第15章压力容器的焊接结构

第15章压力容器的焊接结构

(Weldedstructureofpressurevessels)

本章重点讲解内容：

(1)理解焊接接头的定义、接头形式的类型、坡口形式的类型以及焊缝形式的概念;

(2)掌握GB150-98对压力容器焊接接头的分类；

(3)熟悉焊接接头缺陷以及检验方式。

第一节焊接接头及其分类

钢制化工容器及设备一般用熔焊方法制造。焊接质量的高低与焊接结构是否合理有密切

关系。因此选择合理的焊接结构具有重要意义。

1、焊接接头(weldedjoints)

定义：指两个零件或者一个零件的两个部分在焊接连接部位处的结构总称。全面描述一

个焊接接头应包括：接头形式、坡口形式和焊接形式。

(1)接头形式(typesofweldedjoints)：焊接接头中两个相TE连接零件的相对位置关系。有

对接焊、角接焊、丁字接焊与搭接焊。

♦对接焊：两个相互连接零件在接头处的中面基本处于同一平面或者同一曲面内；

♦角接焊、丁字接焊；两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或者相交于•个

角度图(b)。

♦搭接焊两个相互连接零件在接头处的中面有部分相互重合在一起，他们的中面

(2)坡口形式：

如图2所示五种基本形式。

图2坡口的基本形式

e等厚度板的对接缝

为了确保焊缝的质量，应尽量采用等厚度对接。厚度在6mm以下的对接缝可以不开坡

口。板厚度大于6mm时，为了防止焊缝出现焊不透的现象，根据不同板厚,开不同形式的坡口。

・采用单面坡II原则：

对于•容器内空间过小、无法从内部进行焊接时的焊缝，采用单面坡口。板厚s<20mm时

用V型坡口,S>20mm时月U型坡口。

・采用双面坡口原则：

当两面都可以进行焊接时，为了保证焊缝质量，要采用双面坡口。s=20〜40mm时用对称

X型,s=30〜60mm时用对称U型。

必须注意，自动焊和手工焊对于板厚的适用范闱和坡口尺寸均不相同，设计时可参考

“GB985—88”气焊、手工焊电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸，“GB986—88”

埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸。

•衬垫板的对接焊缝

当容器内侧无法进行焊接而采用单面坡口时，为了保证焊缝根部焊透，常采用带垫板的对

接焊缝，以提高焊缝质量，垫板材料可用钢或紫铜。应注意垫板与焊接件的密合，焊后最好将

垫板拆除,但却不一定都能做到。

・不等厚钢板的对接焊缝

在不等厚钢板对接时，应将厚板削薄，使对接处的厚度相同。当薄板厚度

s2<lOmm,sl-s2>3mm或s2>lOmm,sl-s2>0.3s2或sI-s2>5mm时，均应按图的要求，削薄厚板

边缘。

(3)焊缝形式

定义：表明焊接接头中熔化面间的关系。与接头形式有区别。

>对接焊缝由两个相对的熔化面及其中间的焊缝金属组成；

>角接焊缝由相互垂直或者相交为某一角度的两个熔化面及呈三角形断面形状的焊

缝金属所构成。

>组合焊缝是由对蚤焊缝和角焊缝组合而成的焊缝。

丛

3223

（b）角饵缝

图3焊缝形式

2、注意事项

（I）纵焊缝间的距离

在同一小区内尽量避免多次焊接，两相邻筒节的纵焊缝要错开一段距离a,a>3s,且a）

40mm（S为板厚）以避免卜字交叉焊缝。

（2）焊缝要尽量离开容器的几何形状和壁厚突变的地方，例如当椭圆形封头与简体对焊时,

一定要加一个直边过渡部分，让两个圆柱体相连，以使焊缝避开应力复杂的区域。

（3）容器上凡被补强圈、支座、垫板等覆盖的焊缝，均应打磨至与母材齐平。

第二节GB150-1998关于压力容器上的焊接接头的分类

主要是根据压力容器上的焊接接头按其所处的位置进行划分A、B、C、D四类，化类

的目的应该是对焊接接头的检验上有所区别。（要求学生能够准确掌握各类焊接接头的定义

与范围）。

容器主要受压部分焊接接头分类

适用范围

A类B类C类D类

设计温度高圆筒部分的纵向接头壳体部分的环向平盖、竹板与圆接管、人孔、

于-20C的钢（多层包扎压力容器接头、锥形封头简非对接连接的凸缘、补强圈

制焊接单层层板层纵向接头除小端与接管连接接头，法兰与壳等与壳体连

压力容器、外）、球形封头与圆筒的接头，长颈法体、接管连接的接的接头、但

多层包扎压连接的环向接头、各类兰与接管连接的接头、内封头与已规定为A、

力容器、热凸形封头中的所有拼接头，但已规定圆筒的搭接接头B类的焊接

套及锻焊容焊接头以及联入式接为A、C、D类的以及多层包扎容接头除外。

器。管与壳体对接连接的焊接接头除外。器层板层纵向接

设计温度《接头。头。

-20℃的容

器，还应符

合附录C的

规定。

2、制造过程中的检验

a.容器各部件在组焊之前必须通过各种检验

外观尺寸与尺寸公差的检验，（利用幻灯片让学生熟悉焊缝检验尺的使用）。

b.焊缝检验：

无损检测诊断技术是一门新兴的综合性应用学科•.它是在不损伤被检测对象的条件下，

利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来探测各

种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷，并对缺陷的类型、性质、数量、形状、位

置、尺寸、分布及其变化作由判断和评价。

・射线探伤

・超声波探伤

・磁粉探伤

・着色法探伤

超声波探伤是使用最多的无损探伤方法。磁粉探伤与着色探伤辅助以检验是否存在有表

面裂纹。近年来，超声波应用日益广泛，技术也迅速进步。射线探伤易于记录保存和备查,

检验可靠。制造过程中最好每完成•个组焊过程便进行•次探伤，发现超标缺陷及裂纹，用

补焊方法予以消除。几种探伤方法的比较如卜.表所示:

检验方法可发现缺陷检验厚度灵敏度判伤方法备注

着色检验贯穿表面的缺表面缺陷宽度小于肉眼观察直接焊接接头表面

荧光检验陷（微劣、气孔）0.01mm,深度小于判断，只能确定缺不加工或打磨，奥

0.030.04mm陷位置，不能确定氏体不锈钢优先

者检查不出缺陷深度采用

磁粉探伤表面及近表面映表面，近比荧光法高：与直接根据磁粉被检验焊件限为

陷（微裂纹，未焊表面磁场强度和磁松分布情况判定缺磁性材料,焊接表

透，气孔）被检验质量有关陷位置。缺陷深度面不加工或打磨。

表面最好与磁场不能确定铁磁性材料优先

正交采用

超声波探内部缺陷（裂受盲区限能探出直径大据仪器荧光屏被检验部位需

伤纹、未焊透、气孔制，尤其适于1mm的气孔和上波形判断缺陷

加工到R*.3

及夹渣）用于中、厚夹渣。检验内部裂位置及大小。确定

板检测纹灵敏度较高缺陷性质较困难

X射线内部裂纹，气受管电能检验出大于从照相底片上焊接接头表面

探伤孔，未焊透，夹渣压限制，一焊缝厚度直接判断缺陷种不需加工，三反两

等般厚度1%~2%的缺类、大小和分布，面都必须是可接

100mm陷检验裂纹不如超近的

Y射线探