锅炉压力容器压力管道焊接基础知识

锅炉压力容器压力管道焊接基础知识培训第一章锅炉压力容器基础知识石油、化工等工业部门，用于贮存气态、液态原料、中间产品及成品的设备，通常称为容器。容器可分为常压容器和压力容器两大类。按照国务院颁发的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》规定，工作压力在0.1MPa以上者属于压力容器。根据《压力容器安全技术监察规程》，受监察的压力容器应同时具备下列3个条件：（1）最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力，下同）（2）内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）大于等于0.025m3；（3）盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。压力容器的分类按容器的设计压力（P）分类（1）低压（代号L）0.1MPa≤P＜1.6MPa（2）中压（代号M）1.6MPa≤P＜10MPa（3）高压（代号H）10MPa≤P＜100MPa（4）超高压（代号U）P≥100MPa按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类反应压力容器（代号R）、换热压力容器（代号E）、分离压力容器（代号S）、储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）按《压力容器安全技术监察规程》的分类1、第三类压力容器2、第二类压力容器3、第一类压力容器压力容器的结构结构封头管板管板锥体端盖接管人孔法兰管式降膜蒸发器筒体管束第二章金属学的一般知识金属定义：具有正的电阻温度系数的物质。合金定义：两种或两种以上的纯金属元素或金属元素与非金属元素熔合或熔炼在一起形成具有金属性质的物质。金属的分类：按基本元素分类，按密度分类晶体的特征：具有一定的熔点，原子在三维空间作规则的周期性的重复排列，长程有序，各向异性。典型的晶格，体心立方晶格（bcc）、面心立方晶格（fcc）、密排六方晶格（hcp）。晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷。金属的结晶过程：形成晶核和晶核长大两个过程。合金的相结构：固溶体、金属化合物、机械混合物。铁碳合金相图钢的组织铁素体：碳溶于α-Fe中形成的固溶体；渗碳体：Fe与C形成的间隙化合物，Fe3C；珠光体：铁素体和碳化物（包括渗碳体）组成的机械混合物；奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的固溶体；马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体；贝氏体：铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织，是介于珠光体和马氏体之间的一种组织；魏氏组织：是沿着过饱和固溶体的特定晶面析出并在母相内呈一定规律的片状或针状分布的第二相形成的复像组织，是一种过热组织。热处理退火：将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。正火：将钢材或钢件加热到Ac3（或Acm）以上30~50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。淬火：将钢件加热到Ac3（或Ac1）以上某一温度，保持一定的时间，然后在水、空气或油等介质中以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。回火：把淬火钢件，重新加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。第三章焊接冶金与焊接接头性能焊接接头是由焊缝、熔合区和热影响区3部分组成。焊接过程中基本金属受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域，称为热影响区。影响焊接接头性能的因素：1、焊缝金属的化学成分、组织方面的影响；2、力学性能的影响（主要是指应力集中）。在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，称为焊接化学冶金过程。如金属氧化、还原、脱硫、脱磷、渗合金和物质作用相之间的扩散、迁移、分配等物理反应。焊接化学冶金反应区：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区。钢材的可焊性钢材的可焊性是指在一定的焊接工艺条件下，获得优良焊接接头的能力。评定可焊性有两个方面：①工艺可焊性；②使用可焊性；碳当量估算法：CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15当CE＜0.4%时，可焊性优良，焊接不必预热；当CE＜0.4~0.6%时，可焊性尚好，需适当预热；当CE＞0.6%时，可焊性差。第四章弧焊电源（一）焊接电弧的特性及其分类（二）电弧的偏吹（三）对弧焊电源电气特性的基本要求（四）弧焊电源的分类、特点和用途（五）各种弧焊电源的基本原理介绍（六）弧焊电源的选择焊接电弧的特性及其分类电弧的定义焊接电弧的电特性：静特性和动特性（一）焊接电弧的静特性（二）焊接电弧的动特性焊接电弧的分类1、按电弧种类可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。2、按电弧状态可分为自由电弧和压缩电弧。3、按电极类型可分为熔化极电弧和非熔化极电弧。电弧的偏吹定义产生机理（一）焊条偏心（二）电弧周围气流（三）热偏吹（四）焊接电弧的磁偏吹磁偏吹产生原因（一）接地线位置引起的磁偏吹（二）电弧附近的铁磁性物质引起的磁偏吹（三）焊件端部引起的磁偏吹（四）交流电弧的磁偏吹（五）平行（多丝）电弧引起的磁偏吹电弧偏吹的消除及防止措施（一）偏吹的消除（二）防止措施发生磁偏吹时，可根据不同的产生原因进行相应的防止措施对弧焊电源电气性能的基本要求何谓弧焊电源，电弧焊对供电电源的性能有何要求？供给焊接电弧电能，并具有适宜于电弧焊电气特性的设备。为保证电弧稳定，且避免产生缺陷，要求弧焊电源有合适的输出特性。它包括静态输出特性（也称外特性）和动态输出特性（也称动特性）。外特性是指弧焊电源在内部参数确定的条件下，改变负载时其输出稳定电压与稳定电流之间的函数关系，经试验测定并用曲线表示为外特性曲线；动特性是指电弧燃烧时受某种因素干扰而发生震荡，此时弧焊电源输出电压、电流随时间而变化的函数关系。弧焊电源的外特性主要分为下降特性和平特性两大类下降外特性分为缓降、陡降、垂降三种形式。弧焊电源的分类弧焊电源的型号表示焊接电源是焊接设备的主要组成部分，保证焊接电源的良好性能，有利于焊接过程和焊接质量稳定。因此，应正确使用和维护焊接电源。首先，焊接电源应安放在干燥通风无灰尘、无腐蚀性气体的场所。室外安装应注意防雨，防雷，防潮和风沙侵袭。电源接入电网前应检查绝缘电阻，机壳应可靠接地。焊机应在空载时启动，不过载使用或长时间短路，以免损坏焊接绝缘或烧毁焊机。电源和电缆线与接线柱应接触良好，避免松动或局部过热。直流弧焊发电机要注意检查电刷与换向器的接触情况，发现打火要及时打磨或更换电刷以免烧损换向器。正确选择直流焊机的正接或反接，粗调电流或改变极性应在空载条件下进行。搬动焊机时应避免强烈振动。第五章焊接材料焊条的组成：焊芯和药皮两部分。焊芯的作用主要是传导电流、引燃电弧、过渡合金元素。药皮的作用①稳弧作用②造气保护作用③造渣保护作用④脱氧、去硫磷⑤渗合金作用⑥套筒保护作用。焊条的酸碱性及酸性焊条、碱性焊条的特点焊条的牌号结构钢焊条J507CuP用于焊接铜、磷钢，有耐大气和海水腐蚀的特殊用途低氢钠型药皮、直流反接焊缝金属抗拉强度不低于490MPa（50kgf/mm2）结构钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条R347低氢钠型药皮、直流反接牌号编号为4焊缝金属主要化学成分组成等级含铬量约1%~2%，含钼量约0.5%耐热钢焊条不锈钢焊条A022钛钙型药皮、交直流反接牌号编号为2焊缝金属主要化学成分组成等级含碳量约1≤0.04%奥氏体不锈钢焊条低温钢焊条W707低氢钠型药皮、直流反接低温温度等级为-70℃奥氏体不锈钢焊条焊条型号及选用准则碳钢焊条（等强原则）E4315低合金钢焊条（等同性原则）E5515-B3-VWB不锈钢焊条（成分相近原则）E410NiMo-26焊剂的牌号和型号焊剂的牌号熔炼焊剂HJ431细（细颗粒产品）烧结焊剂SJ102焊剂的型号对焊剂的要求:1、良好的冶金性能；2、良好的抗裂性；3、良好的工艺性能；4、尽可能少的产生有害气体；5、焊剂颗粒度适宜。常用焊剂的性能和用途第六章锅炉压力容器制造常用焊接方法焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力而连接成一体的连接方法。GB/T3375-1994《焊接术语》标准，将焊接概括为：“通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。熔焊焊接接头的形成过程：加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—形成接头常用焊接方法：焊条电弧焊埋弧自动焊非熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊药芯焊丝气体保护焊焊接接头形式和焊接符号由二个或二个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点，称为焊接接头（简称接头）。焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区3部分组成。焊接接头形式主要有对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头4种，其次还有十字接头、卷边接头、端接接头、锁底接头、套管接头等。焊缝与焊缝符号焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分。焊缝类型（一）按焊缝结合形式：对接焊缝和角焊缝；（二）按焊缝在空间的位置：平焊缝、立焊缝、横焊缝、仰焊缝；（三）按焊缝连续情况的不同：连续焊缝和断续焊缝；（四）按焊缝的作用：承载焊缝、联系焊缝、密封焊缝、定位焊缝；（五）按焊缝的形状及在接头处的位置不同：端接焊缝、卷边焊缝、环形焊缝、纵向焊缝、横向焊缝、螺旋焊缝、塞焊缝、削平焊缝；第七章焊接应力与变形焊接过程中，工件内产生的内应力称为焊接应力，按作用的时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。焊后残留在工件内的焊接应力称为焊接残余应力。焊接瞬时应力是指焊接过程中，某一瞬时的焊接应力，它随着时间而变化。根据焊接应力的产生原因、作用形式、作用方向及其在结构中所处的空间状态，可分为如下几类：（一）根据焊接应力的产生原因：热应力、组织应力、拘束应力（二）根据焊接应力的作用形式：拉应力和压应力（三）根据焊接应力的作用方向：纵向应力和横向应力（四）根据焊接应力所处的空间状态：线应力（单向应力）、平面应力（双向应力）和体积应力（三向应力）。焊接应力的危害焊接应力的控制和消除（一）控制焊接应力的途径：1、采用小的热输入或强制冷却措施2、采取合理的焊接顺序和方向（二）消除焊接残余应力的方法：1、焊后热处理2、过载处理3、振动消除残余应力4、爆炸消除应力5、温差拉伸法（低温消除应力法）焊接变形由于进行焊接在工件中所产生的变形称为焊接变形。焊接变形主要分为以下几种：纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形（也称为螺旋形变形）及错边变形。影响焊接变形的因素：（一）焊缝位置（二）结构刚性（三）装配、焊接顺序（四）焊接线能量（五）焊缝尺寸和坡口形式（六）操作方法焊接变形的防止和矫正（一）防止焊接变形的措施1、设计措施2、工艺措施（二）矫正变形的方法1、机械矫正法2、火焰加热矫正法断裂断裂是一物体或构件完全分离成二部分的现象。断裂是裂纹发展的必然结果（裂纹是金属材料的局部破坏）。断裂后金属的自然外表面称为断口，断口是分析断裂产生原因及其发展的重要依据。发生断裂时材料承受的应力称为断裂强度（断裂应力），它是材料抵抗破断的最大能力，是一种强度指标、也作为设计的依据。第八章焊接缺陷焊接缺陷是焊接过程中在焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象。根据GB6417《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》，将金属熔化焊焊缝缺陷按其性质分为6大类，并按其存在的位置及状态分为若干小类，采用数字序号标记缺陷。这6类缺陷是：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷及上述以外的其他缺陷。第1类缺陷为裂纹缺陷，数字序号100。它分为微观裂纹、纵向裂纹、横向裂纹、放射状裂纹、弧坑裂纹等。第2类缺陷为孔穴，数字序号200。它分为气孔、球形气孔、均布气孔、局部密集气孔、链状气孔、条形气孔、虫形气孔、表面气孔，缩孔、结晶和弧坑缩孔等。第3类缺陷为固体夹杂，数字序号300。它包括夹渣、焊剂和熔剂夹渣、氧化物夹杂、皱褶、金属夹杂等。第4类缺陷为未熔合和未焊透，数字序号400。第5类缺陷为形状缺陷，数字序号500。它包括咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、局部下塌、焊缝形面不良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、烧穿、未焊满、焊