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电站锅炉压力容器焊接主要内容1、焊接术语2、电站锅炉压力容器常用焊接方法3、电站锅炉压力容器常用焊接材料4、焊接接头的组成及分布特征5、焊接接头的组织和性能主要内容6、焊接应力与变形7、焊接缺陷8、电站常用钢材的焊接9、新型钢材的焊接10、焊接管理一、焊接术语1、焊接通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。2、焊接接头两个或两个以上零件用焊接方法组合的接点。3、焊缝焊件经焊接后所形成的结合部分。4、热影响区焊接过程中材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。5、母材金属被焊金属材料的统称。6、焊接方法指特定的焊接方法，其含义包括该方法涉及的冶金、电、物理、化学、力学原则等内容。7、焊接材料焊接时所消耗的材料（主要包括焊条、焊丝、焊剂、气体等）的通称。8、焊接工艺制造焊件所有关的加工方法和实施要求。包括焊前准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。9、碳当量Ceq把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。以钢中碳的百分含量为基础，将其他合金元素的百分含量折算成碳的含量，其总和即为钢的碳当量。二、电站锅炉压力容器常用焊接方法焊接方法分类：熔化焊钎焊压力焊二、电站锅炉压力容器常用焊接方法1、常用的焊接方法（1）焊条电弧焊（2）埋弧自动焊（3）氩弧焊（4）二氧化碳气体保护焊（5）电渣焊（6）等离子弧焊（1）焊条电弧焊焊条电弧焊示意图焊条电弧焊是用焊条和焊件作电极，并利用其间产生的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的一种手工操作的焊接方法，因此也常称手工电弧焊。（2）埋弧自动焊埋弧自动焊示意图利用焊丝和母材作电极，以在颗粒状焊剂下燃烧的电弧热能来熔化焊丝和部分母材的焊接方法，叫做埋弧焊。如果焊丝沿着焊缝的移动、随着焊丝的熔化不断向焊缝送丝的过程均为自动进行，则称为自动埋弧焊。埋弧自动焊：母材＋焊丝＋焊剂＋行走机构＋送丝机构＋电焊机（自动调节）（3）氩弧焊氩弧焊示意图氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。氩弧焊根据电极是否熔化分为非熔化极氩弧焊及熔化极氩弧焊。非熔化极氩弧焊（一般采用钨极）包括手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊。熔化极氩弧焊是以焊丝作为电极，多为自动焊，也有半自动焊。钨极氩弧焊的特点：①适于焊接各种钢材、有色金属及合金；电弧稳定、飞溅小，焊缝致密，成型美观，焊接质量优良。②电弧和熔池用氩气保护，焊缝没有渣壳覆盖，熔池清晰可见，液态熔池容易控制，适用于全位置焊接和自动化焊接。③电弧燃烧稳定，热量特别集中，焊接熔池及其热影响区很小，容易控制焊接规范和操作质量，焊接中变形也很小。钨极氩弧焊的特点：④气体保护效果好，焊接热输入量小，适合焊接电站锅炉受热面小管。⑤和电弧焊比较，焊缝特别纯净，一般不会出现气孔夹渣缺陷，合金元素的烧损也少。⑥氩弧焊是一种低氢型的焊接方法。焊接耐热钢或低合金高强度钢时，焊接接头的冷裂纹倾向比用焊条电弧焊焊接时低。（4）二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊示意图以二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，叫二氧化碳气体保护焊（CO2气体保护焊）。CO2气体保护焊以焊丝做一个电极，靠焊丝与工件之间产生的电弧热熔化焊丝和工件，形成焊接接头。CO2气体保护焊包括自动焊和半自动焊。（5）电渣焊电渣焊示意图电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。特点：焊缝一次成形。冷却速度慢，焊缝组织粗大，焊接接头冲击韧性差，必须进行焊后热处理。一般采用正火加回火，以便恢复组织形态和细化晶粒，提高焊接接头韧性。（6）等离子弧焊等离子弧又称压缩电弧，可以用于焊接和切割各种金属。等离子弧焊可以手工焊，也可以自动焊；可以填充金属，也可以不填充金属。可以焊接碳钢、不锈钢、耐热钢、铜合金、镍合金、钛合金等。常用于焊接高合金材料。2、焊接方法的选择（1）制造过程中的主要焊接方法埋弧焊、氩弧焊、焊条电弧焊、气体保护焊等。（2）安装过程中的主要焊接方法手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。（3）检修过程中的主要焊接方法手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。一般，小管用手工钨极氩弧焊，大管用手工钨极氩弧焊+焊条电弧焊三、电站锅炉压力容器常用焊接材料1、电焊条（1）焊条的组成：焊芯＋药皮焊芯的作用：传导焊接电流；作为填充金属过渡到焊接坡口中，与熔化的母材金属一起形成焊缝。焊芯由金属材料制成，焊芯的材料可以是碳钢、合金钢或者其它合金，如镍、铜、铝等。焊条药皮的作用①稳定电弧：药皮中所含的易电离物质起稳弧作用。②机械保护作用：造气和造渣。药皮中的组分在焊接中产生大量气体，同时形成熔渣覆盖熔滴和熔池金属表面，使熔化的金属与周围空气隔绝，起着机械隔离的作用。③冶金处理作用：脱氧和渗合金的作用。降低焊缝金属含氧量；对焊缝金属渗合金，保证焊缝金属的力学性能。④改善工艺性：药皮中的粘结剂、增塑剂等可以降低熔渣的粘度，增加熔融金属的流动性，所以可起到改善工艺性的作用。（2）焊条的分类：①按药皮的主要成份分类：钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢钾型、低氢钠型、石墨型、盐基型②按溶渣的碱度分类：酸性焊条（碱度1.5）和碱性焊条（碱度1.5）酸性焊条药皮的主要成分是酸性氧化物和少量有机物，氧化性强，保护气体是有机物；对油锈、水分不敏感；电弧稳定性好，焊接工艺性能好；粉尘的毒害较小；脱氧不够完全，焊缝中的硫磷杂质比较多，焊缝金属的冲击韧性低，抗裂性较差；使用前烘焙温度为70℃~150℃，可以交直流两用。碱性焊条药皮的主要成分是盐（碳酸盐等）和较多的铁合金，氧化性弱，焊缝合金化的效果好，保护气体是CO2；对油锈、水分敏感；脱氧充分，焊缝中的硫磷杂质比较少，焊缝的力学性能好；电弧稳定性较差，焊接工艺性能较差，抗裂性强，适用于合金钢、高强度钢等重要结构的焊接；粉尘的毒害较重；使用前烘焙温度为350℃~400℃，一般用直流电源。③按焊条的用途分类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条④按焊接的母材分类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条（3）焊条的型号与牌号：①型号：国家标准对焊条的统一规范编号。②牌号：焊条行业对焊条产品的商业广告编号。二者的关系：每一种焊条只有一个牌号，而每一类型号可包括多种牌号的电焊条。焊条型号的表示方法：①碳钢焊条E××××(E4303、E5015)②低合金钢焊条E××××-×-×（E5515-B2-V）③不锈钢焊条E×××-×-××（E308L-15、E310Nb-15）焊条牌号的表示方法：①结构钢焊条J(结)×××(J422、J507)②钼及酸性铬钼耐热钢焊R(热)×××（R317）③不锈钢焊条Cr(铬)×××A(奥)×××（Cr202、A137）常用焊条牌号与型号对照：J422——E4303J507——E5015R317——E5515B2VR407——E6015B3R817——E11MoVNiW-15Cr207——E410-15A137——E347-152、焊丝：（1）分类：焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类。按照用途和对应的焊接方法，可以将实芯焊丝分为：气体保护电弧焊用焊丝、埋弧焊用焊丝、气焊用焊丝以及手工钨极氩弧焊专用的填充焊丝四种。（2）焊丝型号的表示方法：①气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝ER××-×-（×）(ER55-B2-Mn)②埋弧焊用焊丝H××（×）××（H08MnA）③手工钨极氩弧焊专用焊丝TIG-×××或GTAW-×××（TIG-J50、TIG-R31）电力行业专用手工钨极氩弧焊丝有TIG-J50碳钢TIG-R311Cr-0.5Mo-VTIG-R402.25Cr-1MoTIG-R100.5MoTIG-R301Cr-0.5MoTIG-R34Cr-Mo-V-W-BTIG-R719Cr-1Mo-VTIG-G2112Cr3、焊剂：主要用于埋弧焊，对熔池和焊缝金属起保护作用，并可以渗合金。埋弧焊的焊丝和焊剂要匹配使用，故焊剂没有单独的型号。4、钨极：氩弧焊时的电极。有纯钨、钍钨和铈钨三个类型，现多用铈钨极。5、保护气体：分为惰性、活性和混合气体。惰性保护气体：Ar、He、N2活性保护气体：CO2（强氧化性）混合气体：Ar+He、Ar+H2、Ar+O2、Ar+CO2+O2、CO2+O2等6、焊接材料的选用原则：（1）同质材料焊接①选择熔敷金属的化学成份和力学性能与母材相当的焊材②选择熔敷金属的化学成份与母材相近、力学性能与母材相当的焊材对于高温使用的材料，优先考虑高温力学性能与母材的匹配（2）异质材料焊接①碳钢和低合金钢：熔敷金属的抗拉强度不低于强度较低一侧母材标准规定的下限值。②热强钢、热强钢与低合金钢：熔敷金属的合金成份与较低一侧母材相匹配或介于两侧母材之间。③高Cr钢与热强钢、低合金钢：熔敷金属的合金成份与较低一侧母材相匹配。④奥氏体与其它钢材：设计温度≤425℃时，采用Cr、Ni含量高于奥氏体母材的奥氏体型焊材；设计温度425℃时，采用镍基焊材。四、焊接接头的组成及分布特征1、焊接接头的组成焊接接头由焊缝＋熔合区＋热影响区组成2、焊缝母材金属和填充金属在焊接热源的作用下熔化而形成熔池，热源离开后熔池中的液态金属便冷却而凝固，形成焊缝。3、熔合区（不完全熔化区）熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域。熔合区是焊接接头中最复杂的一个区域。熔合区的宽度一般只有0.1～0.5mm。4、热影响区过热区相变重结晶区不完全重结晶区余高热影响区的构成及其界域一般HAZ：TS～TCRTS——固相线温度TCR——连续加热转变的重结晶温度(1)低碳钢：TCR≈AC1(2)中、高碳钢及合金钢淬火态：HAZ：TS～低温回火温度回火态：HAZ：TS～供货状态回火温度热影响区中各区的划分不易淬火钢（1）过热区TS～1100℃（2）相变重结晶区1100℃～AC3（3）不完全重结晶区AC3～AC1易淬火钢（1）淬火区TS～AC3（2）部分淬火区AC3～AC1（3）回火区AC1～T回火5、焊接接头的基本形式（1）对接接头（2）角接接头（3）搭接接头（4）Τ形接头对接接头的基本坡口形式五、焊接接头的组织和性能1、焊接热循环的特征（1）加热温度高，过热区接近Ts（2）加热速度快，60～1000℃/s（3）高温停留时间短（4）冷却速度快焊接热循环示意图1350℃1100℃800℃500℃tht8/5影响焊接热循环的因素（1）焊接热输入量与电流、电压成正比，与焊接速度成反比（2）预热温度、层间温度（3）结构厚度和接头型式（4）钢材的导热性2、焊缝的组织和性能（1）两次结晶过程一次结晶：液态－固态二次结晶：固态相变（2）偏析问题：在一次结晶中产生（3）二次结晶与冷却速度二次结晶的组织与冷却速度密切相关，冷却速度越快，低温转变的组织比例越大。（4）不同材料焊缝的组织和性能①低碳钢和低合金钢组织：铁素体＋珠光体性能：强度较低，塑性、韧性高②耐热钢（含Cr5％）组织：珠光体＋部分淬硬组织性能：强度高于①，但塑性、韧性比①差；一定的高温强度③耐热钢（含Cr5％～12％）组织：贝氏体或马氏体性能：强度高，塑性、韧性一般偏低；较高的高温强度④奥氏体钢组织：奥氏体（＋少量铁素体）性能：强度较低，塑性、韧性高；较高的高温强度和抗氧化性3、熔合区的组织和性能（1）熔合区金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大，化学成分及组织都极不均匀，冷却后的组织属于过热组织。（2）塑性、韧性差。熔合区附近往往是产生裂纹和局部脆性破坏的发源地。4、热影响区的组织和性能（1）不易淬火钢①过热区（粗晶区）晶粒粗大。强度、硬度高，塑性、韧性差。②正火区（细晶区）晶粒细小。综合性能好。③部分相变区晶粒粗细不均，性能较差。（2）易淬火钢①淬火区（过热＋正火）马氏体，粗大＋细小。强度、硬度高，塑性、韧性差。②部分淬火区（部分相变）晶粒粗细不均，铁素体＋细小马氏体。塑性、韧性下降。③回火区（AC1～T回火）回火区的大小与母材的供货状态有关，回火程度与在焊接接头中所处