焊工实训（高级模块）课件：压力容器焊接

课题一压力容器概述课题二压力容器焊接工艺

学习目标课题一压力容器概述1.掌握压力容器按设计压力分类与按综合因素分类的类别。2.了解压力容器的其他分类方法。子课题1压力容器分类一、按设计压力划分压力容器按设计压力可分为四个承受等级：1.低压容器（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa2.中压容器（代号M）1.6MPa≤p＜10MPa3.高压容器（代号H）10MPa≤p＜100MPa4.超高压容器（代号U）p≥100MPa二、按综合因素划分在承压等级划分的基础上，综合压力容器工作介质的危害性（易燃、致毒等程度），可将压力容器分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类。1.Ⅰ类容器一般指低压容器（Ⅱ、Ⅲ类规定的除外）。2.Ⅱ类容器属于下列情况之一者：（1）中压容器（Ⅲ类规定的除外）。（2）易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器。（3）毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器。（4）低压管壳式余热锅炉。（5）搪玻璃压力容器。3.Ⅲ类容器属于下列情况之一者：（1）毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和PV≥0.2MPa·m3的低压容器。（2）易燃或毒性程度为中度危害介质且PV≥0.5MPa·m3的中压反应容器或PV≥10MPa·m3的中压储存容器。（3）高压、中压管壳式余热锅炉。（4）高压容器。三、按壳体承压方式划分按壳体承压方式可分为两类。1.内压容器内压容器是指壳体内部承受介质压力的压力容器。2.外压容器外压容器是指壳体外部承受介质压力的压力容器。四、按设计温度划分按设计温度可分为三类：1.低温容器，t≤-20℃。2.常温容器，-20℃＜t＜450℃。3.高温容器，t≥450℃。五、从安全技术管理角度划分从安全技术管理角度可分为两类。1.固定式容器合成塔、蒸球、管壳式余热锅炉、热交换器和分离器等均为固定式容器。2.移动式容器气瓶、汽车槽车、铁路槽车等均为移动式容器。六、按在生产工艺过程中的作用划分1.反应容器用来完成介质的物理、化学反应的容器，如反应器、反应釜、发生器、分解锅、分解塔、聚合釜、高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅和蒸球等。2.热交换器用来完成介质热量交换的容器，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发锅、加热器、硫化锅、消毒锅、蒸压釜、蒸煮器和染色器等。3.分离容器用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等的容器，如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、储能器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔等。4.储运容器用来盛装生产和生活用的原料气体、液体、液化气体等的容器，如各种形式的储槽、槽车（铁路槽车、公路槽车）等。学习目标1.掌握压力容器结构组成。2.掌握压力容器焊接接头分类。子课题2压力容器结构一、压力容器结构组成

压力容器的典型结构a）圆柱形b）球形c）圆锥形

圆柱形压力容器结构图1—法兰2—支座3—封头拼接焊缝4—封头5—环焊缝6—补强圈7—人孔8—纵焊缝9—筒体10—压力表11—安全阀12—液面计1.筒体筒体是压力容器最主要的组成部分，由它构成储存物料或完成化学反应所需要的大部分压力空间。2.封头

常见的封头形式a）椭圆形封头b）碟形封头c）半球形封头d）无折边锥形封头e）有折边锥形封头3.法兰法兰按其所连接的部分，分为管法兰和容器法兰。法兰结构4.开孔与接管由于工艺要求和检修时的需要，常在某些容器的封头上开设各种孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管，以及安装压力表、液位计、流量计、安全阀等接管开孔。手孔和人孔是用来检查容器的内部并用来装拆和洗涤容器内部的装置。5.支座压力容器靠支座支撑并固定在基础上。二、压力容器焊接接头分类压力容器焊接接头1.A类接头圆筒部分（包括接管）和锥壳部分的纵向接头（多层包扎容器层板的层间纵向接头除外），球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头和平封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管或凸缘与壳体对接连接的接头，均属于A类焊接接头。2.B类接头壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长径法兰与接管连接的接头、平盖或管板与圆筒对接连接的接头以及接管间的对接环向接头，均属B类焊接接头，但已规定为A类的焊接接头除外。3.C类焊接接头球冠形封头、平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体或接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板的层间纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。4.D类接头接管（包括人孔圆筒）、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B、C类的焊接接头除外。5.E类接头非受压元件与受压元件的连接接头为E类焊接接头。1.了解中、低压压力容器结构的制造工艺流程。2.了解封头、筒体等受压元件的加工及装配工艺。课题二压力容器焊接工艺学习目标子课题1压力容器零件加工成形与装配一、封头的制造目前广泛采用冲压成形工艺加工封头。现以椭圆形封头为例说明其制造工艺。封头制造工艺大致如下：原材料检验→划线→下料→拼缝坡口加工→拼板的装焊→加热→压制成形→二次划线→封头余量切割→热处理→检验→装配。封头的拼焊封头余量切割机1—封头2—割炬3—悬臂4—立柱5—传动系统6—支座二、筒节的制造筒节制造的一般过程为：原材料检验→划线→下料→边缘加工→卷制→纵缝装配→纵缝焊接→焊缝检验→矫圆→复检尺寸→装配。筒节的划线焊接试板、引弧板和引出板与筒节的组装三、容器的装配容器的装配是指各零部件间的装配，其接管、人孔、法兰、支座等的装配较为简单，下面主要分析筒节与筒节以及封头与筒体之间的环焊缝装配工艺。1.筒节与筒节的装配（1）立装（2）卧装2.封头与筒体的装配封头简易装配法1—封头2—筒体3—吊耳4—吊勾5—滚轮架6—П形马学习目标1.掌握压力容器的焊接及要求。2.理解压力容器焊接工艺评定流程与要求。3.掌握压力容器常用焊接工艺措施。子课题2压力容器焊缝的焊接一、压力容器的焊接及要求1.焊接方法压力容器纵、环焊缝的焊接多采用双面埋弧焊，先在焊剂垫上焊接筒体内面焊缝，碳弧气刨清根后再焊外面焊缝。焊剂垫形式a）带式焊剂垫b）圆盘式焊剂垫2.压力容器焊接要求（1）不宜采用十字焊缝。（2）在压力容器上焊接的临时吊耳和拉筋的垫板等，应采用与压力容器壳体相同或力学性能和焊接性能方面相似的材料，并用相适应的焊材及焊接工艺进行焊接。临时吊耳和拉筋的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑并检验合格。打磨后的厚度不应小于该部位的设计厚度。（3）受压元件之间或受压元件与非受压元件组装时的定位焊，若保留成为焊缝金属的一部分，则应按受压元件的焊缝要求施焊。3.压力容器焊接接头的表面质量要求（1）形状、尺寸以及外观应符合技术标准和设计图样的规定。（2）不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未焊满和肉眼可见的夹渣等缺陷，焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除。（3）焊缝与母材应圆滑过渡。（4）焊缝的咬边要求如下：1）使用抗拉强度规定值下限大于或等于540MPa的钢材及铬钼低合金钢材制造的压力容器，奥氏体不锈钢、钛材和镍材制造的压力容器，低温压力容器，球形压力容器以及焊缝系数取1.0的压力容器，其焊缝表面不得有咬边。2）除1）以外的压力容器焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10％。（5）焊缝返修要求如下：1）要求焊后热处理的压力容器，应在热处理前焊接返修。2）有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能。3）压力试验后需返修的，返修部位必须按原要求经无损检测合格。4）同一焊缝部位的返修次数不宜超过2次。二、压力容器的焊接工艺评定焊接工艺评定是评定焊接工艺正确与否的一项科学试验工作，是保证焊接质量的前提和基础。1.焊接工艺评定及目的焊接工艺评定就是为验证所拟定的焊件的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。2.焊接工艺评定的工作程序（1）分析焊接结构中应进行焊接工艺评定的所有焊缝的类型及各项有关数据。（2）编制“预焊接工艺规程（PWPS）”（或称焊接工艺指导书），经焊接责任工程师审核后，由焊接试验室组织实施。（3）根据“预焊接工艺规程”，在技术人员、检验人员监督下，由技术熟练的焊工焊接评定试件，并做好实焊记录。注意评定试件不允许返修。下图为焊接工艺评定试件形式。焊接工艺评定试件形式a）板状对接焊缝试件b）管状对接焊缝试件c）板状角焊缝试件d）管与板角焊缝试件e）管与管角焊缝试件（4）对试件进行焊缝外观、无损探伤、力学性能试验及金相试验等检验。板状对接焊缝试件力学性能试验试样位置图a）不取侧弯试样时b）取侧弯试样时c）取纵向弯曲试样时（5）汇总资料，填写“焊接工艺评定报告（PQR）”，经焊接责任工程师审核，总工程师批准生效，作为制订焊接工艺的依据。（6）根据评定合格的焊接工艺评定（报告）制订焊接工艺规程（卡），指导焊接生产。焊接工艺评定的一般工作程序如图所示。焊接工艺评定的程序3.焊接工艺评定的条件、规则和因素（1）焊接工艺评定的条件被焊材料已经过（或有可靠的依据）严格的焊接性试验确认合格，焊接工艺评定所用设备、仪表与辅助机械均应处于正常工作状态，所选被焊材料与焊接材料必须符合相应的标准，并需由本单位技能熟练的焊接人员焊接试件。（2）焊接工艺评定的规则进行焊接工艺评定时，评定对接焊缝与角焊缝的焊接工艺可采用对接焊缝接头形式；板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于管材和板材的角焊缝。（3）焊接工艺评定因素焊接工艺评定因素分为三类：重要因素（指影响焊接接头力学性能和弯曲性能的焊接工艺评定因素，冲击韧性除外）、次要因素（对力学性能和弯曲性能无明显影响的工艺评定因素）、补加因素（指影响冲击韧性的焊接工艺评定因素）。当重要因素变更时，需重新进行焊接工艺评定；当增加或变更补加因素时，可按增加或变更的补加因素增加冲击韧性试验；当变更次要因素时，不需重新进行焊接工艺评定。4.焊接工艺评定适用厚度范围焊接工艺评定适用的母材厚度和焊缝金属厚度范围单位：mm5.焊接工艺规程（卡）与焊接工艺评定的关系焊接工艺评定与焊接工艺规程（WPS）（卡）既有区别又有联系。焊接工艺评定是在产品制造前进行的，只有其评定合格后，才可编制焊接工艺规程（卡）。焊接工艺评定是编制焊接工艺规程（卡）的依据。三、压力容器焊接工艺措施1.预热

常用的压力容器钢材焊前预热温度三、压力容器焊接工艺措施1.预热

常用的压力容器钢材焊前预热温度（续）2.焊后热处理（1）焊后热处理条件1）焊件的壁厚超过表要求。

压力容器焊后热处理的壁厚界限2）压力容器及受压部件的制造图样，注明该焊件是有应力腐蚀危险的容器（如盛装液化石油气、液氨等）。3）压力容器及受压部件的制造图样，注明该焊件是盛装极度毒性或高度毒性介质的容器。4）容器的封头是用冷加工制作成形的。5）用碳素钢和Q345（16MnR）钢，冷加工制作或中温成形的筒节，其厚度大于或等于圆筒内径的3％；其他低合金钢，其厚度大于或等于圆筒内径的2.5％，成形后进行热处理或与焊件焊完后一并热处理。（2）焊后热处理方法1）炉内整体进行热处理的焊接接头应该优先采用。2）局部热处理。

常用压力容器用钢焊后热处理参数

常用压力容器用钢焊后热处理参数（续）学习目标1.掌握压力容器焊接工艺设计方法与步骤。2.了解压力容器环缝焊接操作工艺。子课题3Q345钢压力容器环缝的焊接一、焊前准备1.焊件材料。2.焊接材料。3.焊接设备。4.焊前清理。5.装配定位。

低压容器焊接图二、焊接参数Q345钢压力容器环缝焊接参数见表。

Q345钢压力容器环缝焊接参数三、焊接操作采用双面埋