钢制压力容器的焊接.课件.ppt

1、钢制压力容器的焊接压力容器是典型的焊接结构，主要的压力容器是典型的焊接结构，主要的制造方法就是焊接，焊接质量直接关制造方法就是焊接，焊接质量直接关系到设备的质量。系到设备的质量。 压力容器的焊接接头分成四类，目的是在设计、压力容器的焊接接头分成四类，目的是在设计、 制造、维修、管理时可以分别对待，从而保证质量。制造、维修、管理时可以分别对待，从而保证质量。 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，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层纵向接头，均属内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属

2、C类焊接接头。类焊接接头。lAlBlClD分类分类AAAAAAAAAAABBBBBBCCCDDDB分类分类接头的基本形式接头的基本形式对接接头、对接接头、T形（十字形）接头、角接头和搭接接头形（十字形）接头、角接头和搭接接头 接头的基本形式接头的基本形式 接头的基本形式接头的基本形式接头的基本形式接头的基本形式接头的基本形式接头的基本形式 接头的基本形式接头的基本形式 两条正面焊缝之间的距离要大于板厚的两条正面焊缝之间的距离要大于板厚的4倍倍 侧面焊缝的长度不大于焊脚高度的侧面焊缝的长度不大于焊脚高度的50倍倍 坡口的基本形式坡口的基本形式 5.2常用焊接方法及其焊接工艺常用焊接方法及其焊接工

3、艺 特点特点: 设备简单，工艺灵活，对工作场地无特殊要求可以全方位施设备简单，工艺灵活，对工作场地无特殊要求可以全方位施焊。因为焊条、药皮品种齐全，所以对钢材的适应性强（几乎所有焊。因为焊条、药皮品种齐全，所以对钢材的适应性强（几乎所有的钢种的钢种C钢、低合、不锈、耐热）。其缺点是焊接速度慢。钢、低合、不锈、耐热）。其缺点是焊接速度慢。 压力容器等焊接结构的重要焊接方法之一，它的焊缝质量优良，因压力容器等焊接结构的重要焊接方法之一，它的焊缝质量优良，因为埋弧焊的电弧是在焊剂下的一个封闭空间燃烧，并且焊缝在焊剂为埋弧焊的电弧是在焊剂下的一个封闭空间燃烧，并且焊缝在焊剂的保护下冷却，可以充分地进行

4、冶金反应，不用换焊条、熔深大。的保护下冷却，可以充分地进行冶金反应，不用换焊条、熔深大。它的自动化程度比较高，生产效率高、质量好，比较适合于大规模它的自动化程度比较高，生产效率高、质量好，比较适合于大规模的现代化生产。但它只能俯焊。的现代化生产。但它只能俯焊。 包括熔化极和非熔化极；保护性气体主要有惰性气体和二氧化碳。包括熔化极和非熔化极；保护性气体主要有惰性气体和二氧化碳。手工电弧焊手工电弧焊 1 焊接电源焊接电源 2 地线地线 3 工件工件 4 焊接电弧焊接电弧 5 焊条焊条 6 焊钳焊钳 7 电缆电缆 手手 工工 电电 弧弧 焊焊 的的 系系 统统 简简 图图 手工电弧焊手工电弧焊 手工

5、电弧焊手工电弧焊 焊接规范主要包括：焊接电流、焊接电弧电压、焊接速度、焊接规范主要包括：焊接电流、焊接电弧电压、焊接速度、焊接线能量、焊条直径、焊接预热温度和冷却时间。焊接线能量、焊条直径、焊接预热温度和冷却时间。l选择焊条的直径选择焊条的直径 l确定焊接电流确定焊接电流 l焊接电弧电压焊接电弧电压 l焊接速度焊接速度 l焊接线能量指得是单位长度焊缝所得到的电弧热能焊接线能量指得是单位长度焊缝所得到的电弧热能量，与电流、电弧电压和焊接速度有关：量，与电流、电弧电压和焊接速度有关：vUIq36埋弧自动焊埋弧自动焊 是一种利用在焊剂层下光焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的是一种利用在焊剂层下光焊丝和焊

6、件之间燃烧的电弧产生的热量来熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的方法。热量来熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的方法。 设备：埋弧焊电源和埋弧焊焊机设备：埋弧焊电源和埋弧焊焊机电源也有直流和交流之分：直流电源电弧稳定，多用电源也有直流和交流之分：直流电源电弧稳定，多用在对焊接工艺参数要求较高设备焊接上。在对焊接工艺参数要求较高设备焊接上。焊机有半自动焊机和全自动焊机。两者的不同之处就是前焊机有半自动焊机和全自动焊机。两者的不同之处就是前者的焊接速度需操作者（焊工）控制，后者焊丝、焊剂进者的焊接速度需操作者（焊工）控制，后者焊丝、焊剂进给、启动停止、焊接速度调节全部自动完成。给、启动停止、焊接速

7、度调节全部自动完成。气体保护电弧焊气体保护电弧焊 国内最常用的气体保护电弧焊是钨极氩弧焊（简国内最常用的气体保护电弧焊是钨极氩弧焊（简称氩弧焊）和氩气、二氧化碳气体保护焊。称氩弧焊）和氩气、二氧化碳气体保护焊。 钨极氩弧焊电极是钨、钍钨合金、铈钨合金，保护气钨极氩弧焊电极是钨、钍钨合金、铈钨合金，保护气体通常有氩气、氦气、氩氦混合气和氩氢混合气。体通常有氩气、氦气、氩氦混合气和氩氢混合气。 钨的熔点是钨的熔点是3410沸点是沸点是5900所以很适合作为不所以很适合作为不熔化电极，也因此钨极可以采用较大的电流，电弧熔化电极，也因此钨极可以采用较大的电流，电弧仍然稳定集中，效率高。仍然稳定集中，效

8、率高。 l与氩弧焊相比与氩弧焊相比CO2气体保护焊成本低许多。但气体保护焊成本低许多。但它只用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般它只用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般结构焊接，重要焊接结构很少采用。结构焊接，重要焊接结构很少采用。 气体保护电弧焊气体保护电弧焊l因为因为CO2属于弱氧化气体，能烧损有益元素；属于弱氧化气体，能烧损有益元素；另外飞溅严重，电弧不稳。另外飞溅严重，电弧不稳。 烟雾较多，弧光烟雾较多，弧光强，成型不光滑。强，成型不光滑。常用焊接方法缩写常用焊接方法缩写lMAG焊接焊接 熔化极氧化性混合气体保护电弧焊，例如：混合气体熔化极氧化性混合气体保护电弧焊，例如：混合气体75-

9、95% Ar + 25-5 % CO2 ，标准配比：，标准配比：80%Ar + 20%CO2 。lMIG焊接焊接 熔化极惰性气体保护电弧焊。熔化极惰性气体保护电弧焊。lTIG焊接焊接 用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨、锆钨、镧钨）作为不用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨、锆钨、镧钨）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊。熔化电极的惰性气体保护电弧焊。lSMAW焊接焊接 用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法 。 5.3常见焊接缺陷的成因常见焊接缺陷的成因 及其防止方法及其防止方法(1)焊缝表面缺陷焊缝表面缺陷 咬咬 边边危害：强度减弱、应力集中危害：强度减弱、应力集中防止：电流适

10、中，运条得当防止：电流适中，运条得当 焊瘤焊瘤(1)焊缝表面缺陷焊缝表面缺陷危害：应力集中危害：应力集中防止：电流适中，运条快，钝边、间隙规范防止：电流适中，运条快，钝边、间隙规范 内凹内凹(1)焊缝表面缺陷焊缝表面缺陷危害：应力集中危害：应力集中防止：控制熔池温度，钝边、间隙规范防止：控制熔池温度，钝边、间隙规范 溢流溢流(1)焊缝表面缺陷焊缝表面缺陷危害：未熔合，未焊透；危害：未熔合，未焊透； 弧坑弧坑(1)焊缝表面缺陷焊缝表面缺陷危害：强度严重减弱，坑内常有气孔、夹渣或危害：强度严重减弱，坑内常有气孔、夹渣或 裂纹裂纹 气孔气孔(2)焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷危害：使焊缝有效工作面积减少，

11、降低抵抗外危害：使焊缝有效工作面积减少，降低抵抗外 载能力，特别对弯曲和冲击韧性影响较大。载能力，特别对弯曲和冲击韧性影响较大。防止：注意电弧保护、焊条焊剂烘干、坡口清理防止：注意电弧保护、焊条焊剂烘干、坡口清理 夹渣夹渣 (2)焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷危害：引起的应力集中比气孔严重，危害更大危害：引起的应力集中比气孔严重，危害更大防止：防止： 未焊透未焊透 (2)焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中， 引起裂纹引起裂纹 防止：防止： 未熔合未熔合 (2)焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷危害：因为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于危害：因

12、为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷 纵向裂纹纵向裂纹按裂纹存在的方向分按裂纹存在的方向分 横向裂纹横向裂纹（3）裂纹）裂纹 分类分类： 星形裂纹星形裂纹按裂纹存在的形态分按裂纹存在的形态分 网状裂纹网状裂纹 条状裂纹条状裂纹 焊道裂纹 热影响区裂纹按裂纹存在的位置分 弧坑裂纹 根部裂纹 其他位置裂纹（3）裂纹）裂纹 热裂纹热裂纹 生产过程出现的裂纹生产过程出现的裂纹 冷裂纹冷裂纹 再热裂纹再热裂纹（4）裂纹形成的原因及防止措施）裂纹形成的原因及防止措施热裂纹形成及防止热裂纹形成及防止 l常见的热裂纹有两种：结晶裂纹

13、、液化裂纹常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹l结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。l而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下而产生的裂纹。在收缩力的作用下而产生的裂纹。l低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等等元素的含量。元素的含量。 （4）裂纹形成的原因及防止措施）裂纹形成的原因及防止措施 一是焊缝金属所经受的应变增加速度大于低熔点一是焊缝金属所经受的应变增加速度大于低

14、熔点共晶物凝固的速度；共晶物凝固的速度； 另外，初生晶体的长大方向和残留低熔点共晶另外，初生晶体的长大方向和残留低熔点共晶体的相对位置的影响。体的相对位置的影响。（4）裂纹形成的原因及防止措施）裂纹形成的原因及防止措施关键的措施就是：关键的措施就是：a. 应严格控制焊缝金属中应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。 当焊缝中当焊缝中C0.15%,S0.04%就可能有裂纹出现，如就可能有裂纹出现，如果母材中含碳量很高，就

15、要控制焊接材料的成分，以果母材中含碳量很高，就要控制焊接材料的成分，以使混合后的碳含量降下来。使混合后的碳含量降下来。b. 改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的位置。位置。（4）裂纹形成的原因及防止措施）裂纹形成的原因及防止措施l液化裂纹产生的原因：焊接时紧靠熔合线的母材区域液化裂纹产生的原因：焊接时紧靠熔合线的母材区域被加热到接近钢熔点的高温，此时母材晶体本身未发被加热到接近钢熔点的高温，此时母材晶体本身未发生熔化，而晶界的低熔点共晶物则已完全熔

16、化。当焊生熔化，而晶界的低熔点共晶物则已完全熔化。当焊接熔池冷却时，焊缝应变速度较高。如果这些低熔点接熔池冷却时，焊缝应变速度较高。如果这些低熔点共晶物未完全重新凝固之前，接合区就已受到较大应共晶物未完全重新凝固之前，接合区就已受到较大应变，则在这些晶界上就会出现裂纹。晶间液层的熔点变，则在这些晶界上就会出现裂纹。晶间液层的熔点越低，凝固时间越长，则液化裂纹的倾向越大。越低，凝固时间越长，则液化裂纹的倾向越大。l液化裂纹的成因归于母材晶粒边界的低熔点共晶物，液化裂纹的成因归于母材晶粒边界的低熔点共晶物，因此液化裂纹多产生于因此液化裂纹多产生于C、S、P杂质较高的母材与焊杂质较高的母材与焊缝的熔

17、合边界。缝的熔合边界。（4）裂纹形成的原因及防止措施）裂纹形成的原因及防止措施2. 冷裂纹形成及防止冷裂纹形成及防止焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金的低合金钢中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越钢中产生。钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。防止的措施防止的措施a控制近缝区的冷却速度，使之不易形成淬硬组织；控制近缝区的冷却速度，使之不易形成淬硬组织；b将工件预热（降低冷却速度）；将工件预热（降低冷却速度）；c建立低氢的焊接条件。建立低氢的焊接条件。 冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。