压力容器的焊接工艺

1 压力容器用耐热钢及其焊接性

在普通碳钢中加入一定量的合金元素，以提高钢的高温强度和持久强度，就形成了低合金耐热钢，对于压力容器用低合金耐热钢，为改善其焊接性能，常常把碳含量控制在0.2％以下。

1.1 为保证耐热钢焊接接头在高温、高压和各种腐蚀介质条件下长期安全的运行，其 焊接接头性能应满足下列几点要求。

1.1.1 接头的等强性 耐热钢接头不仅应具有与母材基本相等的室温和高温短时强 度，而且更重要的是应具有与母材相近的高温持久强度。

1.1.2 接头的抗氢性和抗氧化性 耐热钢接头应具有与母材基本相同的抗氢性和高温 抗氧化性。为此，焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致。

1.1.3 接头的组织稳定性 耐热钢焊接

接头在制造过程中，特别是厚壁接头将经受长时间多次热处理，在运行过程中将长期受高温高压的作用，接头各区不应产生明显的组织变化及由此引起的脆变或软化。

1.1.4 接头的抗脆断性 虽然耐热钢压

力容器大多数是在高温下工作，但当压力容器和管道制造完工后将在常温下进行设计压力

1.25 倍压力的水压试验。在安装检修完后，要经历水压试验及冷启动过程。因此，耐热钢焊接接头亦应具有一定的抗脆断性。

1.2 低合金耐热钢含有一定量的合金元素，因此它与低合金高强钢都具有一些相同的 焊接特点，而又由于其含有一些特殊的微量元素及其不同的介质工作环境，所以也有其独特的焊接特点。

1.2.1 淬硬性 低合金耐热钢中的主要合金元素Cr 和Mo 等都能显著提高钢的淬硬性。 其中Mo 的作用比Cr 大50 倍。这些合金元素推迟了钢在冷却过程中的转变，提高了过冷奥氏体的稳定性，从而在较高的冷却速度下可能形成全马氏体组织。

1.2.2 冷裂纹 由于Cr-Mo 钢极易产生淬硬的显微组织，再加上焊缝区足够高的扩散氢浓度和一定的焊接残余应力共同作用，焊接接头易产生氢致延迟裂纹。这种裂纹在热影响区和焊缝金属中都易发生。在热影响区大多是表面裂纹，在焊缝金属中通常表现为垂直于焊缝的的横向裂纹，也可能发生在多层焊的焊道下或焊根部位。冷裂纹是Cr-Mo 钢焊接中存在的主要危险。

1.2.3 消除应力裂纹 因为这类裂纹是在消除应力热处理时，接头再次处于高温下所产生的裂纹，故又称为再热裂纹。Cr-Mo 钢是再热裂纹敏感性钢种，敏感的温度范围一般在500 ~ 700℃之间。

1.2.4 热裂纹 对低合金耐热钢，人们往往注重冷裂纹的防止。实际上，当焊道的成形 系数（熔宽与熔深比）小于1.2 ~ 1.3 时，焊道中心易形成热裂纹。这是因为窄而深的梨形焊道，低熔点共晶聚集于焊道中心，在焊接应力作用下，导致焊道中心出现热裂纹。一切影响焊道成形系数的因素都会影响热裂纹的发

生。

1.2.5 回火脆性 Cr-Mo 钢及其焊接接头在350 ~ 500℃温度区间长期运行过程中发生脆变的现象称为回火脆性。例如某厂一台2.25Cr-1Mo 钢制压力容器在332 ~ 432℃运行30000h 后，钢的40J 脆性转变温度从-37℃提高到了+60℃，并最终导致灾难性的脆性断裂事故。

2 压力容器用耐热钢焊材选用

2.1 与低合金高强钢相同，焊缝金属和母材等强度原则仍是低合金耐热钢焊材选用 的基本原则，只不过此时不但要考虑焊缝金属与母材的常温强度等强，同时也要使其高温强度不低于母材标准值的下限要求。

2.2 为使其焊缝金属具有与母材同样的使用性能，因此要求其焊缝金属的铬、钼含量 不得低于母材标准值的下限。

2.3 为保证焊缝金属有同样小的回火脆性，应严格限制焊材中的氧、硅、磷、锑、锡、 砷等微量元素的含量。

2.4 为提高焊缝金属的抗裂性，应控制焊材中的含碳量低于母材的碳含量，但应注意，含碳量过低时，经长时间的焊后热处理会促使铁素体形成，从而导致韧性下降，因此， 对于低合金耐热钢的焊缝金属含碳量最好控制在0.08％ ~ 0.12％范围内，这样才会使焊缝金属具有较高的冲击韧性和与母材相当的高温蠕变强度。

3 压力容器用耐热钢焊接要点

3.1 预热与层间温度 在Cr-Mo 钢的焊接特点中提到的冷裂纹、热裂纹及消除应力裂 纹，都与预热及层间温度相关。一般来说，在条件许可下应适当提高预热及层间温度来避免冷裂纹和再热裂纹的产生。

3.2 焊后热处理 对于低合金耐热钢，焊后热处理的目的不仅是消除焊接残余应力， 而且更重要的是改善组织提高接头的综合力学性能，包括提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性，降低焊缝及热影响区硬度，还有就是使氢进一步逸出以避免产生冷裂纹。

3.3 后热和中间热处理 Cr-Mo 钢冷裂倾向大，导致生产裂纹的影响因素中，氢的影 响居首位，因此，焊后(或中间停焊)必须立即消氢。一般说来，Cr-Mo 钢容器的壁厚、刚性大、制造周期长，焊后不能很快进行热处理，为防裂并稳定焊件尺寸，在主焊缝(主焊缝和壳体接管焊缝)完成后进行比最终热处理温度低的中间热处理。这类钢的后热温度一般为300 ~350℃，也有少数制造单位取350 ~ 400℃的。中间热处理规范随钢种、结构、制造单位的经验而异，一般中间热处理温度为(620 ~640℃)±15℃。

3.4 焊接规范的选择 焊接线能量、预热温度和层间温度直接影响到焊接接头的冷却条件，一般来说，焊接线能量越大，冷却速度越慢，加之伴有较高的预热和层间温度，就会使接头各区的晶粒粗大，强度和韧性都会降低。对于低合金耐热钢而言，对焊接线能量在一定范围内变化并不敏感，也就是说，允许的焊接线能量范围较宽，只有当线能量过大时，才会对强度和韧性有明显的影响，所以为了防止冷裂纹的产生，希望焊接时线能量不要过小。总之，耐热钢压力容器焊接要综合考虑各种因素，因地制宜，有针对性的采取科学合理的焊接方法，只有这样才能够进一步提高焊接质量，保证压力容器的安全使用。

不锈复合钢制压力容器的焊接工艺

随着科学技术和现代工业的发展对各种设备及部件提出了各种各样的性能要求9 如强度\ 塑性\ 硬度\ 导热性\ 耐磨性\ 耐腐蚀性等9 使得很难找到一种材料既经济又能全面满足这些使用要求0 为此9 可以采用复合材料来制造有特殊性能要求的设备9 这样既可充分发挥不同材料的作用9 又能节省大量的贵重材料9 大大降低成本9 获得良好的经济效益0 上世纪90年代以来9 由于不锈复合钢板制造工艺的日臻完善9 其价格逐步降低9 从而使不锈复合钢板越来越广泛地应用于耐腐蚀性要求较高的设备上9 在石油化工\ 制药\ 食品\ 冶金\ 核工业等领域都有大量应用0 不锈复合钢板由复层(不锈钢) 和基层(碳钢或低合金钢) 组成0 通常复层厚度占钢板总厚度的l0%~20%9 与单独采用不锈钢相比9 可节省费用65%~75%9 具有很大的经济效益0 不锈复合钢板的热导率是单体不锈钢的l.5~2倍9 因此特别适用于制造既要求传热效率高9 又要求耐腐蚀的换热设备9 在石化行业中应用特别广泛0张家口某石化设备制造公司先后制造了多台不锈复合钢板压力容器在不断的实践探索中 获得了一些宝贵的不锈复合钢制压力容器焊接经验0 现介绍其中l台不锈复合钢板换热器的制造及焊接工艺0

设备结构及主体材料

柴油原料油换热器分管程和壳程2部分(图l)9 设计压力

2.5 Mpae 设计温度200 Ce 介质 管程为柴油9 壳程为原料油e 焊接接头系数 管程为l.09 壳程为0.85e 腐蚀裕量 管程为0 mm9 壳程为3 mme 焊接接头RT检测比例 管程100%9壳程20%e 复层100%渗透检测e 容器类别为!类0设备主材为16MnR+316L 复合板9 厚度为(14+3) mm9其结合率应符合JB 4733 l996 压力容器用爆 …… 此处隐藏：3299字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……