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焊接的定义 通过适当的物理化学过程使两个分离的固体产生原子(分子)间结合力而接合成一体的连接方法。
分 类
化工装置焊接的构件量约占75%左右,且多采用电弧焊。
熔化焊
压力焊燃烧;但其电离势较高,引弧较困难,需借用高频振荡器产生高频高压电引弧。按所用的电极不同可分为:非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。
(1)非熔化极氩弧焊(TIG焊)
电极只发射电子产生电弧,本身不熔化,常用熔点较高的钍/铈钨棒作为电极,又叫钨极氩弧焊。可以手工进行,也可以自动进行。
为防止电极熔化和烧损,电流不能过大,常用于焊接4mm以下的薄板,管子对接、管子与管板的连接。
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氩弧焊
(2)熔化极氩弧焊(MIG焊)
焊丝为电极,焊接电流可大大提高,焊接过程可采用自动或半自动方式进行。
焊接成本高。因此常用于易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢(不锈钢、耐热钢)的焊接。
金属熔滴沿焊丝轴向高速喷射入溶池。不短路,电弧燃烧稳定,无飞溅,焊缝成形好,熔透深度增加,用于焊接厚度为3mm以上的金属。
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2. 焊接接头和坡口形式
压力容器焊接接头分类
GB 150-1998
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适用范围
容器主要受压部分焊接接头分类
A
B
C
D
设计温度>-20℃的钢制焊接单层容器、多层包扎容器、热套及锻焊容器。
设计温度≤-20℃的容器,还应符合GB150-
C的规定。
圆筒部分的纵向接头(多层包扎容器层板纵向接头除外)、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼接接头,以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。
壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头,但已规定为A、C、D类的接头除外。
平盖、管板与圆筒非对接连接的接头,法兰与壳体、接管连接的接头,内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板纵向接头。
接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头,但已规定为A、B类的接头除外。
对接接头
搭接和角接接头
压力容器焊接接头分类
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对接接头
容易焊透,受力情况好,应力均匀,连接强度高,焊接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透,分不开坡口、单边和双边V形及U形坡口:
X形坡口可减少焊条金属量50%,且变形及内应力小。
较重要的焊接结构可用U形坡口。
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对接接头
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对接接头
① 表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。
② 标准抗拉强度下限值>540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢材,推荐采用冷加工方法加工坡口。
经火焰切割的坡口表面,应进行磁粉或渗透检测,当无法进行磁粉或渗透检测时,应由切割工艺保证坡口质量。
③ 施焊前应清除坡口及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质。
④ 奥氏体高合金钢坡口两侧各100mm范围内应刷涂料,以防止粘附焊接飞溅。
对坡口的要求:
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对接接头
对不等厚度接件的组对要求:为减小应力集中,厚度≤10mm,两板厚度差≥3mm;厚度>10mm,厚度差大于薄板30%或超过5mm时,应削薄厚板边缘。
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角接接头和T型接头
分不开坡口、单边和双边V形及K形坡口。
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角接接头和T型接头
在外载荷作用下,因结构不连续,应力分布不均,焊缝根部有较大应力集中。
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搭接接头
不需开坡口,均属角焊缝,分端焊缝和侧焊缝。
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3. 焊接接头的组织和性能
焊接热循环
焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。由于焊接热循环的作用,各区中的组织和性能会有很大的差异。
在焊接热作用下接头中各点温度随时间变化的过程。
特点:
加热、冷却速度快(>100℃/s)
温度不均匀
对焊接质量起重要影响的参数是:
最高加热温度
过热温度(>1100℃)的停留时间
冷却速度(t8/5)
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调节焊接热循环的措施:
改变焊接线能量大小,可改变焊接热循环的曲线形状;
改善材料焊接前的初始温