文档介绍：
焊接压力容器设计
一、 压力容器用低合金高强钢及其焊接特点
在钢中除碳外少量参加一种或多种合金元素(合金元用条件、产品构造和板材厚度等因素，综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和焊接接头的抗裂性。只要焊缝强度不低于或略高于母材标准抗拉强度的下限值即可。假设选择的焊材焊缝金属强度过高，将会导致接头的韧性、塑性及抗裂性降低，接头的弯曲性能不易合格。
〔2〕由于这类钢都具有不同程度的冷裂纹倾向，所以，在等强度原那么的前提下，严格限制焊材中的氢含量是特别重要的，应尽量选用低氢型的焊材。对于强度较高的低碳调质钢焊接时，更是如此，甚至要选择超低氢型的焊材，并严格限制焊材的存放和运用。
〔3〕考虑焊后加工工艺的影响。对焊后需经热处理、热卷〔热弯〕的焊件，应考虑焊缝金属经受高温处理作用对其力学性能的影响，应保证焊缝金属经热处理后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。例如，对于压力容器常见的16MnR钢的埋弧焊，一般状况下选用H10Mn2焊丝+HJ431焊剂即可。但对于焊后需经正火温度下冲压的封头拼板焊缝，其焊材选用应适当提
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高一档，运用H08MnMo焊丝+HJ431焊剂，可弥补其强度损失。 三、 压力容器用低合金高强钢焊接要点
〔1〕选用低氢或超低氢高韧性的焊材，且重视烘干、保存以及坡口的清理，以削减焊缝中的扩散氢。
〔2〕为了幸免热影响区粗晶区的脆化，一般应留意不要运用过大的线能量。对于含碳量偏下限的16MnR钢焊接时，焊接线能量没有严格的限制，因为这种钢焊接热影响区脆化倾向较小，但对于含钒、铌、钛等微合金化元素的钢，那么应选用较小的焊接线能量。
〔3〕对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢，如18MnMoNbR，由于这种钢淬硬倾向较大，又要考虑其热影响区的过热倾向，那么在选用较小线能量的同时，还要增加焊前预热、焊后刚好后热等措施。
〔4〕焊接低碳调质钢时，为了使热影响区保持良好的韧性，同时使焊缝金属既有较高的强度又有良好的韧性，这就要求焊缝金属得到针状铁素体组织，而这种组织只有在较快的冷却条件下才能获得，为此要严格限制焊接线能量，不引荐采纳大直径的焊条和焊丝，且要采纳多道多层的窄焊道焊，尽量不作横向摇摆的运条方式。为防止冷裂纹的产生，焊前须要预热，但应严格限制预热温度，预热温度过高，会使热影响区冷却速度过于缓慢，从而在该区内产生马氏体+奥氏体混合组织和粗大的贝氏体，使强度下降，韧性变坏。一般要求最高预热温度不得高于引荐的最低预热温度加50℃。采纳低温预热加后热的方法既可防止低碳调质钢产生冷裂纹，又可减轻或消退预热温度过高带来的不利影响。
〔5〕加强对焊接接头的无损检测，对再热裂纹敏感的钢种，应在PWHT前后都要做射线或超声检测。
四、 低合金高强钢压力容器焊接实例
直径为2000mm，壁厚为32mm的缓冲罐〔图1-1〕，壳体材质为16MnR，其主要承压焊缝的焊接工艺见表11-1。
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图1-1 缓冲罐简图 表 1-1 缓冲罐焊接工艺
焊缝编号 O1A1、O2A1 1A1、2A1、B1、B3 焊缝位置 封头拼缝 焊接方法 双面SAW 焊接材料 H08MnMo+HJ431 H10Mn2+HJ431 J507 H10Mn2+HJ431 ③ 说明 ① 壳体纵、环缝 双面SAW ② B2 壳体环缝(大合拢) 内SMAW 外SAW 人孔接收与对应法兰环B4 D1-D3 缝 双人孔、小接收与壳SMAW 体角焊缝 GTAWB5、B6 小接收与对接法兰环缝 底 SMAW盖面 E1 鞍座与壳体焊接角焊缝 GMAW (CO2TWE-711 ⑥ 打TIG-50 J507 ⑤ 面J507 ④ - 3 -
焊缝编号 焊缝位置 焊接方法 焊) 焊接材料 说明 说明：
① 封头拼缝在平板状态下焊接完成后，需再经过950 ~ 1010℃的加热后进展冲压成形，故拼缝要经过Ac3以上温度的加热，焊缝的力学性能不仅取决于化学成分，而且和焊缝的组织状态有很大关系。虽然焊缝的含碳量要比母材低许多，但由于焊接是一个局部加热过程，冷却速度很大，因此焊缝呈现为一种柱状晶的特别的过饱和铸造组织，其中少量的马氏体主要靠碳的固溶强化存在，而低碳马氏体的亚构造存在很多位错，过饱和的固溶的碳就聚集在位错四周，起着钉扎位错的作用，使位错难于运动，马氏体便不易变形而呈现强化焊缝的作用。经过Ac3以上的温度加热后，焊缝组织从柱状晶变成了等轴晶，打破了原来的亚构造状态，使过饱和程度降低，其碳的固溶强化作用也随之降低了，所以势必焊缝强度降低。为了弥补上述状况造成的焊缝强度降低，只有调整焊缝的化学成分，