压力容器焊接与无损检测

压力容器焊接与无损检测开封市锅炉压力容器检验所张士全郑州大学化工设备设计研究所2压力容器焊接与无损检测1.压力容器焊接的基本概念2.压力容器常用焊接方法及特点3.焊接材料4.压力容器焊接设计5.焊接变形与焊接应力6.焊接缺陷及防止7.压力容器焊接接头检测方法8.容器建造标准对焊接接头无损检测的有关要求1.压力容器焊接的基本概念郑州大学化工设备设计研究所41.压力容器焊接的基本概念1.1金属焊接的定义通过加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法。郑州大学化工设备设计研究所51.压力容器焊接的基本概念1.2焊接方法的分类1.2.1熔焊将待焊处的母材金属熔化，但不加压力以形成焊缝的焊接方法。是目前应用最广泛的一种焊接方法。最常用的有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。郑州大学化工设备设计研究所61.压力容器焊接的基本概念1.2焊接方法的分类1.2.2压焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。包括热压焊、爆炸焊、锻焊、扩散焊、气压焊和冷压焊等。郑州大学化工设备设计研究所71.压力容器焊接的基本概念1.2焊接方法的分类1.2.3钎焊采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。包括火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和电子束焊等。郑州大学化工设备设计研究所81.压力容器焊接的基本概念1.3坡口、焊缝形式与接头形式1.3.1坡口根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定形状的沟槽，称为坡口。为保证焊缝全部焊透又无缺陷，当板厚超过一定厚度时将焊件开成各种形式的坡口。郑州大学化工设备设计研究所91.压力容器焊接的基本概念1.3.1坡口坡口的作用使焊条或焊丝或焊矩能直接伸到待焊工件的底部，使根部焊透。便于脱渣。能使焊条或焊矩在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。调节母材金属与焊缝金属的比例。郑州大学化工设备设计研究所101.压力容器焊接的基本概念1.3.1坡口坡口的基本形式郑州大学化工设备设计研究所111.压力容器焊接的基本概念1.3.2焊缝形式与接头形式从焊接角度来看，压力容器是由母材与焊接接头组成的。焊缝是焊接接头的组成部分。焊缝与焊接接头是两个不同概念。郑州大学化工设备设计研究所121.压力容器焊接的基本概念对接接头T型接头十字接头搭接接头塞焊搭接接头槽焊接头角接接头端接接头套管接头斜对接接头卷边接头锁底接头焊接接头形式分为12种郑州大学化工设备设计研究所131.压力容器焊接的基本概念对接接头两焊件表面构成≥135°，≤180°夹角的接头。对接接头从力学角度分析是比较理想的一种接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷和动载荷，是焊接结构和压力容器受压元件应用最多的接头形式。郑州大学化工设备设计研究所141.压力容器焊接的基本概念T形接头一焊件的端面和另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头。T形接头由于焊缝向母材过度较急剧，接头在外力作用下内部应力分布极不均匀，特别是角焊缝根部和过渡处都有很大的应力集中。因此这种接头承受载荷尤其是动载荷的能力较低。郑州大学化工设备设计研究所151.压力容器焊接的基本概念角接接头两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角的接头。郑州大学化工设备设计研究所161.压力容器焊接的基本概念搭接接头两焊件部分重叠在一起所构成的接头。搭接接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。郑州大学化工设备设计研究所171.压力容器焊接的基本概念焊缝焊件经焊接后所形成的结合部分，即填充与熔化的母材凝固后形成的区域。在熔化焊范围内，焊缝形式分为五种对接焊缝（又称坡口焊缝）角焊缝端接焊缝塞焊缝槽焊缝郑州大学化工设备设计研究所181.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）1坡口形式Ⅰ形接头形式对接接头焊缝形式对接焊缝（双面焊）23坡口形式V形（带垫板）接头形式对接接头焊缝形式对接焊缝坡口形式V形（带钝边）接头形式对接接头焊缝形式对接焊缝（有根部焊道）郑州大学化工设备设计研究所191.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）4坡口形式V形（带钝边）接头形式对接接头焊缝形式对接焊缝和角接的组合焊缝56坡口形式X形接头形式对接接头焊缝形式对接焊缝坡口形式I形接头形式对接接头焊缝形式角焊缝郑州大学化工设备设计研究所201.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）7坡口形式单边V形（带钝边）接头形式对接接头焊缝形式对接和角接的组合焊缝89坡口形式单边V形接头形式T形接头焊缝形式对接焊缝坡口形式I形接头形式T形接头焊缝形式角焊缝郑州大学化工设备设计研究所211.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）10坡口形式K形接头形式T形接头焊缝形式对接和角接的组合焊缝1112坡口形式单边V形接头形式T形接头焊缝形式对接焊缝坡口形式K形接头形式十字接头焊缝形式对接焊缝郑州大学化工设备设计研究所221.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）13坡口形式I形接头形式搭接接头焊缝形式角焊缝1415坡口形式—接头形式塞焊搭接接头焊缝形式塞焊缝坡口形式—接头形式槽焊接头焊缝形式槽焊缝郑州大学化工设备设计研究所231.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）16坡口形式单边V形（带钝边）接头形式角接接头焊缝形式对接焊缝1718坡口形式—接头形式角接接头焊缝形式角焊缝坡口形式—接头形式端接接头焊缝形式端接焊缝郑州大学化工设备设计研究所241.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）19坡口形式—接头形式套管接头焊缝形式角焊缝2021坡口形式—接头形式斜对接接头焊缝形式对接焊缝坡口形式—接头形式卷边接头焊缝形式对接焊缝郑州大学化工设备设计研究所251.压力容器焊接的基本概念接头形式和焊缝形式（GB/T3375-1994《焊接术语》）22坡口形式双J形接头形式T形接头（A）对接接头（B）焊缝形式对接焊缝2324坡口形式V形接头形式锁底接头焊缝形式对接焊缝坡口形式喇叭形接头形式焊缝形式郑州大学化工设备设计研究所261.压力容器焊接的基本概念同一种焊缝形式可以连接成多个接头形式对接接头不一定用对接焊缝连接连接角接接头的焊缝也不一定是角焊缝郑州大学化工设备设计研究所271.压力容器焊接的基本概念1.4焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程焊接是制造压力容器的重要工艺，焊接质量在很大程度上决定了制造质量。压力容器焊接质量包括诸多方面的内容：焊缝外观、焊接缺陷、焊接变形与应力、焊接接头的使用性能（力学性能、弯曲性、耐腐蚀性能、低温性能、高温性能等）和焊接接头外型尺寸等。掌握焊接性能、进行焊接工艺评定和编制焊接工艺规程是焊接压力容器中的三个重要环节。郑州大学化工设备设计研究所281.压力容器焊接的基本概念“焊接工艺评定”与“焊接性能试验”是两个不同概念，不能相互代替。母材的焊接性能是焊接工艺评定基础，或前提。“以可靠的材料焊接性能为依据”，并没有要求进行焊接工艺评定的单位亲自从头到尾做出钢材焊接性能全部试验，材料的焊接性能可以通过调研、查找资料、咨询及必要的试验获得，但真实性必须可靠。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焊接工艺评定规则只是在焊接工艺评定时使用，焊接工艺评定规则与焊接规程是两个不同概念。郑州大学化工设备设计研究所291.压力容器焊接的基本概念1.4.1焊接性能金属材料的焊接性能是指在限定的施工条件下，焊接成符合设计要求的构件，并满足预订服役要求的能力。亦即材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。施工条件包括：材料牌号、结构条件、焊接设备条件、工艺条件、焊接环境。设计要求包括：焊接尺寸、形位偏差、焊缝内外缺陷要求，焊接接头的性能、焊接技术条件。服役要求包括：焊接接头结合性能、具体工艺介质条件下焊接接头的使用性能及使用环境下结构抗断裂能力。郑州大学化工设备设计研究所301.压力容器焊接的基本概念1.4.1焊接性能材料的焊接性能与条件有关，在不同条件下有不同表现。焊接性能可分为工艺焊接性能和使用焊接性能：工艺焊接性能是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷或少缺陷的焊接接头能力。使用焊接性能是指焊接接头或整体结构满足各种使用要求的程度。影响焊接性能的因素为材料、焊接方法、结构类型和使用要求。郑州大学化工设备设计研究所311.压力容器焊接的基本概念1.4.2焊接工艺焊接工艺是指制造焊件所有相关的加工方法和实施要求，包括焊接设备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。郑州大学化工设备设计研究所321.压力容器焊接的基本概念1.4.3焊接工艺评定为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价称为焊接工艺评定。正确认识焊接工艺评定的目的和作用，是执行焊接工艺评定标准的前提。有人以为承压设备焊接工艺评定只是施焊试件并通过了拉伸、弯曲、冲击试验即可施焊产品，产品焊接质量便得到保证，这是十分错误的，焊接工艺评定只对焊接接头的力学性能与弯曲性能和堆层焊层化学成分负责，并不对焊接接头的耐腐蚀性、抗裂性、回火脆化、低温冲击韧性、再热裂纹、高温蠕变等等使用性能与焊接缺陷敏感性负责，对承压设备焊接工艺评定的监督检查，应首先对施焊单位掌握材料焊接性能的程度进行测定检验，尤其对耐蚀钢、耐热钢、低温钢、标准抗拉强度下限值大于540Mpa的高强钢更应如此。焊接工艺评定规则只对标准规定的检验要求负责，当增加焊接工艺评定试件检验项目时，原标准规定的焊接工艺评定规则对新增加的检验项目便不再适用。“本单位技能熟练的焊接人员”、“使用本单位焊接设备”限定了焊接工艺评定需在本单位进行，不允许“借用”、“输入”或“交换”。郑州大学化工设备设计研究所331.压力容器焊接的基本概念1.4.3焊接工艺评定GB150.4-2011规定：7.2.1容器施焊前，受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊缝、受压元件母材表面堆焊与补焊，以及上述焊缝的返修焊缝都应按NB/T47014进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持。7.2.2用于焊接结构受压元件的境外材料(含填充材料)，压力容器制造单位在首次使用前，应按NB/T47014进行焊接工艺评定。7.2.7焊接工艺评定技术档案应保存至该工艺评定失效为止，焊接工艺评定试样保存期不少于5年。（GB150-98为7年）郑州大学化工设备设计研究所341.压力容器焊接的基本概念1.4.3焊接工艺评定一般过程根据金属材料的焊接性能，按照设计文件规定和制造工艺拟定“预焊接工艺规程”，施焊试件和制取试样，检测焊接接头是否符合规定的要求，并形成焊接工艺评定报告对预焊接工艺规程进行评价。焊接工艺评定具体过程：(1)对于产品上每条需要评定的焊缝，拟定“预焊接工艺规程”，内容包括每种焊接方法的重要因素、补加因素和次要因素。(2)按照“预焊接工艺规程”和工艺评定标准的规定施焊试件、检验和测定试样性能、填写“焊接工艺评定报告”，内容主要包括每种焊接方法施焊试件所需控制的重要因素、补加因素数据和各项检测结果，如果评定不合格应修改预焊接工艺规程继续评定，直到评定合格。(3)当进行冲击试验时，预焊接工艺规程上每个重要因素和补加因素都要得到评定，当不规定冲击试验时，预焊接工艺规程上每个重要因素都要得到评定。郑州大学化工设备设计研究所351.压力容器焊接的基本概念1.4.4焊接工艺规程WPS（