蚀性能。过热和过烧:假设焊接标准使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大界发生氧化或局部熔化,消灭过烧组织。过热可通过热处理来消退,而过烧是不行逆转的缺陷。F4焊接工艺评定焊接工艺评定的意义、目的接工艺角度保证产品质量的重要措施，使制造出来的接头满足所要求的性能。〔指导书〕的正确性，焊接工艺正确与否的标志在于焊接接头的使用性能是否符合要求。假设使用性能符合要求，则证明所拟订的焊接工艺是正确的，当用于产品时，则产品焊接接头的使用性能同样可以满足要求。压力容器焊接工艺所包括的内容相当广泛，并且任何一种主要焊接参数,如焊接电流、焊接电压、焊接速度、预热温度、层间温度、焊接材料的牌号或成分、焊后热处理温度和保温时间、焊件厚度个焊接位置的转变 能产生较大的影响,因此对于所编制的并将用于生产的每项焊接工艺应作相应的要重评定焊接工艺的推断准则，评定标准和规章也是依据这一推断职责指定的。假设全部试样的检验结果全部符合技术要求，则证明所编制的焊接是可性直至全部工程合格。焊接工艺评定的一般过程—.拟订焊接工艺指导书 专业学问和有相当实践阅历的焊接工艺人员，依据钢材的焊接性能试验，结合产品特点、制造工艺条件来拟订焊接工艺指导书。二.施焊试件 的焊工依据焊接工艺指导书的内容及有关参数规定对样板进展施焊。三.填写焊接工艺评定报告 接工艺指导书和标准规定对样板进展施焊后，检验及测定试样性能，填写焊接工艺评定报告。假设评定不合格，应修改焊接工艺指导书连续评定，直到评定合格。15MnNbR钢钢制压力容器环缝的焊接工艺评定本课题主要争论的是15MnNbR钢的焊接工艺评定，钢板的厚度为δ=40mm它的力学性能和化学成分如表 8表9所示。拟订焊接工艺如下：8所示力学性能拉伸性能

冲击性能钢 板厚 状态号 /mm

σs/MPa

σb/MPa δs/%

弯曲 温180° 度

冲击功Akv/J15MnNbR≥350520～≥3440正火640≥20d=3a20横向915MnNbR钢的化学成分C Si Mn P S Nb≤0.18

0.20～0.55 1.20～1.60 ≤0.025

≤0.015 0.010～0.040①焊接方法为：手工电弧焊和埋弧自动焊。②焊接材料为：焊条为J556RH(φ4mm),焊丝H08MnA(φ45mm),HJ404③焊接位置为：平焊，从左向右施焊。④焊接接头见焊接工艺卡。⑤焊接参数见表1010焊接参数的选择焊道名称焊接方法焊接材料焊格材规/mm焊接电流/A电弧电压/V预热及层间温度/℃热处理标准打底层焊条电J556RHφ4.0160～21～22100～600～弧焊180150650℃/2.5h填充层埋弧焊H08MnAφ5.0650～36～40100～600～720150650℃/2.5h盖面层埋弧焊H08MnAφ5.0650～36～40150～640～720200680℃/3h⑥焊前除锈、脱脂。焊条焊剂焊前烘干。为验证焊接工艺的可行性，可依据 器焊接工艺评定》的规定，对焊缝的焊接工艺进展评定。试件的制备依据焊接性试验方法按GB/T4675.1—1984《焊接性试验 裂纹试验方法》的规定进展，试板尺寸： 5mm*10mm*55mm(按标准规定进展坡口加工)试板加工外侧为65°，内侧为55°的带钝边的双面V形坡口化学成分与母材一样，在焊缝两端设有引弧板与引出板。依据产品的实际需要分别进展了埋弧焊、焊条电弧焊的工艺评定，焊前对试板进展了预热，预热的方式承受履带式电加热带，预热温度为 焊接过程中严格掌握道间温度不低于 150℃，并在焊后马上进展了〔250～300〕℃*2h540～580℃。焊接过程中严格掌握了焊接热输入，埋弧焊为 30～34KJ/cm,焊条电弧焊为22KJ/cm。试焊〔1〕焊接前清理焊道两侧20mm范围内的油、锈等污物，先焊内侧焊缝，然后从外侧清根，再焊外侧焊缝；〔2〕焊前承受电加热带对焊条、焊缝进展预热；预热宽度为坡口两侧不小于200mm范围，电加热带放置在外侧焊缝处，内外用岩棉进展保温，预热过程随时用远红外温测议测温，保证预热温度的均匀性，温度升到 后断电焊接；〔3〕承受埋弧焊，焊接参数严格指行焊接工艺，并严格掌握焊接热输入，每条焊缝要一次焊完，中间不得停留，并严格掌握道间温度不低于 ；否则应进展重加热。内侧焊缝焊完后，从外侧承受碳弧气刨清根，清根前要求焊缝温度不低于200℃〔4〕每条焊缝焊完后，马上进展〔 250～300〕℃×2h的消氢处理，以降低集中氢的含量，并促使焊缝晶界的有害杂质进一步弥散；削减因 偏析而导致裂纹，同时降低焊接接头的强度，提高焊接接头的冲击韧性，避开延迟裂纹的产生；焊后热处理焊接的试件，焊后应进展局部高温回火处理。热处理的工艺为：升温速度，升到1100℃/h，降到300℃冷。具体承受JL-4〔1146×310〕包绕焊缝，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，温度掌握承受DJK-A试验材料为15MnNbR50mm化学成分和性能分别示表11和表12中。1116MnR钢的化学成分/%C Si Mn P S Nb≤0.18 0.20～0.55 1.20～1.60 ≤0.025 ≤0.015 0.010～0.04012试验用钢力学性能〔板厚拉伸性能40mm〕冲击性能钢号板厚/mm状态σs/MPaσb/MPaδs/%弯曲180°温度冲击功Akv/J15MnNbR40正≥350520-540≥20d=3a-20≥34火横向工艺评定试验〔1〕产品焊接试板试样的制备。4.1 试板尺寸和试样毛坯的截取411 试板焊缝应进展外观检查和无损检测(按JB4730)，然后在合格部位截取试样41．2 试板的长度和宽度以满足试验所需的试样类别和数量的截取为宜。但对接接头试板L300mitt，B~250mm；堆焊试板L~300rllrn，B200rnlil，(堆焊方向与试板长度L的方向平行；承受手工堆焊时，I可适当削减)。试样的截取如图1(对接接头试板)和图2(堆焊试板)所示。24，1．3试板两端舍弃局部长度随焊接方法和板厚而异，一般手工焊不小于30n皿；自动焊和电渣焊不小于40n皿。如有引弧板和引出板时，也可以少舍弃或不舍弃。4．1．4 试样毛坯的截取一般承受机械切割法，也可用激光或线切割的方法，但应去除热影响区。4．1．5 必要时，也可直接从焊件上截取试样。4．1．6 依据不同工程的试验要求，对试样进展加工，经检验合格后，打上钢印或其它永久性的标志。4．1.7试样的类别和数量试样的类别和数量应符合表13的规定。拉伸弯曲冲击≤20拉伸弯曲冲击≤20S>20S热焊缝影金属响区试样数量3(Or36*)当试板厚度J30nlln时，应承受全板厚单个试样；当Jo>30rflln时，依据试验条件可承受全板厚的单个试样，也可用多片试样。承受多片试样时，应将焊接接头全厚度的全部试样组成一组作为1个试样。试板厚度J，为10~20lllln时，可用1个面弯、1个背弯也可用2个侧弯代替面弯和背弯。*标准抗拉强度下限ab>540MPa的钢材和Cr-Mo钢；且试板厚度9s>60irlrll，以及设计温度低于-30C>40nllTl的低温钢，焊缝金S属冲击试样数量为6个。4.一般只进展焊缝金属的冲击试验，但对设计温度等于或低于-20C的低温设备，还应增加热影响区的冲击试验。面弯背弯侧弯1112〔2〕拉伸试验4.2.1拉伸试验的试样尺寸如图3所示。试样宽度b≥25n皿。图3拉伸试样试样的分割与加工试样的分割当因试验机力量限制而不能进展全板厚的拉伸试验时，则沿试板厚度方向，分割成近似相等的假设干等分，以此作为试样厚度，该试样厚度应较接近于试验机所能试验的最大厚度。因切口损耗造成的厚度减薄应属正常，即分割后假设干试样叠加的厚度可以小于原试板的全板厚。试样的加工拉伸试样外表焊缝的余高应承受机械方法去除，使之与母材齐平。b)对具有复合层的材料，当复层计人设计厚度时，拉伸试样包括基层及复层；当复层不计人设计厚度时，拉伸试样可去除复层后制取。承受多种方法施焊时，试样的受拉面应包括每一种焊接方法(或焊接工艺)的焊缝金属。4．3 试验方法拉伸试验按GBr228的有关规定进展，在确认已读出拉伸试样的最大载荷后，允许不拉断试样，以避开噪声和对机器的损伤。4．4合格指标拉伸试样的抗拉强度{九}应大于或等于以下规定之一：产品图样的规定值；钢材标准抗拉强度下限值；对不同强度等级的钢材组成的焊接接头，则为两种钢材标准抗拉强度下限值中的较小者；假设承受分割后的多片试样，则将该多片试样组成一组，并对每片进展试验。同时，焊接试板全厚度焊接接头的拉伸试验结果为该组试样的平均值，其平均值应符合上述要求。假设断在焊缝或熔合线外的母材上，该组单片试样的最低值不得低于钢材标准抗拉强度下限值的95％(碳素钢)或97％(低合金钢和高合金钢)e)对复层计人设计厚度的试样，其Jb不得低于复合板材标准规定的计算结〔3〕弯曲试验弯曲试样尺寸横向面弯和背弯试样尺寸按图4及表14的规定表14弯曲试样尺寸 mm厚度aS

长度6.5a+100

宽度b38图4 横向弯曲试样纵弯试样尺寸按图5及表2韵规定。但当焊缝较宽时，试样宽度可相应增大图5 纵向弯曲试样对接试板侧弯试样尺寸按图6，试样宽度为试板厚度(凸：)。当S试板厚度超过试验机压头的宽度(或支辊的长度)，可沿板厚方向切成能在试验机上试验的多片试样，并对每片试样进展侧弯试验。堆焊试板侧弯试样尺寸按图7的规定，考核堆焊过渡层熔合状况的试样宽度6可取38mm图6侧弯试样图7堆焊试板侧弯试样试样加工弯曲试样上的焊缝余高或垫板应承受机械方法去除，试样拉伸外表应齐平，试样棱角应倒圆，圆角半径不得大于2mm。当S10~201Tim，且承受面弯和背弯试样时，试样的厚度为试板的厚度，即a=S。试验方法4.7．1弯曲试验按GB／T232的有关规定，试样的焊缝和热影响区应包括在弯曲变形范围内，横向弯曲试样的弯轴中心应对准焊缝中心。．2当焊接接头两侧的母材或母材与熔敷金属的强度相差较大或延长率明显不同时，可用纵弯试样进展试验。4.7.3复合钢板和耐蚀堆焊的接头弯曲试验，取2个侧弯试样进展试验。合格指标试样按表3的要求弯曲到规定的角度后，其受拉面上沿任何方向不得有单条长度大于3mm的裂纹或缺陷。试样的棱角开裂不计，但确因夹渣或其他焊接缺陷引起试样棱角开裂的长度应计人。当承受多片试样时，将多片试样组成一组，并对每片试样进展试验，均应满足本条的规定。对耐腐蚀堆焊层的焊道及熔合线，堆焊层不得有大于1．5m的任意裂纹或缺陷；熔合线上不得有大于3mtn的任一裂纹或缺陷。15弯曲试验参数试样厚a

弯心直径Dm