压力容器焊接技术要求.

压力容器焊接技术要求概述•1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量；•2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊接接头的使用性能等；•3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量。一、压力容器焊接的基本概念•1、焊缝形式与接头形式：从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的；焊缝是焊接接头的组成部分。焊缝有５种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。焊接接头有12种：对接接头、Ｔ型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。•2、焊缝区、熔合区和热影响区•3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程－－压力容器焊接的三个重要环节焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则。•3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。•3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。•3.3、焊接工艺评定：JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》JB/T4734《铝制焊接容器》JB/T4745《钛制焊接容器》•3.4、焊接工艺规程：二、常用焊接方法及特点•1、手工电弧焊（SMAW）•2、埋弧焊（SAW）•3、钨极气体保护焊（GTAW）•4、熔化极气体保护焊（GMAW）•5、药芯焊丝电弧焊（FCAW）•6、等离子弧焊（PAW）•7、电渣焊（ESW）三、焊接材料•按JB/T4709选用焊材。•1、焊条：GB/T983《不锈钢焊条》、GB/T5177《碳钢焊条》；•2、焊丝•3、焊剂•4、保护气体四、压力容器焊接设计•焊接设计是压力容器设计的一个重要组成部分，包括：钢材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接头形式、预热、层间温度、后热、焊后热处理以及检验、检测等；•压力容器焊接设计的原则：1、选用焊接性能良好的材料；2、尽量减少焊接工作量；3、合理分布焊缝；4、焊接施工及焊接检验方便；5、有利于生产组织和管理。四、压力容器焊接设计•1、焊接方法选用：质量可靠、生产效率高、成本低；•2、焊接材料选用：焊缝金属力学性能应高于或等于相应母材标准规定值下限；依据JB/T4709选用；•3、焊接坡口设计：GB/T985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB/T986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》HG20583-98《钢制化工容器结构设计规定》GB150、GB151、封头、管法兰、容器法兰、吊耳、容器支座等标准规定的焊接坡口；四、压力容器焊接设计•4、焊接接头设计：压力容器结构设计时应遵循的原则(1)保证接头满足使用要求；(2)施焊、无损检测操作容易，焊接应力小，变形小；(3)接头加工容易，经济性好；(4)焊接接头设计应符合焊接接头系数规定。•5、预热、层间温度和后热预热可以降低焊接接头冷却速度，防止母材和热影响区产生裂纹，降低焊接区的残余应力；但会恶化劳动条件，要认真对待。后热的目的是加快焊接接头中氢的逸出，是防止冷裂纹的有效措施。后热温度与钢材有关，并应在焊后立即进行。五、有关标准对焊接的要求•1、组成压力容器的不同材料、不同形状的零部件，主要是靠焊接方法装配的，与母材相比焊接接头是压力容器壳体的薄弱环节，因此标准规范对焊接给予极大的关注，提出了多方面的技术要求。主要包括如下几方面：(a)焊接试板接头的力学性能－－产品焊接试板(b)焊接接头的外观与形状尺寸偏差(c)焊接缺陷五、有关标准对焊接的要求•2、产品焊接试板•2.1、按台制备产品焊接试板的条件容器的设计温度：设计温度低于或等于-20℃；容器的材料：Rm＞540MPa钢和Cr-Mo低合金钢工作介质：盛装毒性为极度或高度危害介质•2.2、以批代台制备试板的条件对于Q235-B、Q235-C、20R、16MnR以及不锈钢等材料制造的容器，不要求按台制备试板。注*五、有关标准对焊接的要求•2.3制备产品试板的要求试板对产品焊接接头的代表性，应真实、可信；措施：对试板用材、焊工、施焊条件、焊接工艺、热处理、试板所处部位进行严格规定。•2.4产品试板的检验与评定按JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》进行。•2.5产品试板检验不合格的处理五、有关标准对焊接的要求•3、焊缝外观•3.1、对口错边：A：≤1/4δe，且≤3mm；B：≤1/4δe，且≤5mm；注*•3.2、棱角度：≤(δe/10+2)mm，且≤5mm；•3.3、不等厚板材对接：削薄处理注*•3.4、焊缝余高：•3.4.1、作用：保温、缓冷与正火作用，焊接工艺的需要；•3.4.2、危害：筒体表面外形突变，产生附加弯矩，造成较高的局部应力集中，形成裂纹源，缩短容器疲劳寿命；•3.4.3、要求：标准（JB4732）规定，凡需疲劳分析设计的容器均应将余高去除，焊缝与母材表面保持齐平。五、有关标准对焊接的要求•3.5、咬边•3.5.1、危害：微小区域形状突变，应力集中；介质在咬边内形成死区，浓度上升，出发局部腐蚀；咬边在介质压力作用下易扩展，诱发裂纹；•3.5.2、要求：不得有咬边：低温压力容器；用Rm＞540MPa钢材和Cr-Mo低合金钢制容器；采用不锈钢制造的容器；焊接接头系数取1的压力容器；允许存在一定量的咬边：GB150。压力容器无损检测技术要求一、基本概念•1、无损检测（NDT/NET）：是不损坏被检物的完整结构和使用性能的情况下，探测被检物内部和表面的宏观缺陷，并对其种类、形状、尺寸、取向和位置作出判断的工艺方法。•2、主要目的：对原材料、零部件、产品各制造工序和产品昀终外观、内在质量的检查；评价制造工艺的合理性，为制定和改进制造工艺工程提供依据；作为评定产品质量优劣等级的依据，提高产品在规定条件下工作的可靠性。•3、执行标准：JB/T4730-2005《承压设备无损检测》。•4、检测方法：五大常规检测方法：RT、UT、MT、PT、ET。•5、适用缺陷：RT、UT主要用于检测内部缺陷；MT、ET检测表面和近表面缺陷；PT仅用于检测表面开口缺陷。二、射线检测RT•1、原理：利用强度均匀的ｘ和γ射线照射工件，使照相底片感光。•2、主要特点：•2.1、根据射线底片的缺陷图像，可以精确地判别在垂直与射线透照方向地二维平面地位置、尺寸和缺陷地种类，但缺陷在厚度方向自身高度和深度难以确定；•2.2、对体积状缺陷（体积未焊透、气孔、夹渣、疏松、缩孔）检测灵敏度较高，对面状缺陷（细微裂纹、未熔合、面状未焊透）检测灵敏度较低；•2.3、通过底片评价工件地质量记录直观、定性定量准确、重复性好、易于保存档案；•2.4、射线对人体有伤害，防护设备投资高，操作危险；•2.5、几乎适用于所有材料，碳钢、不锈钢、铜、铝、钛等；•2.6、对被检工件的厚度下限没有限制。二、射线检测RT•3、焊缝质量评定等级：根据缺陷的性质和数量，分为四各等级：•3.1、Ⅰ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条状缺陷；•3.2、Ⅱ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透；•3.3、Ⅲ级：不允许存在裂纹、未熔合、未焊透；•3.4、Ⅳ级：焊缝缺陷超过Ⅲ级的为Ⅳ级，为不合格焊缝。•4、级别划分依据：由缺陷引起的疲劳强度降低程度来确定。•4.1、Ⅰ级焊缝对疲劳强度要求很高，核能、超高压或介质为极度和高度危害物质，应将焊缝余高磨平；•4.2、Ⅱ级焊缝对疲劳强度有一定要求，高压、介质为有害物质和焊缝承受较大动、静载荷或有限次循环交变载荷，允许保留余高；•4.3、Ⅲ级焊缝基本不考虑疲劳强度，低压、无害介质，允许保留余高。三、超声检测UT•1、原理•2、主要特点：•2.1、缺陷检测灵敏度受缺陷反射面的影响很大，对面状缺陷（裂纹、板材分层）敏感，对体积状缺陷（气孔、夹渣）不灵敏；•2.2、一般多数情况没有明确的记录、缺乏直观性；•2.3、适用于金属板材、管材、锻件等，不适用于粗晶材料（奥氏体不锈钢）、形状复杂或表面粗糙的工件；•2.4、操作简单，只要将探头放置在被检工件单面即可；•2.5、可较好的确定缺陷在被检工件厚度方向的位置和缺陷自身的高度。四、磁粉检测MT•1、原理•2、主要特点：•2.1、对钢铁等强磁材料的表面和近表面缺陷的检出率高，但难以检测内部缺陷；•2.2、不适用于奥氏体不锈钢等非磁性材料；•2.3、能单位缺陷的位置和表面指示长度，但无法确定深度方向的尺寸；•2.4、缺陷痕迹可以用透明胶带等复制和固定；•2.5、对铁磁材料的灵敏度比渗透高。五、渗透检测PT•1、原理•2、主要特点：•2.1、适用于检测钢铁材料、有色金属材料、陶瓷、塑料等材料的表面开口缺陷；•2.2、检测效果受工件表面光洁度影响较大；•2.3、能确定缺陷的位置和表面指示长度，无法确定缺陷的深度；•2.4、缺陷痕迹可以用透明胶带等复制和固定。•3、操作基本程序：预清洗－施加渗透液－去除多余的渗透液－干燥－施加显像剂－观察及评定显示痕迹－后清洗。六、标准中对无损检测的要求•1、压力容器制造全过程中的无损检测工作，可分为三个阶段：•1.1、原材料的检测：发现材料中的超标缺陷，保证原材料的质量。钢板、锻件主要采用超声检测；•1.2、制造过程中的无损检测：发现工序间的超标缺陷，保证后续工序的顺利实施。JB4726~4728规定，去除超标缺陷后的表面进行渗透或磁粉检测，Ⅰ级合格，保证缺陷清除干净；GB150规定，对Rm＞540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢用火焰切割加工坡口的表面，或容器的缺陷修磨表面进行渗透或磁粉检测，Ⅰ级合格。•1.3、产品的无损检测：对产品及其受压元件焊接接头的无损检测，事压力容器制造检查的主要内容。六、标准中对无损检测的要求•2、A、B类焊接接头无损检测率的选择：检测率范围分为100%和局部两大类。•2.1、100%进行射线或超声检测的条件：GB150按以下条件划分：•2.1.1、厚度。δs＞30mm的碳素钢、16MnR；δs＞25mm的15MnNbR、20MnMo和奥氏体不锈钢；δs＞16mm的12CrMo、12CrMoR、15CrMo。因为：容器板厚大，意味着设计参数高、直径大、危险性大、成本高，应严格要求。•2.1.2、材质。Rm＞540Mpa的高强钢、Cr-Mo钢（除12CrMo、12CrMoR、15CrMo）。因为：材料的可焊性差、韧性储备相对低，焊接时易产生缺陷、且缺陷在使用过程中易扩展，无论厚度多少都要100%检测。六、标准中对无损检测的要求•2.1.3、安全性。进行气压试验、盛装毒性为极度或高度危害的容器。因为：这类容器一旦发生事故，其后果可能是灾难性的。•2.1.4、结构。多层包扎容器内筒的Ａ类焊缝、热套压力容器各单层筒的Ａ类焊接接头。因为：产品制成后，焊缝被覆盖无法再进行检测。•2.1.5、低温容器。设计温度低于-40℃或接头厚度大于25mm的低温容器。因为：防止容器在低温下发生脆性破坏。•2.1.6、图样要求。以上5项是标准的要求，是针对多数产品的昀低要求，设计者应根据实际情况提出需要的要求，这是设计者的全力，也是设计者的义务。六、标准中对无损检测的要求•2.2、进行局部射线或超声检测的条件：除需100%检测的容器，可进行局部检测。局部检测实际上是逐台抽检，目的在于保证产品基本质量的前提下，节约费用。局部检测的昀小范围，不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm；低温容器不得少于各条焊接接头长度的50%，且不小于250mm。•2.3、允许局部检测的产品中应100%检测的部位：•2.3.1、先拼板后成形的凸形封头，在封头成形后进行100%检测；•2.3.2、以开孔中心为圆心，以1.5倍开孔直径为半径画圆，该圆中包含的Ａ、Ｂ类焊缝进行100%检测；•2.3.3、被补强圈、支座垫板、内件覆盖的A、Ｂ类焊缝；•2.3.4、嵌入式接管与筒体封头对接连接的焊接接头；公称直径不小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管焊缝。六、标准中对无损检测的要求•3、不同无损检测方法的相互