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压力容器焊接规范

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2024年3月31日发(作者:范元忠)

压力容器焊接规程

1 范围

本标准规定了钢制、铝制和钛制压力容器焊接的基本要求。

本标准适用于气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、气电立焊和螺柱焊焊接的压力容器。

2 规范性引用文件

下列文年中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本标准。

然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 3190—1996 变形铝及铝合金化学成分

GB/T 13814—1992 镍和镍合金焊条

GB/T 14957 熔化焊用钢丝

GB/T 15620—1995 镍及镍合金焊丝

JB 4708 承压设备焊接工艺评定

JB/T 4730.1~4730.6(以下简称 JB/T 4730) 承压设备无损检测

JB/T 4733 压力容器用爆炸焊接复合板

JB/T 4745 钛制焊接容器

JB/T 4747 承压设备用焊接材料技术条件

YB/T 5091—1993 惰性气体保护焊接用不锈钢棒及钢丝

YB/T 5092—2005 焊接用不锈钢丝

《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》

3 压力容器通用焊接规程

3.1 焊接材料

3.1.1 焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、气体、电极和衬垫等。

3.1.2 焊接材料选用原则

a) 焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定的下限值或满足图样规定的技术文件要求。

b)

合适

的焊接材料与合理的焊接工艺相配合,以保证焊接接头性能满足设计规定和服役要求。

c) 用于焊件的焊接材料应有焊接性能试验与实践基础。

3.1.3 焊接材料应有产品质量证明书,并符合相应标准的规定。使用单位按质量管理体系规定验收与复验,合格后方准使用。

3.2 焊接工艺评定和焊工

3.2.1 施焊下列各类焊缝的焊接工艺应按JB 4708评定合格:

a) 承压元件焊缝;

b) 与承压元件相焊的焊缝;

c) 定位焊缝;

d) 承压元件母材表面堆焊、补焊;

e) 上述焊缝的返修焊缝。

3.2.2 施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》规定考试合格。

a) 承压元件焊缝;

b) 与承压元件相焊的焊缝;

c) 熔入永久焊缝内的定位焊缝;

d) 承压元件母材表面堆焊。

3.3 焊前准备

3.3.1 焊接坡口

焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。坡口形式和尺寸应考虑下列因素:

a) 焊接方法;

b) 母材种类;

c) 焊缝填充金属尽量少;

d) 避免产生缺陷;

e) 减少焊接变形与残余应力;

f) 有利于焊接防护;

g) 焊工操作方便;

h) 复合材料的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。

3.3.2 坡口准备

3.3.2.1 制备坡口可采用冷加工法或热加工法。若采用热加工方法制备坡口,需用冷加工法去除影响焊接质量的热影响区。

3.3.2.2 焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。

3.3.2.3 坡口表面及附近(以离坡口边缘的距离计,焊条电弧焊各约10mm,埋弧焊、气体保护焊各约20mm,电渣焊各约40mm)应将水、锈、油污、积渣和其

他有害杂质清理干净。

3.3.2.4 不锈钢及铝、钛坡口两侧一定范围内应刷涂料,防止沾附焊接飞溅。

3.3.3 焊条、焊剂按规定烘干、保温,焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥。常用焊材烘干温度及保持时间见表1。

表1 常用焊材烘干温度及保持时间

类别 牌号 烘干温度,℃ 保持时间,h

J422 150 1

碳钢和低合金钢焊条

低温钢焊条

J426

J427

J502

J506,J507

J506RH,J507RH

J507MoW

J557

J556RH

J606,J607

J607RH

J707

J707RH

W607,W707Ni

R207,R307

300

350

150

350

350~430

350

350

400

350

350~430

350

400

350

350

400

350

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

钼和铬钼耐热钢焊条

R307H

R317,R407,R507

A102 150 1

铬镍不锈钢焊条

A107

A132

A137

A202,A302

A207,A307

A002,A022,A212,A242

G202

250

150

250

150

250

150

150

250

150

200~300

250

300~400

300~350

300~350

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

铬不锈钢焊条

G207

G302

G307

HJ431

熔炼焊剂

HJ350,HJ260

HJ250

SJ101

烧结焊剂

SJ102

SJ103

SJ601

350

300~350

2

3.3.4 预热

根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑预热要求。钛制承压设备一般不预热。

3.3.5 焊接设备及辅助装备应确保工作状态正常,安全可靠,仪表应定期检定。

3.3.6 组对定位

3.3.6.1 组对时,坡口间隙、错边量、棱角度等应符合规定。

3.3.6.2 避免强力组装,定位焊缝长度及间距要符合工艺要求。

3.3.6.3 焊接接头拘束度大时,推荐采用抗裂性能更好的焊材施焊。

3.3.6.4 定位焊缝不得有裂纹,否则应清除重焊。如存在气孔、夹渣时亦应去除。

3.3.6.5 熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧,否则应予修整。

3.4 施焊

3.4.1 施焊前应按接头编制焊接工艺规程,焊工应按图样、工艺文件、技术标准施焊。

3.4.2 焊接环境

3.4.2.1 焊接环境出现下列任一情况时,须采取有效防护措施,否则禁止施焊。

a) 风速:气体保护焊时大于2m/s,其他焊接方法大于10m/s;

b) 相对温度大于90%;

c) 雨雪环境。

d) 焊件温度低于-18℃。

3.4.2.2 当焊件温度为0℃~-18℃时,应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上。

3.4.3 应在引弧板或坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧。纵焊缝应在引出板上收弧,弧坑应填满。

3.4.4 防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

3.4.5 电弧擦伤处需经修磨,使其均匀过渡到母材表面,修磨的深度应不大于该部位母材厚度δ

s

的5%,且不大于2mm,否则应进行补焊。

3.4.6 对有冲击试验要求的焊件应当认真控制热输入,每条焊道的热输入都不高于评定合格数值。

3.4.7 焊接管子时,一般应采用多层焊,各焊道的接头应尽量错开。

3.4.8 受压元件角焊缝的根部应保证焊透。

3.4.9 多道焊或多层焊时,应注意道间和层间清理,将焊缝表面熔渣、有害氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。

3.4.10 双面焊须清理焊根,显露出正面打底的焊缝金属。对于机械焊和自动焊,若经试验确认能保证焊透及焊接质量,亦可不作清根处理。

3.4.11 接弧处应保证焊透与熔合。

3.4.12 施焊过程中应控制道间温度不超过规定的范围。当焊件预热时,应控制道间温度不得低于预热温度。

3.4.13 每条焊缝应尽可能一次焊完。当中断焊接时,对冷裂纹敏感的焊件应及时采取保温或缓冷等措施。重新施焊时,仍需按规定预热。

3.4.14 可锤击钢质焊缝金属和热影响区,消除接头残余应力。打底层焊缝不能锤击,未经焊后热处理的盖面层焊缝也不宜锤击。

3.4.15 引弧板、引出板、产品焊接试件不应锤击拆除。

3.5 后热和焊后热处理

钢制压力容器按规定进行后热和焊后热处理。

铝制压力容器一般不进行后热和热处理。

钛制压力容器一般不进行后热,当图样有要求时,则进行焊后热处理。

3.6 焊接返修

3.6.1 对需要焊接返修的缺陷应当分析产生原因,提出改进措施,按评定合格的焊接工艺编制焊接返修工艺文件。

3.6.2 返修前需将缺陷清除干净,必要时可采用表面检测确认。

3.6.3 待返修部位应制备坡口,坡口形状与尺寸要防止产生焊接缺陷和便于焊工操作。

3.6.4 如需预热,预热温度应较原焊缝适当提高。

3.6.5 返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。

3.7 焊接检验

3.7.1 焊前:

a) 母材、焊接材料;

b) 焊接设备、仪表、工艺装备;

c) 焊接坡口、接头装配及清理;

d) 焊工资格;

e) 焊接工艺文件;

3.7.2 施焊过程中:

a) 焊接规范参数;

b) 执行焊接工艺情况;

c) 执行技术标准情况;

d) 执行图样规定情况。

3.7.3 焊后:

a) 实际施焊记录;

b) 焊缝外观及尺寸;

c) 后热、焊后热处理;

d) 产品焊接试件;

e) 金相检验和断口检验;

f) 无损检测;

4 钢材、铝材、钛材专用焊接规程

4.1 钢制压力容器焊接规程

4.1.1 适用焊接方法范围:气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、气电立焊和螺柱焊。

4.1.2 焊接材料选用原则

压力容器用钢材分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。低合金钢按其使用性能分为强度型、耐热型和低温型。各类钢材的焊接材料选用原则:

4.1.2.1 碳素钢相同钢号相焊

选用焊材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.2 强度型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.3 耐热型低合金钢相同钢号相焊

(1)选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定值下限值,或满足图样规定的技术条件。

(2)焊缝金属中的Cr、Mo含量不低于相应母材标准规定的下限值。

4.1.2.4 低温型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.5 高合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.6 用生成奥氏体焊缝金属的焊接材料,焊接非奥氏体母材时,应慎重考虑母材与焊缝金属膨胀系数不同而产生的应力作用。

4.1.2.7 不同钢号钢材相焊

(1)不同强度等级钢号的碳素钢、低合金钢钢材之间相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度应高于或等于强度较低一侧母材标准规定下限值,也不

应超过强度较高一侧母材标准规定的上限值。

(2)奥氏体高合金钢与碳素钢、低合金钢之间相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能。当设计温度不超过370℃时采用铬、镍含量较奥

氏体高合金钢母材高的奥氏体不锈钢焊接材料;当设计温度高于370℃时,宜采用镍基焊接材料。

4.1.2.8 不锈钢复合钢基层相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值;复层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐

蚀性能,当有力学性能要求时,还应保证力学性能。

复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢材的交界处宜采用过渡焊缝。

4.1.3 焊接材料的基本要求

4.1.3.1 焊接材料应符合JB/T 4747《承压设备用焊接材料技术条件》。

4.1.3.2 使用单位应充分掌握焊接材料的焊接性能。

4.1.3.3 工艺人员应根据焊件设计规定、服役条件和焊接材料特点,编制焊接工艺规程,施焊压力容器。

4.1.3.4 常用钢号推荐选用的焊接材料见表2,不同钢号相焊推荐选用的焊接材料见表3,不同钢号相焊时分类分组见表4。

表2 常用钢号推荐选用的焊接材料

焊条电弧焊

焊条

焊剂型号及焊丝

牌号

焊剂牌号及焊丝

牌号示例

焊丝钢号

埋弧焊

CO

2

气保焊

氩弧焊

钢号

型号

焊丝钢号

(标准

号)

H08A

H08MnA

(GB/T14957)

10(管)

20(管)

E4303 J422 F4A0-H08A HJ431-H08A

E4

31

5

J4

27

Q235-B

Q235-C

20G,20g

20R,20(锻)

E4316 J426 F4A2-H08MnA HJ431-H08MnA

E4

J4

31

27

5

09MnD

09MnNiD

09MnNiDR

E5015-G

E5515-C1

W607

W707Ni

16Mn,16MnR E5016 J506 F5A0-H10Mn2

HJ431-H10Mn2

HJ350-H10Mn2

ER49-1

H10MnSi

(GB/T14957)

E5

01

5

J5

07

E5

00

3

HJ431-

H10M

F5A0

nSi

-H10

HJ350-

MnSi

H10M

J5

nSi

02

F5A2SJ101-

-H10H10M

Mn2 n2

E5016-G

16MnD

16MnDR

E5J5

0107

5-R

G H

15MnNiDR

15MnNbR

E5

51J5

5-57

G

12MnNiVR

J506RH

E5015-G

E5516-G

W607

J556RH

H10MnSi

H10Mn2

H08MnMoA

(GB/T 14957)

20MnMo E5015 J507 F5A0-H10Mn2A HJ431-H10Mn2A

E5F55A

51J50-H0

5-57 8Mn

G MoA

20MnMoD

E5

01

5-

G

E5

51

6-

G

J5

07

R

H

J5

56

R

H

HJ350-

H08M

nMoA

E5016-G

J506RH

13MnNiMoNbR E6016-D1 J606 F62A0-H08Mn2MoA

HJ431-H08Mn2MoA

HJ350-H08Mn2MoA

H08Mn2MoA

(GB/T14957)

18

M

n

M

oN

bR

F62A

0-H0

8Mn

2Mo

VA

HJ431-

H08M

n2Mo

VA

HJ350-

H08M

n2Mo

VA

SJ101-

H08M

n2Mo

A

SJ101-

H08M

n2Mo

VA

E6

F62A

01J6

2-H0

5-07

8Mn20

M

D1

2Mo

nA

MF62A

oN2-H0

b 8Mn

2Mo

VA

表2(续)

焊条电弧焊

钢号

焊条

型号

07MnCrMoVR

08MnNiCrMoVD

07MnNiMoVDR

10Ni3MoVD

12CrMo

12CrMoG

焊剂型号及焊丝

牌号

埋弧焊

焊剂牌号

及焊丝

牌号示例

CO2气保焊 氩弧焊

焊丝钢号

焊丝钢号

(标准号)

牌号示例

H08CMoA

(GB/T14957)

J607RH

J607RH

E6015-G

E6015-G

HJ350-H13CrMoA

SJ101-H13CrMoA

E5515-B1 R207 F48A0-H13CrMoA ER55-B2

15CrMo

15CrMoG

15CrMoR

14Cr1MoR

14Cr1Mo

12Cr1MoV

12Cr1MoVG

12Cr2Mo

12Cr2Mo1

12Cr2MoG

12Cr2Mo1R

1Cr5Mo

0Cr18Ni9

E308-15

A107

E5515-B2

E5515-B2-V

E5515-B2 R307

ER55-B2

H13CrMoA

(GB/T14957)

R307H

R317

F48A0-H08CrMoVA

HJ350-H08CrMoVA

ER55-B2-

MnV

H08GrMoVA

(GB/T14957)

E6015-B3 R407

E5MoV-15

E308-16

R507

A102

F308-H08Cr21Ni10

SJ601-H08Cr21Ni10

HJ260-H08Cr21Ni10

HOCr21Ni10

(YB/T5091)

A132

SJ601-H08Cr20Ni10Nb

HJ260-H08Cr20Ni10Nb

HOCr20Ni10Ti

(YB/T5091)

0Cr18Ni10Ti

1Cr18Ni9Ti

E347-15

A137

E347-16 F347-H08Cr20Ni10Nb

SJ601-H08Cr19Ni12

Mo2

HJ260-H08Cr19Ni12

Mo2

0Cr17Ni12Mo2 E316-16 A202

F316-H08Cr19Ni12

Mo2

HOCr19Ni12Mo2

(YB/T5091)

E316-16

A207

SJ601-H03Cr19Ni12

Mo2

HJ260-H03Cr19Ni12

Mo2

HOOCr19Ni12

Mo2

(YB/T5091)

0Cr18Ni12

Mo2Ti

E316L-16 A022 F316L-H03Cr19Ni12Mo2

E318-16

A212

表2(续)

焊条电弧焊

焊剂焊剂牌

型号号及焊

及焊丝

丝 牌号示

牌号 例

埋弧焊

CO2

氩弧焊

钢号

焊条

焊丝钢号

焊丝钢号

(标准号)

型号

0Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni10

00Cr17Ni14Mo2

00Cr19Ni13Mo3

0Cr13

E317-16

E308L-16

E316L-16

E317L-16

E410-16

E410-15 G207

A242

A002

A022

G202

F317-H08Cr19Ni14

Mo3

F308L-H03Cr21Ni10

SJ601-H08Cr19Ni14Mo3

HJ260-H08Cr19Ni14Mo3

SJ601-H03Cr21Ni10

HJ260-H03Cr21Ni10

HOCr20Ni14Mo3

(YB/T5091)

HOOCr21Ni10

(YB/T5091)

表3 不同钢号相焊推荐选用焊接财料表

焊条电弧焊 埋弧焊 氩弧焊 备注

钢接头母

材材

种分类代

类 号

型号 牌号示例

焊剂型号及焊丝

牌号

(标

号)

Fe-1-1与

Fe-1-2、

Fe-1-3

Fe-1-4相

E4315 J427

F4A0-H08A

F4A2-H08MnA

HJ431-H08A H08MnA

HJ431-H08MnA (GB/T14957)

E5015 J507

Fe-3-1与

Fe-3-2、

Fe-3-3相

E4315 J427 F4A0-H08A HJ431-H08A

E5515-B

1

R20

7

F48A

0-H1

3Cr

MoA

HJ350-H13

CMoA

SJ101-H13

CrMoA

J507

Fe-3-2与

Fe-3-3相

E5015 F5A0-H08MnA HJ431-H08MnA

F55A

0-H0

E5515-G J557

8Mn

MoA

HJ350-H08

MnMoA

Fe-1-1与

Fe-4

Fe-5 相

E4315 J427 F4A0-H08A

HJ431-H08A

HJ350-H08A

SJ101-H08A

Fe-1-2与

Fe-4

Fe-5相

E5015 J507 F5A0-H10Mn2 HJ431-H10Mn2

E5015 J507

Fe-、Fe-3

与Fe-4

Fe-5-1相

F5A0-H10Mn2

E5016 J506

HJ431-H10Mn2

表3(续)

焊条电弧焊 埋弧焊 氩弧焊 备注

钢材种

接头母材

分类代号

型号 牌号示例

焊剂型号及

焊丝

牌号(标准号)

耐热型

低合金

钢与耐

热型中

合金钢

相焊

Fe-4-1与

Fe-5-1相焊

E5515-B2 R307

E309-15 A307

不进

H1Cr24Ni13 行热

(YB/T

处理

5091)

时采

E5515-B2-V

Fe-4-2与

Fe-5-1相焊

E309-15

R317

A307

Fe-4、Fe-5-1

与Fe-5-2相

耐热型

合金钢Fe-4、Fe-5-1

与铁素与

体马氏Fe-6、Fe-7相

体不锈焊

钢相焊

E309A30

-15 7

Fe-4、Fe-5-2

Fe-6、Fe-7相

E310-15 A407

不进

H1Cr24Ni13

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

不进

H1Cr26Ni21

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

不进

H1Cr24Ni13

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

不进

H1Cr26Ni21

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

H1Cr24Ni13

(YB/T

5091)

E310-15 A407 F310-H1Cr26Ni21

强度型

低合金

钢与奥

氏体不

锈钢相

Fe-1-1、2、3、

Fe-3-1、2与

Fe-8-1相焊

E309A30

-15 7

E309

A31

Mo-

2

16

Fe-1-4、

Fe-3-3与

Fe-8-1相焊

E310A40

-15 7

Fe-4、Fe-5-1

与Fe-8-1相

E309A30

7

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

H1Cr26Ni21

(YB/T

5091)

E310-16 A402 F310-H1Cr26Ni21

耐热型

低合金

钢与奥

氏体不

锈钢相

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

H1Cr24Ni13

(YB/T

5091)

-15

A402

H1Cr26Ni21

(YB/T

5091)

Fe-5-2与

Fe-8-1相焊

E310-16 F310-H1Cr26Ni21

-15

E310A40

7

表4 不同钢号相焊时分类分组表

类别 组别 钢号

1

20R, 20 , 10, 15, B级, A级, 15

Q235-B,Q235-C,20g, 20G, 20MnG

Fe-1

2

16MnR, 16MnDR, 15MnNiDR, 09MnNiDR

16Mn, 16MnD, 09MnNiD, 09MnD

3

15MnVR, 15MnNbR

4

08MnNiCrMoVD, 12MnNiVR

07MnCrMoVR, 07MnNiMoVDR

Fe-3 1

12CrMo, 12CrMoG

表4(续)

类别 组别 钢号

20MnMo, 20MnMoD, 10MoWVNb

12SiMoVNb

3

13MnNiMoNbR, 18MnMoNbR, 20MnMoNb

15CrMoR, 15CrMo, 14Cr1Mo, 14Cr1MoR

15CrMoG

2

12Cr1MoV, 12Cr1MoVG

12Cr2Mo1, 12Cr2Mo, 12Cr2Mo1R

12Cr2MoG

2

1Cr5Mo

Fe-6

0Cr13

Fe-7

0Cr13, 0Cr13Al

0Cr18Ni9, 00Cr19Ni10, 0Cr17Ni12Mo2

Fe-8

1

00Cr17Ni14Mo2, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni10Ti

0Cr18Ni12Mo2Ti, 0Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni13Mo3, 0Cr17Ni12Mo2

10Ni3MoVD

2

1

Fe-4

1

Fe-5

Fe-9

Fe-10

2

1

2

4.1.4 预热

4.1.4.1 压力容器焊前预热与预热温度与母材交货状态、化学成分、力学性能、厚度及焊件的拘束程度等因素有关。

4.1.4.2 母材的预热温度一般通过焊接性能试验确定,并经焊接工艺评定验证。当编制焊件焊接工艺规程时,还要考虑到环境温、结构拘束度等因素的影响。

4.1.4.3 常用钢材推荐的最低预热温度见表5。

4.1.4.4 当焊接两种不同类别的钢材组成的焊接接头时,预热温度按要求高的钢材选用。

4.1.4.5 碳钢和低合金钢的最高预热温度和层间温度不宜大于300℃,奥氏体不锈钢最高层间温度不宜大于150℃。

表5 常用钢材推荐的最低预热温度

钢材类别

Fe-1

预热条件

①规定碳含量>0.3%且接头厚度>25mm

②除①外的其它材料

Fe-3

①规定最小抗拉强度>480MPa或接头厚度>16mm

②除①外的其它材料

Fe-4

①规定最小抗拉强度>410MPa或接头厚度>13mm

②除①外的其它材料

①规定最小抗拉强度>410MPa

Fe-5

②规定最低铬含量>6.0%且接头厚度>13mm

③除①、②外的其它材料

最低预热温度 ℃

80

10

80

10

120

10

200

150

200

不预热

不预热

150

Fe-6

Fe-7

Fe-8

Fe-9

注:钢材类别按JB 4708—2007《承压设备焊接工艺评定》表1

4.1.4.6 采取局部预热时,应防止局部应力过大。

4.1.4.7 需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。

4.1.4.8 当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,亦需考考虑预热要求。

4.1.4.9 预热温度的测量

(1)应在钢材加热面的背面测定温度。如做不到,先移开加热源,待钢材厚度方向上温度均匀后测定温度。温度均匀化的时间按每25mm母材厚度需2min的

比例计。

(2)测温点位置(见图1):

当焊件厚度<50mm时,A等于4倍母材厚度t,且不超过50mm;

当焊件厚度>50mm时,A=75mm。

图1 测量点A的位置

4.1.5 后热

4.1.5.1 对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件应采取后热措施。

4.1.5.2 后热应在焊后立即进行。

4.1.5.3 后热温度一般为200~350℃,保温时间与后热温度有关,一般不低于30分钟。

4.1.5.4 若焊后立即进行热处理则可不做后热。

4.1.6 消除应力热处理

消除应力热处理是焊后热处理的一个类别。消除应力热处理是指为改善焊接区域的性能,消除焊接残余应力等有害影响,将焊接区域或其中部分在金属相变

点以下加热到足够高的温度,并保持一定的时间,而后均匀冷却的热过程。

碳素钢和低合金钢低于490℃的热过程和高合金钢低于315℃的热过程,均不作为焊后热处理对待。

4.1.6.1 消除应力热处理厚度(δ)

PWHT

(1)等厚度全焊透对接接头的消除应力热处理厚度(δ

面的距离(余高不计)。

PWHT

)为其焊缝总厚度,也即承压元件钢材厚度。焊缝厚度是指焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背

(2)对接焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于焊缝计算厚度;角焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于角焊缝厚度;组合焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于

对接焊缝和角焊缝厚度中较大者。

(3)螺柱焊时的δ等于螺柱的直径。

PWHT

(4)不同厚度承压元件相焊时的δ

PWHT

a) 两相邻对接承压元件中取其较薄一侧母材厚度;

b) 筒体施焊内封头时,则取壳体厚度或角焊缝厚度中较大者;

c) 在壳体上焊接管板、平封头、盖板、凸缘或法兰时,取壳体厚度;

d) 接管、人孔与壳体相焊时,在接管颈部厚度、壳体厚度、封头厚度、补强板厚度和连接角焊缝厚度中取其较大者;

e) 接管与法兰相焊时,取接管颈在接头处的厚度;

f) 当非受压元件与受压件相焊,取焊接处的焊缝厚度;

g) 管子与管板焊接时,取其焊缝厚度;

h) 焊接返修时,取其所填充的焊缝金属厚度。

(5)下列情况下,应按未经消除应力热处理的压力容器或零部件中最大δ,作为消除应力热处理的计算厚度

PWHT

a) 压力容器整体消除应力热处理;

b) 同炉内装入多台压力容器或零部件。

4.1.6.2 钢材的消除应力热处理推荐规范见表6,当低碳钢和某些低合金钢消除应力热处理温度低于表6规定最低保温温度时,最短保温时间如表7规定。

表6 消除应力热处理推荐规范

Fe-5

Fe-6Fe-7

Fe-1① Fe-3①

Fe-4

Fe-2 Fe-8 Fe-9 Fe-10

④ ④

600 - 600 600 680 680 730 ⑤ 600 730

在相

≤50mm

,最少为15分钟

应消

≤25mm

除应

50mm~125mm

2+

力热

,最少

处理

为15分钟;

厚度

最少为15

>25mm后

下,最

分钟

>125mm

短保

5+

1+

温时

间h

注:①Fe-1、Fe-3类别的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,

可按表7的规定降低保温温度,延长保温时间。

Fe-9类别的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,可按

表7的规定降低最低保温温度(允许降低55℃),延长保温时间。

②Fe-5类1组的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,最低

保温温度可降低30℃,降低最低保温温度消除应力热处理最短保温时间:

i 当δ

PWHT

≤50mm时,为4h与(4×)h中的较大值。

2+

ii 当δ

PWHT

>50mm时为表6中最短保温时间的4倍。

③ Fe-5类中10Cr9Mo1VNb钢最低保温温度为700℃。

④ Fe-6、Fe-7中的0Cr13, 0Cr13A1型不锈钢,当同时具备下列条件时,无需进行消除

应力热处理:

i 钢材中碳含量不大于0.08%;

ii 用铬镍奥氏体不锈钢焊条或非空气淬硬的镍-铬-铁焊条施焊;

iii 焊接接头母材厚度不大于10mm,或母材厚度为10mm~38mm但保持≥230℃

预热温度;

iv 焊接接头100%射线透照检测。

⑤ Fe-8类钢材焊接接头既不要求,又不禁止采用消除应力热处理。

⑥钢材类别按JB4708规定。

表7 消除应力热处理温度低于规定最低保温温度时的保温时间

比表2规定最低保温温度再降低

温度数值,℃

30

降低温度后最短保温时间,h

2

备 注

1)

55

80

110

增加25mm,最短保温时间则应增加15min.

2)适用于Fe-1类1组和2组。

4

10

20

1)

1),2)

1),2)

注:1)最短保温时间适用于消除应力热处理厚度δ

PWHT

不大于25mm的焊件,当δ

PWHT

大于25mm时,厚度每

(1)调质钢焊后消除应力热处理温度应低于调质处理时的回火温度,至少为30℃

(2)不同钢号钢材相焊时,消除应力热处理温度应按消除应力热处理温度较高的钢号执行,但温度不应超过两者中任一钢号的下临界点Acl。

(3)非受压元件与受压元个相焊时,应按受压元件的消除应力热处理规范执行。

4.1.6.3 对于低碳钢和低合金钢,当采用电渣焊焊接的母材厚度大于38mm时,焊接接头应进行细化晶粒热处理(如正火+回火),而当采用气电立焊的任一焊道

厚度大于38mm时,焊接接头也应进行细化晶粒热处理。

4.1.6.4 对有再热裂纹倾向的钢号,在消除应力热处理时应防止产生再热裂纹。

4.1.6.5 奥氏体高合金钢制压力容器一般不进行消除应力热处理。

4.1.6.6 消除应力热处理应在压力试验前进行。

4.1.6.7 消除应力热处理方法:

(1)应尽可能采取整体消除应力热处理。当分段热处理时,加热重叠部分长度至少为1500mm,加热带内任意一点温度应不低于消除应力热处理规定的温度,

加热带以外部分应采取保温措施,防止产生有害的温度梯度。

(2)焊接返修和筒体环焊缝采取局部热处理时,焊缝每侧加热带宽度不得小于容器厚度的2倍;接管与容器相焊的整圈焊缝热处理时,加热带宽度不得小于

壳体厚度的6倍,加热带以外部位应采取措施,防止产生有害的温度梯度。

(3)炉内整体热处理时,炉内任意两个测温点温差在±20℃范围内。

(4)消除应力热处理温度测定

a)

消除应力热处理温度以在焊件上直接测量为准,在热处理过程中应防止热电偶与焊件接触松动。宜采用热电偶焊在焊件上的连接方法。

b) 测温点应布置在经受热处理压力容器的受热典型部位,在产品焊接试件和特殊部位(如靠近炉门口、进风口、火焰喷口、烟道口,以及壁厚突变处等)

都应设置测温点。当炉内有多于一件的焊件进行消除应力热处理时,应在炉内顶部、中部和底部的焊件上布置测温点。

c) 防止热源直接加热热电偶,热电偶与热源应分别置于焊件壁内外两侧。

d) 筒体壁厚等于或大于25mm的容器进行消除应力热处理时,容器内外壁都要有测温点。

e) 消除应力热处理温度在整个热处理过程中应当连续自动记录,记录图表上应可以区分每个测温点的数值。

(5)消除应力热处理工艺:

a) 焊件进炉时,炉内温度不得高于400℃;

b) 焊件升温至400℃后,加热区升温速度不得超过 ℃/h,且不得超过200℃/h,最小不得低

于38℃/h。

c) 焊件升温期间,加热区内任意长度为4600mm内的温差不得大于140℃。

d) 焊件保温期间,加热区内最高与最低温度之差不宜大于80℃。

e) 升温和保温期间应控制加热区气氛,防止焊件表面过度氧化。

f) 焊件温度高于400℃时,加热区降温速度不得超过 ℃/h,且不得超过280℃/h,最小不得

低于38℃/h。

对表Fe-7和Fe-10类钢材,加热区温度高于650℃时,冷却速度不应大于56℃/h,加热温度低于650℃后,冷却时应防止脆化。

g)焊件出炉时,炉温不得高于400℃,出炉后应在静止的空气中冷却。

4.1.7焊接返修后不需要重新消除应力热处理的规定

4.1.7.1焊缝金属的焊接返修

a) 对于JB4708表1中Fe-1类钢材,返修焊缝总厚度不得大于38mm;Fe-3类钢材、返修焊缝总厚度不得大于16mm。返修焊缝总厚度为同一返修位置的两面返

修焊缝厚度之和。

b) 返修焊缝坡口要进行表面无损检测,确认无缺陷。

c) 按JB4708规定进行焊接工艺评定

d)焊接返修工艺

(1)采用低氢型药皮焊条

(2)Fe-1类钢材,予热温度≥100℃;

Fe-3类钢材,予热温度≥180℃,层间温度不超过230℃

(3)焊道最大宽度为焊芯直径四倍

(4)对于Fe-3类钢则需采用半焊道加回火焊道技术进行焊接返修;

i 采用最大直径为3.2mm的焊条在坡口表面上堆焊一层。

ii 在焊第二层之前,要将坡口表面层上的堆焊金属磨去一半厚度。

iii 采用最大直径为4mm的焊条继续施焊。

iv 在返修焊缝表面施焊回火焊道。

v 返修焊缝及回火焊道完成后进行后热处理:200℃~260℃保温4小时。

vi 磨去回火焊道余高,使之与母材表面齐平。

vii 返修焊缝冷却到常温后进行表面无损检测,对于Fe-3类钢材,应在焊后至少48小时才允

许进行检测。返修焊缝厚度>10mm时应进行射线检测。

4.1.7.2 钢材表面的焊接修复

a) 表面修复限于小面积,例如去除定位块时撕掉钢材表面的修复。

b) 可不执行4.1.7.1中的规定

c) 焊接修复的表面不能接触容器内介质

4.2 铝制压力容器焊接规程

适用焊接方法范围:气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。

4.2.1 焊接材料选用原则

4.2.1.1 选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材标准规定下限值(对不可热处理强化铝为退火状态,对可热处理强化铝为指

定值),或满足图样规定的技术条件。

4.2.1.2 为保证焊缝金属的耐蚀性,母材为纯铝时,宜采用纯度不低于母材的焊丝;母材为铝镁合金或铝锰合金时,宜采用含镁量或含锰量不低于母材的焊丝。

常用铝材推荐选用的焊丝牌号见表8,不同类别铝材相焊推荐选用焊丝牌号见表9。表中焊丝应符合JB/T4747的规定。

表8 常用铝材推荐选用焊丝和填充丝牌号

同牌号铝材相焊

1A85

1050A

1060

1200

2014

3003

3004

5A02

5A03

5A05

5052

5083

5086

5454

6A02

6061

6063

气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝

和填充丝牌号

ER1188

ER1188

ER1188

ER1188

ER4145

ER1100

ER5356、ER5183

ER5654、ER5356、ER5183

ER5356、ER5183

ER5183、ER5356

ER5654、ER5356、ER5183

ER5183、ER5356

ER5183、ER5356

ER5554、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

表9 不同类别铝材相焊推荐选用焊丝和填充丝牌号

不同类别铝材

纯铝与铝锰合金相焊

纯铝、铝锰合金与5A02、5052相焊

纯铝、铝锰合金与5A03相焊

纯铝、铝锰合金与5083、5086相焊

纯铝、铝锰合金与5A05、5A06相焊

纯铝、铝锰合金与2014相焊

纯铝、铝锰合金与6A02、6061、6063

相焊

铝镁合金与6A02、6061、6063相焊

气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝和填

充丝牌号

ER1100、ER5356、ER5183 注1、注2

ER5356、ER5183、ER4043 注2

ER5356、ER5183、ER4043 注2

ER5356、ER5183

ER5356、ER5183

ER4145

ER4043

ER5356、ER5183

注1:有时可使用ER4043;

注2:使用铝硅合金焊丝强度可能低于母材。

4.2.1.3 常用保护气体为氩气,也可用氦气或两者混合气体,氩气纯度不应低于99.9%,瓶装氩气压力低于0.5MPa时不宜使用。

4.2.1.4 推荐选用铈钨极作为钨极气体保护焊用电极。

4.2.2 坡口准备

4.2.2.1 气体保护焊用坡口形式和尺寸见附录A。

4.2.2.2 坡口加工应采用冷加工方法,也可以用等离子弧方法加工。采用等离子弧切割加工的坡口,焊前应对坡口进行打磨或冷加工以清除氧化物,真至露出金

属光泽并打磨平整。

4.2.2.3 坡口表面及其两侧50mm范围内应严格进行表面清理,去除水、尘土、金属屑、油、氧化膜、含氢物质及所有附着物。可采用机械法或化学法进行表面

清理,但不要使用砂轮或砂布。建议使用不锈钢制钢丝刷。

4.2.2.4 清理后的表面应加以保护,免遭沾污,并即时施焊。

4.2.3 焊丝表面在焊前也要进行清理,其要求同4.2.2.3,4.2.2.4。

4.2.4 预热

钨极氩弧焊时,如焊件厚度大于10mm,熔化极氩弧焊时,如焊件厚度大于15mm;钨极或熔化极氦弧焊时,如焊件厚度大于25mm,焊前可对接头进行预热,

预热温度不超过150℃。

4.2.5 钨极气体保护焊时,若发生钨极触及焊丝熔化端或熔池时,应停止焊接。待铲除触钨部分的焊缝金属,清理钨极后再继续施焊。

4.2.6 熄弧坑应填满并高于母材。

4.2.7 多层多道焊时,焊完一道后应用机械方法清除氧化膜。

4.2.8 气焊后应立即清除焊缝表面及两侧焊剂及熔渣。

4.3 钛制压力容器焊接规程

4.3.1 适用焊接方法范围:钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。

4.3.2 焊接材料选用原则

4.3.2.1 焊接材料在焊态下焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材退火状态的标准规定下限值,,或满足图样规定的技术条件。

4.3.2.2 焊丝中的氮、氧、碳、氢、铁等杂质元素的标准规定上限值应低于母材中杂质元素的标准规定上限值。

常用钛材推荐选用焊丝牌号见表10,表中焊丝和填充丝应符合JB/T 4747的规定。

表10 常用钛材推荐选用焊丝和填充丝的牌号

钛材牌号 焊丝、填充丝牌号

TA0 ERTi-1

TA1 ERTi-2

TA1-A ERTi-1

TA2 ERTi-3

TA3 ERTi-4

TA9 ERTi-7

TA10 ERTi-12

4.3.2.3 不同牌号的钛材相焊时,按耐蚀性能较好和强度级别较低的母材选择焊丝和填充丝。

4.3.2.4 常用保护气体为氩气,也可用氦气或两者混合气体,氩气纯度不应低于99.99%,当瓶装氩气压力低于0.5MPa时不宜使用。

4.3.2.5 推荐选用铈钨极作为钨极气体保护焊用电极,也可使用钍钨极或纯钨极。

4.3.3 坡口准备

4.3.3.1 气体保护焊用坡口形式和尺寸见附录A。

4.3.3.2 坡口加工应采用冷加工法,如采用热加工方法加工,则应去除坡口及两侧表面的氧化层、浮渣。坡口表面及两侧应呈银白色金属光泽。

4.3.3.3 坡口表面及两侧各25mm范围内应进行表面清理,去除油污、氮化物、氧化皮、水份、有机杂质等。

4.3.3.4 表面清理可采用脱脂、机械清理和化学清理方法。表面清理时,不要使用氧化物溶剂和甲醇溶剂,应注意清除橡胶制品残留的增塑剂和防止含氯离子水

的应力腐蚀危险。用磨削法去除表面氧化物时,应采用不锈钢丝刷、锉刀或碳化硅砂轮。

4.3.4 焊丝表面应没有裂纹、皱折等表面缺陷,使用前应仔细去除表面油污,水份。

4.3.5 焊丝和坡口表面清理后,若不能在干燥的环境中保存,则施焊前再经轻微酸洗。

4.3.6 清理干净的焊丝和焊件,焊前严禁沾污,不要用手触摸焊接部位,否则应重新进行清理。

4.3.7 钛制承压设备组装、焊接场所,应与钢制构件隔开,防止铁污染,地面应铺设软垫。

4.3.8 组对

4.3.8.1 不得在承压零部件表面刻痕、打冲眼、打钢印。

4.3.8.2 充分利用夹具、定位焊等方法,保证焊件装配正确,防止回弹。

4.3.8.3 定位焊缝也要防止表面氧化,若表面出现除银白色和金黄色以外的氧化层,应清除后才能施焊永久焊缝。

4.3.8.4 焊接纵缝时,应在焊件两端放置引弧板和引出板;焊接横缝时应有电流递增和衰减装置,避免产生弧坑。

4.3.9 施焊

4.3.9.1 一般不进行预热。多层焊时,层间温度不应超过150℃。

4.3.9.2 禁止接触引弧,防止钛与钢、铝、铜之间起弧或熔焊。

4.3.9.3 防止空气进入焊接区,严格加强焊接区的惰性气体保护。

4.3.9.4 对温度在300℃以上的焊缝和热影响区的正面、背面,均应进行保护,防止氧化。

4.3.9.5 焊接工艺参数在保证保护良好,熔深足够情况下,尽量采用小热输入施焊。

4.3.9.6 钨极气体保护焊时,钨极触及熔池或焊丝熔化端时,应停止焊接,铲除触钨部分的焊缝金属后再继续施焊。

4.3.10 焊后热处理

a) 钛制承压设备一般不进行焊后热处理,当图样规定时,才进行焊后热处理,通常为不完全退火,推荐规范见表11。

表11 钛材焊后热处理推荐规范

钛材牌号

TA0、TA1-A

TA1、TA2、TA3

TA9、TA10

焊后热处理保温温度范围 ℃

450~500

520~560

520~560

焊后热处理最短保温时间

焊件厚度 mm

≤1.5

1.6~2.0

2.1~6.0

6.1~2.0

最短保温时间 min

15

25

30

60

b) 焊后热处理时应在真空或充氩环境下进行。

附 录 A

(资料性附录)

特种材料焊接坡口的形式与尺寸

A.1 不锈钢复合钢的坡口形式与尺寸。

A.1.1 常用对接接头坡口形式与尺寸见表A.1。

A.1.2 常用角接头坡口形式与尺寸见表A.2。

A.2 铝材钨极氩弧焊常用接头、坡口形式及尺寸见表A.3。

A.3 钛材常用坡口形式与尺寸。

A.3.1 钛材氩弧焊用坡口形式与尺寸见表A.4。

A.3.2 钛钢复合板对接接头坡口形式与尺寸见表A.5。

A.3.3 钛钢复合板角接接头坡口形式与尺寸见表A.6。

表A.1 不锈钢复合钢对接接头常用坡口形式与尺寸

板厚<18mm

板厚18~

32mm

板厚>28mm

仅能单面施焊

复合比特别大

或预先开坡口

有困难时

注:括号内的尺寸供埋弧焊用。

表A.2 不锈钢复合钢角接头常用坡口形式与尺寸

不锈钢在内侧

不锈钢在外侧

不锈钢复合钢板的

接管

表A.3 铝及铝合金氩弧焊常用焊接接头及坡口形式

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

手工钨极氩弧焊,单

面焊

δ=1~5

手工钨极氩弧焊,双

面焊

δ≥6,背面作清根

处理

表A.3(续)

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊

δ≤10

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≥12

手工钨极氩弧焊,单面焊

无法进行双面焊的焊接

接头(背面为不锈钢复

合式垫环)

手工钨极氩弧焊,单面焊或

双面焊

接管与筒体(或封头)

相连的角接接头

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≤8,接管与筒体(或

封头)相连的全焊透角

接接头

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≥10,接管与筒体(封

头)相连接全焊透角接

接头

表A.3(续)

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

熔化极氩弧焊,单面焊

或双面焊

接管与筒体(或

封头)相连接角

接接头

熔化极氩弧焊,双面焊

背面需作清根

处理

手工钨极氩弧焊,双面

双人同时立焊打底,后

熔化极氩弧焊填充

δ≥16封头与

筒体相连接焊

手工钨极氩弧焊双面双

人同时立焊打底

δ≥10全焊透

角接接头

手工钨极氩弧焊或熔化

极氩弧焊填充

表A.4 钛材氩弧焊坡口形式和尺寸

坡口形

坡口示意图

板厚δ

mm

焊接层数

间隙b

mm

坡口角度α

(°)

钝边p

mm

0.5~1.5

I形

1~2

1 0 — —

1

2(双面焊)

0~0.1δ

0~0.1δ

0~0.1δ

0~0.1δ

60~70

50~70

0.5~1

1~1.5

V形

1.5~3

3~16

1

2或多层

X形

U形

12~38 多层 0~2 50~60 1~1.5

12~38 多层

0~2(r=6~

10)

10~20 1~1.5

双U形

I形

单V形

K形

I形

>19 多层

0~2(r=6~

10)

10~20 1~1.5

1~6 1~3 0~2

— —

4~12 2~4 0~2 40~50 <2

>10 2或多层 0~2 40~50 <2

>0.5 1或多层 0~0.5 90~100

表A.4(续)

坡口形式 坡口示意图 板厚δmm 焊接层数

间隙b

mm

坡口角度α(°)

钝边p

mm

>2 多层 <0.5 50 ~90

>1 多层 <0.5 90 ~180

V形

D=(T-δ)且D≥4

C=30℃~40°

表A.5 钛-钢复合板对接接头坡口形式和尺寸

类别 坡口形式 焊缝形式 尺寸mm(除角度外)

B

焊条电弧焊

埋弧焊

20~30

30

+1

焊条电弧

埋弧焊

B

20~30

30

+1

焊条电弧

B1

50~60

B

20~30

b b1 p

1±1

a

埋弧焊

焊条电弧焊

埋弧焊

60±

B1

50~60

60

B

20~30

±

1

30

b

+1

b1

0

+1

p

1±1

P1

a —

1±0.5

30

+1

0

+1

1±0.5

表A.5(续)

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角度

外)

— B

焊条

电弧20~30

埋弧

+1

30

B

b p A

1+1

— B1

焊条

电弧

30~50 15

埋弧

30~50 15

p

1+1

b a K

+1

+1

δ

δ

1

注:①焊条电弧焊,埋弧焊均指钢层的焊接方法。

②根据钢层厚度,也可采用双面坡口。

表A.6 钛-钢复合板角接接头坡口号形式和尺寸

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角

度外)

p b

a

a

1

K

δ+1

p P1

1

±

0.5

α

α

1

α

2

b

b

1

p

p

1

1

±

0.5

α

α

1

b

1

±1

b

1

表A.6(续)

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角

度外)

B

≥δ

b p

1

±

0.5

a

b

δ

B

由设计图样

0.5~1~2~

1 1.5 2.5

0.5~1~

2~2.5

1 1.5

0~0.5~

1~1.5

0.5 1

附 录 B

(规范性附录)

复合金属焊接规程

B.1 不锈钢复合钢焊接规程

不锈钢复合钢制压力容器的焊接除遵守本附录外,还应遵守正文有关条款的规定。

B.1.1 不锈钢复合钢材

B.1.1.1 不锈钢复合钢的基材应是符合压力容器标准规定的碳素钢和低合金钢钢板、钢管或锻件。

B.1.1.2 不锈钢复合钢的复材应是符合压力容器标准规定的高合金钢钢板或堆焊金属。

B.1.1.3 不锈钢复合钢的技术要求除应符合压力容器标准规定外,还应符合JB/T 4733的相应规定。

B.1.2 焊接材料选用原则

a) 基材和复材的焊接材料选用原则按正文规定。

b) 复层焊缝与基层焊缝之间,以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。

B.1.3 焊前准备

B.1.3.1 坡口形式

不锈钢复合钢制压力容器坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率,常用坡口形式和尺寸见表A.1、表A.2。

B.1.3.2 下料和坡口制备

a) 不锈钢复合钢的切割和坡口加工宜采用冷加工方法。

b) 用剪床剪切不锈钢复合钢时,复层朝上。

c) 用热加工法切割和加工坡口时,尽量采用等离子切割方法,对影响焊接质量的切割表面层应用冷加工方法去除。

d) 用等离子切割和加工坡口时,复层朝上,从复层侧开始切割;采用气割时,复层朝下,从基层侧开始切割。

e) 用热加工法切割和加工坡口时,应避免将切割熔渣溅落在复层表面上。

B.1.3.3 预热与定位焊

a)当基层或复层需要预热时,应以复合钢的总厚度作为确定预热温度的厚度参数。

b)当基层或复层需要预热时,施焊过渡焊缝也必须预热。

c)定位焊缝只允许焊在基层母材上。

B.1.4 焊接要求

B.1.4.1 不锈钢复合钢焊接时一般应采用先焊基层焊缝,然后焊过渡焊缝,最后焊复层焊缝的焊接顺序。

B.1.4.2 不得用碳钢焊材、低合金钢焊材在复层母材、过渡焊缝和复层焊缝上施焊。

B.1.4.3 过渡焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材,且应盖满基层焊缝和基层母材。

B.1.4.4 过渡焊缝在不锈钢复合钢对接接头中的位置及焊接顺序如图B.1所示。推荐a=0.5 mm~1.5mm,b=1.5 mm~2.5mm。

焊接顺序:①基层焊缝 ②过渡焊缝 ③复层焊缝

图B.1 焊缝位置图

B.1.5 不锈钢复合钢复层修复

如图B.2所示,去掉复层后将基层表面去掉1.0mm~2.0mm厚度,然后堆焊过渡层及复层,焊后磨平修光堆焊表面,修复堆焊层上部的化学成分应在复层钢号

化学成分范围之内,或应满足使用要求。

B.1.6 焊后热处理

B.1.6.1 奥氏体不锈钢复合钢应尽量避免消除应力热处理。当需要进行消除应力热处理时,应避免复层母材和焊接接头中铬碳化物析出和形成σ相。

B.1.6.2 应以复合钢总厚度确定消除应力热处理的规范。

B.1.6.3 复层为0Cr13不锈钢复合钢制压力容器,当使用奥氏体不锈钢焊材焊接复层,和基层材料不要求消除应力热处理时,可免做焊后热处理。否则应按复层

材料要求进行消除应力热处理。

图B.2 复层焊接修复示意图

B.1.6.4 除B.1.6.3条外,不锈钢复合钢制压力容器消除应力热处理按基层材料要求进行。复层为堆焊金属的不锈钢复合钢制压力容器,如果基层需要消除应力热

处理,则应在堆焊复层后再进行。

对耐晶间腐蚀要求较高的设备,如果基层需要消除应力热处理,则宜在热处理后再焊复层的盖面层焊缝。

B.2 钛-钢复合板焊接规程

钛-钢复合板的焊接除遵守本附录外,还应遵守正文有关条款的规定。

B.2.1 钛-钢复合板材料

B.2.1.1 钛-钢复合板的基材应是符合压力容器标准规定的钢材。

B.2.1.2 钛-钢复合板的复材应是符合JB/T4745规定的钛材。

B.2.1.3 钛-钢复合板的技术要求除符合JB/T4745规定外,还应符合JB/T 4733的规定。

B.2.2 焊接材料

基材和复材的焊接材料选用原则按正文规定。

B.2.3.1 钛-钢复合板尽量采用冷加工法下料、切割、开坡口。

B.2.3.2 剪床剪切钛-钢复合板时,复层朝上。

B.2.3.3 用热加工法切割和加工坡口时,尽量采用等离子切割方法。当用热加工法时,钛材朝下,从钢材一侧切割,切口及两侧的氧化层、残渣应在焊接前仔细

清除。

B.2.3.4 设计或选用焊接接头和坡口时,严格遵照钛、钢之间不能熔化焊接原则。

B.2.3.5 机械加工钛钢复合板坡口时,不能采用油质润滑剂。

B.2.4 施焊

B.2.4.1 先焊接基层,待钢材焊缝经检验合格后,再焊接钛复层。

B.2.4.2 当没有钛填板时,基层打底焊要防止焊透到复层,同时也要避免复层钛材的表面氧化以及钛复层与基层钢界面剥离。

B.2.4.3 采用钛填板时(见表A.5),钛填板宽度要适合放入凹槽内,避免留有间隙。再用定位焊,连接钛复层,固定钛填板。

B.2.4.4 钛填板与钛复层之间的焊接,要认真控制焊接工艺规范,做到既不能焊透到基层钢材上,又能获得最大的熔深,焊接钛填板时要注意保护钛填板背面,

防止氧化。

B.2.4.5 钛盖板(或钛半圆管)与钛复层焊接时(见表A.6中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ),要选择较小规范,防止复合界面剥离,但要保证角焊缝根部焊透。

B.2.4.6 焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物以及沾污物。

附 录 C

(资料性附录)

焊缝位置的规定范围

C.1 焊缝位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝和仰焊缝四种。

C.2 焊缝位置规定的方法

C.2.1 将对接焊缝或角焊缝置于水平参考面上方,如图C.1,图C.2所示。

C.2.2 焊缝倾角:对接焊缝或角焊缝的轴线(图C.1、图C.2中的OP线)与水平面的夹角。

当焊缝轴线与水平面重合时,焊缝倾角为0°;焊缝轴线与垂直面重合时,焊缝倾角为90°。

焊缝面转角:焊缝中心线(焊根与盖面层中心连线,即图C.1、图C.2中垂直于焊缝轴线的箭头线)围绕焊缝轴线顺时针旋转角度。

当面对P点,焊缝中心线在6点钟时的焊缝面转角为0°;焊缝中心线旋转再回到6点钟时的焊缝面转角为360°。

C.2.3 对接焊缝位置的规定范围见表C.1;角焊缝位置的规定范围见表C.2。

表C.1 对接焊缝位置范围

位置 参考图 焊缝倾角,(°) 焊缝面转角,(°)

平焊缝 0~15 150~210

A

横焊缝

仰焊缝

立焊缝

B

C

D

E

0~15

0~80

15~80

80~90

80~150

210~280

0~80

280~360

80~280

0~360

图C.1 对接焊缝位置

表C.2 角焊缝位置范围

位置 参考图 焊缝倾角,(°) 焊缝面转角,(°)

平焊缝

A

0~15

横焊缝 B 0~15

仰焊缝 C 0~80

立焊缝

D

15~80

E

80~90

150~210

125~150

210~235

0~125

235~360

125~235

0~360

图C.2 角焊缝位置

2024年3月31日发(作者:范元忠)

压力容器焊接规程

1 范围

本标准规定了钢制、铝制和钛制压力容器焊接的基本要求。

本标准适用于气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、气电立焊和螺柱焊焊接的压力容器。

2 规范性引用文件

下列文年中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本标准。

然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 3190—1996 变形铝及铝合金化学成分

GB/T 13814—1992 镍和镍合金焊条

GB/T 14957 熔化焊用钢丝

GB/T 15620—1995 镍及镍合金焊丝

JB 4708 承压设备焊接工艺评定

JB/T 4730.1~4730.6(以下简称 JB/T 4730) 承压设备无损检测

JB/T 4733 压力容器用爆炸焊接复合板

JB/T 4745 钛制焊接容器

JB/T 4747 承压设备用焊接材料技术条件

YB/T 5091—1993 惰性气体保护焊接用不锈钢棒及钢丝

YB/T 5092—2005 焊接用不锈钢丝

《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》

3 压力容器通用焊接规程

3.1 焊接材料

3.1.1 焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、气体、电极和衬垫等。

3.1.2 焊接材料选用原则

a) 焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定的下限值或满足图样规定的技术文件要求。

b)

合适

的焊接材料与合理的焊接工艺相配合,以保证焊接接头性能满足设计规定和服役要求。

c) 用于焊件的焊接材料应有焊接性能试验与实践基础。

3.1.3 焊接材料应有产品质量证明书,并符合相应标准的规定。使用单位按质量管理体系规定验收与复验,合格后方准使用。

3.2 焊接工艺评定和焊工

3.2.1 施焊下列各类焊缝的焊接工艺应按JB 4708评定合格:

a) 承压元件焊缝;

b) 与承压元件相焊的焊缝;

c) 定位焊缝;

d) 承压元件母材表面堆焊、补焊;

e) 上述焊缝的返修焊缝。

3.2.2 施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》规定考试合格。

a) 承压元件焊缝;

b) 与承压元件相焊的焊缝;

c) 熔入永久焊缝内的定位焊缝;

d) 承压元件母材表面堆焊。

3.3 焊前准备

3.3.1 焊接坡口

焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。坡口形式和尺寸应考虑下列因素:

a) 焊接方法;

b) 母材种类;

c) 焊缝填充金属尽量少;

d) 避免产生缺陷;

e) 减少焊接变形与残余应力;

f) 有利于焊接防护;

g) 焊工操作方便;

h) 复合材料的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。

3.3.2 坡口准备

3.3.2.1 制备坡口可采用冷加工法或热加工法。若采用热加工方法制备坡口,需用冷加工法去除影响焊接质量的热影响区。

3.3.2.2 焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。

3.3.2.3 坡口表面及附近(以离坡口边缘的距离计,焊条电弧焊各约10mm,埋弧焊、气体保护焊各约20mm,电渣焊各约40mm)应将水、锈、油污、积渣和其

他有害杂质清理干净。

3.3.2.4 不锈钢及铝、钛坡口两侧一定范围内应刷涂料,防止沾附焊接飞溅。

3.3.3 焊条、焊剂按规定烘干、保温,焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥。常用焊材烘干温度及保持时间见表1。

表1 常用焊材烘干温度及保持时间

类别 牌号 烘干温度,℃ 保持时间,h

J422 150 1

碳钢和低合金钢焊条

低温钢焊条

J426

J427

J502

J506,J507

J506RH,J507RH

J507MoW

J557

J556RH

J606,J607

J607RH

J707

J707RH

W607,W707Ni

R207,R307

300

350

150

350

350~430

350

350

400

350

350~430

350

400

350

350

400

350

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

钼和铬钼耐热钢焊条

R307H

R317,R407,R507

A102 150 1

铬镍不锈钢焊条

A107

A132

A137

A202,A302

A207,A307

A002,A022,A212,A242

G202

250

150

250

150

250

150

150

250

150

200~300

250

300~400

300~350

300~350

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

铬不锈钢焊条

G207

G302

G307

HJ431

熔炼焊剂

HJ350,HJ260

HJ250

SJ101

烧结焊剂

SJ102

SJ103

SJ601

350

300~350

2

3.3.4 预热

根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑预热要求。钛制承压设备一般不预热。

3.3.5 焊接设备及辅助装备应确保工作状态正常,安全可靠,仪表应定期检定。

3.3.6 组对定位

3.3.6.1 组对时,坡口间隙、错边量、棱角度等应符合规定。

3.3.6.2 避免强力组装,定位焊缝长度及间距要符合工艺要求。

3.3.6.3 焊接接头拘束度大时,推荐采用抗裂性能更好的焊材施焊。

3.3.6.4 定位焊缝不得有裂纹,否则应清除重焊。如存在气孔、夹渣时亦应去除。

3.3.6.5 熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧,否则应予修整。

3.4 施焊

3.4.1 施焊前应按接头编制焊接工艺规程,焊工应按图样、工艺文件、技术标准施焊。

3.4.2 焊接环境

3.4.2.1 焊接环境出现下列任一情况时,须采取有效防护措施,否则禁止施焊。

a) 风速:气体保护焊时大于2m/s,其他焊接方法大于10m/s;

b) 相对温度大于90%;

c) 雨雪环境。

d) 焊件温度低于-18℃。

3.4.2.2 当焊件温度为0℃~-18℃时,应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上。

3.4.3 应在引弧板或坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧。纵焊缝应在引出板上收弧,弧坑应填满。

3.4.4 防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

3.4.5 电弧擦伤处需经修磨,使其均匀过渡到母材表面,修磨的深度应不大于该部位母材厚度δ

s

的5%,且不大于2mm,否则应进行补焊。

3.4.6 对有冲击试验要求的焊件应当认真控制热输入,每条焊道的热输入都不高于评定合格数值。

3.4.7 焊接管子时,一般应采用多层焊,各焊道的接头应尽量错开。

3.4.8 受压元件角焊缝的根部应保证焊透。

3.4.9 多道焊或多层焊时,应注意道间和层间清理,将焊缝表面熔渣、有害氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。

3.4.10 双面焊须清理焊根,显露出正面打底的焊缝金属。对于机械焊和自动焊,若经试验确认能保证焊透及焊接质量,亦可不作清根处理。

3.4.11 接弧处应保证焊透与熔合。

3.4.12 施焊过程中应控制道间温度不超过规定的范围。当焊件预热时,应控制道间温度不得低于预热温度。

3.4.13 每条焊缝应尽可能一次焊完。当中断焊接时,对冷裂纹敏感的焊件应及时采取保温或缓冷等措施。重新施焊时,仍需按规定预热。

3.4.14 可锤击钢质焊缝金属和热影响区,消除接头残余应力。打底层焊缝不能锤击,未经焊后热处理的盖面层焊缝也不宜锤击。

3.4.15 引弧板、引出板、产品焊接试件不应锤击拆除。

3.5 后热和焊后热处理

钢制压力容器按规定进行后热和焊后热处理。

铝制压力容器一般不进行后热和热处理。

钛制压力容器一般不进行后热,当图样有要求时,则进行焊后热处理。

3.6 焊接返修

3.6.1 对需要焊接返修的缺陷应当分析产生原因,提出改进措施,按评定合格的焊接工艺编制焊接返修工艺文件。

3.6.2 返修前需将缺陷清除干净,必要时可采用表面检测确认。

3.6.3 待返修部位应制备坡口,坡口形状与尺寸要防止产生焊接缺陷和便于焊工操作。

3.6.4 如需预热,预热温度应较原焊缝适当提高。

3.6.5 返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。

3.7 焊接检验

3.7.1 焊前:

a) 母材、焊接材料;

b) 焊接设备、仪表、工艺装备;

c) 焊接坡口、接头装配及清理;

d) 焊工资格;

e) 焊接工艺文件;

3.7.2 施焊过程中:

a) 焊接规范参数;

b) 执行焊接工艺情况;

c) 执行技术标准情况;

d) 执行图样规定情况。

3.7.3 焊后:

a) 实际施焊记录;

b) 焊缝外观及尺寸;

c) 后热、焊后热处理;

d) 产品焊接试件;

e) 金相检验和断口检验;

f) 无损检测;

4 钢材、铝材、钛材专用焊接规程

4.1 钢制压力容器焊接规程

4.1.1 适用焊接方法范围:气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、气电立焊和螺柱焊。

4.1.2 焊接材料选用原则

压力容器用钢材分为碳素钢、低合金钢和高合金钢。低合金钢按其使用性能分为强度型、耐热型和低温型。各类钢材的焊接材料选用原则:

4.1.2.1 碳素钢相同钢号相焊

选用焊材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.2 强度型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.3 耐热型低合金钢相同钢号相焊

(1)选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定值下限值,或满足图样规定的技术条件。

(2)焊缝金属中的Cr、Mo含量不低于相应母材标准规定的下限值。

4.1.2.4 低温型低合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.5 高合金钢相同钢号相焊

选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材标准规定下限值,或满足图样规定的技术条件。

4.1.2.6 用生成奥氏体焊缝金属的焊接材料,焊接非奥氏体母材时,应慎重考虑母材与焊缝金属膨胀系数不同而产生的应力作用。

4.1.2.7 不同钢号钢材相焊

(1)不同强度等级钢号的碳素钢、低合金钢钢材之间相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度应高于或等于强度较低一侧母材标准规定下限值,也不

应超过强度较高一侧母材标准规定的上限值。

(2)奥氏体高合金钢与碳素钢、低合金钢之间相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能。当设计温度不超过370℃时采用铬、镍含量较奥

氏体高合金钢母材高的奥氏体不锈钢焊接材料;当设计温度高于370℃时,宜采用镍基焊接材料。

4.1.2.8 不锈钢复合钢基层相焊,选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值;复层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐

蚀性能,当有力学性能要求时,还应保证力学性能。

复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢材的交界处宜采用过渡焊缝。

4.1.3 焊接材料的基本要求

4.1.3.1 焊接材料应符合JB/T 4747《承压设备用焊接材料技术条件》。

4.1.3.2 使用单位应充分掌握焊接材料的焊接性能。

4.1.3.3 工艺人员应根据焊件设计规定、服役条件和焊接材料特点,编制焊接工艺规程,施焊压力容器。

4.1.3.4 常用钢号推荐选用的焊接材料见表2,不同钢号相焊推荐选用的焊接材料见表3,不同钢号相焊时分类分组见表4。

表2 常用钢号推荐选用的焊接材料

焊条电弧焊

焊条

焊剂型号及焊丝

牌号

焊剂牌号及焊丝

牌号示例

焊丝钢号

埋弧焊

CO

2

气保焊

氩弧焊

钢号

型号

焊丝钢号

(标准

号)

H08A

H08MnA

(GB/T14957)

10(管)

20(管)

E4303 J422 F4A0-H08A HJ431-H08A

E4

31

5

J4

27

Q235-B

Q235-C

20G,20g

20R,20(锻)

E4316 J426 F4A2-H08MnA HJ431-H08MnA

E4

J4

31

27

5

09MnD

09MnNiD

09MnNiDR

E5015-G

E5515-C1

W607

W707Ni

16Mn,16MnR E5016 J506 F5A0-H10Mn2

HJ431-H10Mn2

HJ350-H10Mn2

ER49-1

H10MnSi

(GB/T14957)

E5

01

5

J5

07

E5

00

3

HJ431-

H10M

F5A0

nSi

-H10

HJ350-

MnSi

H10M

J5

nSi

02

F5A2SJ101-

-H10H10M

Mn2 n2

E5016-G

16MnD

16MnDR

E5J5

0107

5-R

G H

15MnNiDR

15MnNbR

E5

51J5

5-57

G

12MnNiVR

J506RH

E5015-G

E5516-G

W607

J556RH

H10MnSi

H10Mn2

H08MnMoA

(GB/T 14957)

20MnMo E5015 J507 F5A0-H10Mn2A HJ431-H10Mn2A

E5F55A

51J50-H0

5-57 8Mn

G MoA

20MnMoD

E5

01

5-

G

E5

51

6-

G

J5

07

R

H

J5

56

R

H

HJ350-

H08M

nMoA

E5016-G

J506RH

13MnNiMoNbR E6016-D1 J606 F62A0-H08Mn2MoA

HJ431-H08Mn2MoA

HJ350-H08Mn2MoA

H08Mn2MoA

(GB/T14957)

18

M

n

M

oN

bR

F62A

0-H0

8Mn

2Mo

VA

HJ431-

H08M

n2Mo

VA

HJ350-

H08M

n2Mo

VA

SJ101-

H08M

n2Mo

A

SJ101-

H08M

n2Mo

VA

E6

F62A

01J6

2-H0

5-07

8Mn20

M

D1

2Mo

nA

MF62A

oN2-H0

b 8Mn

2Mo

VA

表2(续)

焊条电弧焊

钢号

焊条

型号

07MnCrMoVR

08MnNiCrMoVD

07MnNiMoVDR

10Ni3MoVD

12CrMo

12CrMoG

焊剂型号及焊丝

牌号

埋弧焊

焊剂牌号

及焊丝

牌号示例

CO2气保焊 氩弧焊

焊丝钢号

焊丝钢号

(标准号)

牌号示例

H08CMoA

(GB/T14957)

J607RH

J607RH

E6015-G

E6015-G

HJ350-H13CrMoA

SJ101-H13CrMoA

E5515-B1 R207 F48A0-H13CrMoA ER55-B2

15CrMo

15CrMoG

15CrMoR

14Cr1MoR

14Cr1Mo

12Cr1MoV

12Cr1MoVG

12Cr2Mo

12Cr2Mo1

12Cr2MoG

12Cr2Mo1R

1Cr5Mo

0Cr18Ni9

E308-15

A107

E5515-B2

E5515-B2-V

E5515-B2 R307

ER55-B2

H13CrMoA

(GB/T14957)

R307H

R317

F48A0-H08CrMoVA

HJ350-H08CrMoVA

ER55-B2-

MnV

H08GrMoVA

(GB/T14957)

E6015-B3 R407

E5MoV-15

E308-16

R507

A102

F308-H08Cr21Ni10

SJ601-H08Cr21Ni10

HJ260-H08Cr21Ni10

HOCr21Ni10

(YB/T5091)

A132

SJ601-H08Cr20Ni10Nb

HJ260-H08Cr20Ni10Nb

HOCr20Ni10Ti

(YB/T5091)

0Cr18Ni10Ti

1Cr18Ni9Ti

E347-15

A137

E347-16 F347-H08Cr20Ni10Nb

SJ601-H08Cr19Ni12

Mo2

HJ260-H08Cr19Ni12

Mo2

0Cr17Ni12Mo2 E316-16 A202

F316-H08Cr19Ni12

Mo2

HOCr19Ni12Mo2

(YB/T5091)

E316-16

A207

SJ601-H03Cr19Ni12

Mo2

HJ260-H03Cr19Ni12

Mo2

HOOCr19Ni12

Mo2

(YB/T5091)

0Cr18Ni12

Mo2Ti

E316L-16 A022 F316L-H03Cr19Ni12Mo2

E318-16

A212

表2(续)

焊条电弧焊

焊剂焊剂牌

型号号及焊

及焊丝

丝 牌号示

牌号 例

埋弧焊

CO2

氩弧焊

钢号

焊条

焊丝钢号

焊丝钢号

(标准号)

型号

0Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni10

00Cr17Ni14Mo2

00Cr19Ni13Mo3

0Cr13

E317-16

E308L-16

E316L-16

E317L-16

E410-16

E410-15 G207

A242

A002

A022

G202

F317-H08Cr19Ni14

Mo3

F308L-H03Cr21Ni10

SJ601-H08Cr19Ni14Mo3

HJ260-H08Cr19Ni14Mo3

SJ601-H03Cr21Ni10

HJ260-H03Cr21Ni10

HOCr20Ni14Mo3

(YB/T5091)

HOOCr21Ni10

(YB/T5091)

表3 不同钢号相焊推荐选用焊接财料表

焊条电弧焊 埋弧焊 氩弧焊 备注

钢接头母

材材

种分类代

类 号

型号 牌号示例

焊剂型号及焊丝

牌号

(标

号)

Fe-1-1与

Fe-1-2、

Fe-1-3

Fe-1-4相

E4315 J427

F4A0-H08A

F4A2-H08MnA

HJ431-H08A H08MnA

HJ431-H08MnA (GB/T14957)

E5015 J507

Fe-3-1与

Fe-3-2、

Fe-3-3相

E4315 J427 F4A0-H08A HJ431-H08A

E5515-B

1

R20

7

F48A

0-H1

3Cr

MoA

HJ350-H13

CMoA

SJ101-H13

CrMoA

J507

Fe-3-2与

Fe-3-3相

E5015 F5A0-H08MnA HJ431-H08MnA

F55A

0-H0

E5515-G J557

8Mn

MoA

HJ350-H08

MnMoA

Fe-1-1与

Fe-4

Fe-5 相

E4315 J427 F4A0-H08A

HJ431-H08A

HJ350-H08A

SJ101-H08A

Fe-1-2与

Fe-4

Fe-5相

E5015 J507 F5A0-H10Mn2 HJ431-H10Mn2

E5015 J507

Fe-、Fe-3

与Fe-4

Fe-5-1相

F5A0-H10Mn2

E5016 J506

HJ431-H10Mn2

表3(续)

焊条电弧焊 埋弧焊 氩弧焊 备注

钢材种

接头母材

分类代号

型号 牌号示例

焊剂型号及

焊丝

牌号(标准号)

耐热型

低合金

钢与耐

热型中

合金钢

相焊

Fe-4-1与

Fe-5-1相焊

E5515-B2 R307

E309-15 A307

不进

H1Cr24Ni13 行热

(YB/T

处理

5091)

时采

E5515-B2-V

Fe-4-2与

Fe-5-1相焊

E309-15

R317

A307

Fe-4、Fe-5-1

与Fe-5-2相

耐热型

合金钢Fe-4、Fe-5-1

与铁素与

体马氏Fe-6、Fe-7相

体不锈焊

钢相焊

E309A30

-15 7

Fe-4、Fe-5-2

Fe-6、Fe-7相

E310-15 A407

不进

H1Cr24Ni13

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

不进

H1Cr26Ni21

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

不进

H1Cr24Ni13

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

不进

H1Cr26Ni21

行热

(YB/T

处理

5091)

时采

H1Cr24Ni13

(YB/T

5091)

E310-15 A407 F310-H1Cr26Ni21

强度型

低合金

钢与奥

氏体不

锈钢相

Fe-1-1、2、3、

Fe-3-1、2与

Fe-8-1相焊

E309A30

-15 7

E309

A31

Mo-

2

16

Fe-1-4、

Fe-3-3与

Fe-8-1相焊

E310A40

-15 7

Fe-4、Fe-5-1

与Fe-8-1相

E309A30

7

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

H1Cr26Ni21

(YB/T

5091)

E310-16 A402 F310-H1Cr26Ni21

耐热型

低合金

钢与奥

氏体不

锈钢相

E309-16 A302 F309-H1Cr24Ni13

H1Cr24Ni13

(YB/T

5091)

-15

A402

H1Cr26Ni21

(YB/T

5091)

Fe-5-2与

Fe-8-1相焊

E310-16 F310-H1Cr26Ni21

-15

E310A40

7

表4 不同钢号相焊时分类分组表

类别 组别 钢号

1

20R, 20 , 10, 15, B级, A级, 15

Q235-B,Q235-C,20g, 20G, 20MnG

Fe-1

2

16MnR, 16MnDR, 15MnNiDR, 09MnNiDR

16Mn, 16MnD, 09MnNiD, 09MnD

3

15MnVR, 15MnNbR

4

08MnNiCrMoVD, 12MnNiVR

07MnCrMoVR, 07MnNiMoVDR

Fe-3 1

12CrMo, 12CrMoG

表4(续)

类别 组别 钢号

20MnMo, 20MnMoD, 10MoWVNb

12SiMoVNb

3

13MnNiMoNbR, 18MnMoNbR, 20MnMoNb

15CrMoR, 15CrMo, 14Cr1Mo, 14Cr1MoR

15CrMoG

2

12Cr1MoV, 12Cr1MoVG

12Cr2Mo1, 12Cr2Mo, 12Cr2Mo1R

12Cr2MoG

2

1Cr5Mo

Fe-6

0Cr13

Fe-7

0Cr13, 0Cr13Al

0Cr18Ni9, 00Cr19Ni10, 0Cr17Ni12Mo2

Fe-8

1

00Cr17Ni14Mo2, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni10Ti

0Cr18Ni12Mo2Ti, 0Cr19Ni13Mo3

00Cr19Ni13Mo3, 0Cr17Ni12Mo2

10Ni3MoVD

2

1

Fe-4

1

Fe-5

Fe-9

Fe-10

2

1

2

4.1.4 预热

4.1.4.1 压力容器焊前预热与预热温度与母材交货状态、化学成分、力学性能、厚度及焊件的拘束程度等因素有关。

4.1.4.2 母材的预热温度一般通过焊接性能试验确定,并经焊接工艺评定验证。当编制焊件焊接工艺规程时,还要考虑到环境温、结构拘束度等因素的影响。

4.1.4.3 常用钢材推荐的最低预热温度见表5。

4.1.4.4 当焊接两种不同类别的钢材组成的焊接接头时,预热温度按要求高的钢材选用。

4.1.4.5 碳钢和低合金钢的最高预热温度和层间温度不宜大于300℃,奥氏体不锈钢最高层间温度不宜大于150℃。

表5 常用钢材推荐的最低预热温度

钢材类别

Fe-1

预热条件

①规定碳含量>0.3%且接头厚度>25mm

②除①外的其它材料

Fe-3

①规定最小抗拉强度>480MPa或接头厚度>16mm

②除①外的其它材料

Fe-4

①规定最小抗拉强度>410MPa或接头厚度>13mm

②除①外的其它材料

①规定最小抗拉强度>410MPa

Fe-5

②规定最低铬含量>6.0%且接头厚度>13mm

③除①、②外的其它材料

最低预热温度 ℃

80

10

80

10

120

10

200

150

200

不预热

不预热

150

Fe-6

Fe-7

Fe-8

Fe-9

注:钢材类别按JB 4708—2007《承压设备焊接工艺评定》表1

4.1.4.6 采取局部预热时,应防止局部应力过大。

4.1.4.7 需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。

4.1.4.8 当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,亦需考考虑预热要求。

4.1.4.9 预热温度的测量

(1)应在钢材加热面的背面测定温度。如做不到,先移开加热源,待钢材厚度方向上温度均匀后测定温度。温度均匀化的时间按每25mm母材厚度需2min的

比例计。

(2)测温点位置(见图1):

当焊件厚度<50mm时,A等于4倍母材厚度t,且不超过50mm;

当焊件厚度>50mm时,A=75mm。

图1 测量点A的位置

4.1.5 后热

4.1.5.1 对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件应采取后热措施。

4.1.5.2 后热应在焊后立即进行。

4.1.5.3 后热温度一般为200~350℃,保温时间与后热温度有关,一般不低于30分钟。

4.1.5.4 若焊后立即进行热处理则可不做后热。

4.1.6 消除应力热处理

消除应力热处理是焊后热处理的一个类别。消除应力热处理是指为改善焊接区域的性能,消除焊接残余应力等有害影响,将焊接区域或其中部分在金属相变

点以下加热到足够高的温度,并保持一定的时间,而后均匀冷却的热过程。

碳素钢和低合金钢低于490℃的热过程和高合金钢低于315℃的热过程,均不作为焊后热处理对待。

4.1.6.1 消除应力热处理厚度(δ)

PWHT

(1)等厚度全焊透对接接头的消除应力热处理厚度(δ

面的距离(余高不计)。

PWHT

)为其焊缝总厚度,也即承压元件钢材厚度。焊缝厚度是指焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背

(2)对接焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于焊缝计算厚度;角焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于角焊缝厚度;组合焊缝连接的焊接接头中,δ

PWHT

等于

对接焊缝和角焊缝厚度中较大者。

(3)螺柱焊时的δ等于螺柱的直径。

PWHT

(4)不同厚度承压元件相焊时的δ

PWHT

a) 两相邻对接承压元件中取其较薄一侧母材厚度;

b) 筒体施焊内封头时,则取壳体厚度或角焊缝厚度中较大者;

c) 在壳体上焊接管板、平封头、盖板、凸缘或法兰时,取壳体厚度;

d) 接管、人孔与壳体相焊时,在接管颈部厚度、壳体厚度、封头厚度、补强板厚度和连接角焊缝厚度中取其较大者;

e) 接管与法兰相焊时,取接管颈在接头处的厚度;

f) 当非受压元件与受压件相焊,取焊接处的焊缝厚度;

g) 管子与管板焊接时,取其焊缝厚度;

h) 焊接返修时,取其所填充的焊缝金属厚度。

(5)下列情况下,应按未经消除应力热处理的压力容器或零部件中最大δ,作为消除应力热处理的计算厚度

PWHT

a) 压力容器整体消除应力热处理;

b) 同炉内装入多台压力容器或零部件。

4.1.6.2 钢材的消除应力热处理推荐规范见表6,当低碳钢和某些低合金钢消除应力热处理温度低于表6规定最低保温温度时,最短保温时间如表7规定。

表6 消除应力热处理推荐规范

Fe-5

Fe-6Fe-7

Fe-1① Fe-3①

Fe-4

Fe-2 Fe-8 Fe-9 Fe-10

④ ④

600 - 600 600 680 680 730 ⑤ 600 730

在相

≤50mm

,最少为15分钟

应消

≤25mm

除应

50mm~125mm

2+

力热

,最少

处理

为15分钟;

厚度

最少为15

>25mm后

下,最

分钟

>125mm

短保

5+

1+

温时

间h

注:①Fe-1、Fe-3类别的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,

可按表7的规定降低保温温度,延长保温时间。

Fe-9类别的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,可按

表7的规定降低最低保温温度(允许降低55℃),延长保温时间。

②Fe-5类1组的钢材,当不能按表6规定的最低保温温度进行消除应力热处理时,最低

保温温度可降低30℃,降低最低保温温度消除应力热处理最短保温时间:

i 当δ

PWHT

≤50mm时,为4h与(4×)h中的较大值。

2+

ii 当δ

PWHT

>50mm时为表6中最短保温时间的4倍。

③ Fe-5类中10Cr9Mo1VNb钢最低保温温度为700℃。

④ Fe-6、Fe-7中的0Cr13, 0Cr13A1型不锈钢,当同时具备下列条件时,无需进行消除

应力热处理:

i 钢材中碳含量不大于0.08%;

ii 用铬镍奥氏体不锈钢焊条或非空气淬硬的镍-铬-铁焊条施焊;

iii 焊接接头母材厚度不大于10mm,或母材厚度为10mm~38mm但保持≥230℃

预热温度;

iv 焊接接头100%射线透照检测。

⑤ Fe-8类钢材焊接接头既不要求,又不禁止采用消除应力热处理。

⑥钢材类别按JB4708规定。

表7 消除应力热处理温度低于规定最低保温温度时的保温时间

比表2规定最低保温温度再降低

温度数值,℃

30

降低温度后最短保温时间,h

2

备 注

1)

55

80

110

增加25mm,最短保温时间则应增加15min.

2)适用于Fe-1类1组和2组。

4

10

20

1)

1),2)

1),2)

注:1)最短保温时间适用于消除应力热处理厚度δ

PWHT

不大于25mm的焊件,当δ

PWHT

大于25mm时,厚度每

(1)调质钢焊后消除应力热处理温度应低于调质处理时的回火温度,至少为30℃

(2)不同钢号钢材相焊时,消除应力热处理温度应按消除应力热处理温度较高的钢号执行,但温度不应超过两者中任一钢号的下临界点Acl。

(3)非受压元件与受压元个相焊时,应按受压元件的消除应力热处理规范执行。

4.1.6.3 对于低碳钢和低合金钢,当采用电渣焊焊接的母材厚度大于38mm时,焊接接头应进行细化晶粒热处理(如正火+回火),而当采用气电立焊的任一焊道

厚度大于38mm时,焊接接头也应进行细化晶粒热处理。

4.1.6.4 对有再热裂纹倾向的钢号,在消除应力热处理时应防止产生再热裂纹。

4.1.6.5 奥氏体高合金钢制压力容器一般不进行消除应力热处理。

4.1.6.6 消除应力热处理应在压力试验前进行。

4.1.6.7 消除应力热处理方法:

(1)应尽可能采取整体消除应力热处理。当分段热处理时,加热重叠部分长度至少为1500mm,加热带内任意一点温度应不低于消除应力热处理规定的温度,

加热带以外部分应采取保温措施,防止产生有害的温度梯度。

(2)焊接返修和筒体环焊缝采取局部热处理时,焊缝每侧加热带宽度不得小于容器厚度的2倍;接管与容器相焊的整圈焊缝热处理时,加热带宽度不得小于

壳体厚度的6倍,加热带以外部位应采取措施,防止产生有害的温度梯度。

(3)炉内整体热处理时,炉内任意两个测温点温差在±20℃范围内。

(4)消除应力热处理温度测定

a)

消除应力热处理温度以在焊件上直接测量为准,在热处理过程中应防止热电偶与焊件接触松动。宜采用热电偶焊在焊件上的连接方法。

b) 测温点应布置在经受热处理压力容器的受热典型部位,在产品焊接试件和特殊部位(如靠近炉门口、进风口、火焰喷口、烟道口,以及壁厚突变处等)

都应设置测温点。当炉内有多于一件的焊件进行消除应力热处理时,应在炉内顶部、中部和底部的焊件上布置测温点。

c) 防止热源直接加热热电偶,热电偶与热源应分别置于焊件壁内外两侧。

d) 筒体壁厚等于或大于25mm的容器进行消除应力热处理时,容器内外壁都要有测温点。

e) 消除应力热处理温度在整个热处理过程中应当连续自动记录,记录图表上应可以区分每个测温点的数值。

(5)消除应力热处理工艺:

a) 焊件进炉时,炉内温度不得高于400℃;

b) 焊件升温至400℃后,加热区升温速度不得超过 ℃/h,且不得超过200℃/h,最小不得低

于38℃/h。

c) 焊件升温期间,加热区内任意长度为4600mm内的温差不得大于140℃。

d) 焊件保温期间,加热区内最高与最低温度之差不宜大于80℃。

e) 升温和保温期间应控制加热区气氛,防止焊件表面过度氧化。

f) 焊件温度高于400℃时,加热区降温速度不得超过 ℃/h,且不得超过280℃/h,最小不得

低于38℃/h。

对表Fe-7和Fe-10类钢材,加热区温度高于650℃时,冷却速度不应大于56℃/h,加热温度低于650℃后,冷却时应防止脆化。

g)焊件出炉时,炉温不得高于400℃,出炉后应在静止的空气中冷却。

4.1.7焊接返修后不需要重新消除应力热处理的规定

4.1.7.1焊缝金属的焊接返修

a) 对于JB4708表1中Fe-1类钢材,返修焊缝总厚度不得大于38mm;Fe-3类钢材、返修焊缝总厚度不得大于16mm。返修焊缝总厚度为同一返修位置的两面返

修焊缝厚度之和。

b) 返修焊缝坡口要进行表面无损检测,确认无缺陷。

c) 按JB4708规定进行焊接工艺评定

d)焊接返修工艺

(1)采用低氢型药皮焊条

(2)Fe-1类钢材,予热温度≥100℃;

Fe-3类钢材,予热温度≥180℃,层间温度不超过230℃

(3)焊道最大宽度为焊芯直径四倍

(4)对于Fe-3类钢则需采用半焊道加回火焊道技术进行焊接返修;

i 采用最大直径为3.2mm的焊条在坡口表面上堆焊一层。

ii 在焊第二层之前,要将坡口表面层上的堆焊金属磨去一半厚度。

iii 采用最大直径为4mm的焊条继续施焊。

iv 在返修焊缝表面施焊回火焊道。

v 返修焊缝及回火焊道完成后进行后热处理:200℃~260℃保温4小时。

vi 磨去回火焊道余高,使之与母材表面齐平。

vii 返修焊缝冷却到常温后进行表面无损检测,对于Fe-3类钢材,应在焊后至少48小时才允

许进行检测。返修焊缝厚度>10mm时应进行射线检测。

4.1.7.2 钢材表面的焊接修复

a) 表面修复限于小面积,例如去除定位块时撕掉钢材表面的修复。

b) 可不执行4.1.7.1中的规定

c) 焊接修复的表面不能接触容器内介质

4.2 铝制压力容器焊接规程

适用焊接方法范围:气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。

4.2.1 焊接材料选用原则

4.2.1.1 选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材标准规定下限值(对不可热处理强化铝为退火状态,对可热处理强化铝为指

定值),或满足图样规定的技术条件。

4.2.1.2 为保证焊缝金属的耐蚀性,母材为纯铝时,宜采用纯度不低于母材的焊丝;母材为铝镁合金或铝锰合金时,宜采用含镁量或含锰量不低于母材的焊丝。

常用铝材推荐选用的焊丝牌号见表8,不同类别铝材相焊推荐选用焊丝牌号见表9。表中焊丝应符合JB/T4747的规定。

表8 常用铝材推荐选用焊丝和填充丝牌号

同牌号铝材相焊

1A85

1050A

1060

1200

2014

3003

3004

5A02

5A03

5A05

5052

5083

5086

5454

6A02

6061

6063

气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝

和填充丝牌号

ER1188

ER1188

ER1188

ER1188

ER4145

ER1100

ER5356、ER5183

ER5654、ER5356、ER5183

ER5356、ER5183

ER5183、ER5356

ER5654、ER5356、ER5183

ER5183、ER5356

ER5183、ER5356

ER5554、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

ER4043、ER5183、ER5356

表9 不同类别铝材相焊推荐选用焊丝和填充丝牌号

不同类别铝材

纯铝与铝锰合金相焊

纯铝、铝锰合金与5A02、5052相焊

纯铝、铝锰合金与5A03相焊

纯铝、铝锰合金与5083、5086相焊

纯铝、铝锰合金与5A05、5A06相焊

纯铝、铝锰合金与2014相焊

纯铝、铝锰合金与6A02、6061、6063

相焊

铝镁合金与6A02、6061、6063相焊

气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝和填

充丝牌号

ER1100、ER5356、ER5183 注1、注2

ER5356、ER5183、ER4043 注2

ER5356、ER5183、ER4043 注2

ER5356、ER5183

ER5356、ER5183

ER4145

ER4043

ER5356、ER5183

注1:有时可使用ER4043;

注2:使用铝硅合金焊丝强度可能低于母材。

4.2.1.3 常用保护气体为氩气,也可用氦气或两者混合气体,氩气纯度不应低于99.9%,瓶装氩气压力低于0.5MPa时不宜使用。

4.2.1.4 推荐选用铈钨极作为钨极气体保护焊用电极。

4.2.2 坡口准备

4.2.2.1 气体保护焊用坡口形式和尺寸见附录A。

4.2.2.2 坡口加工应采用冷加工方法,也可以用等离子弧方法加工。采用等离子弧切割加工的坡口,焊前应对坡口进行打磨或冷加工以清除氧化物,真至露出金

属光泽并打磨平整。

4.2.2.3 坡口表面及其两侧50mm范围内应严格进行表面清理,去除水、尘土、金属屑、油、氧化膜、含氢物质及所有附着物。可采用机械法或化学法进行表面

清理,但不要使用砂轮或砂布。建议使用不锈钢制钢丝刷。

4.2.2.4 清理后的表面应加以保护,免遭沾污,并即时施焊。

4.2.3 焊丝表面在焊前也要进行清理,其要求同4.2.2.3,4.2.2.4。

4.2.4 预热

钨极氩弧焊时,如焊件厚度大于10mm,熔化极氩弧焊时,如焊件厚度大于15mm;钨极或熔化极氦弧焊时,如焊件厚度大于25mm,焊前可对接头进行预热,

预热温度不超过150℃。

4.2.5 钨极气体保护焊时,若发生钨极触及焊丝熔化端或熔池时,应停止焊接。待铲除触钨部分的焊缝金属,清理钨极后再继续施焊。

4.2.6 熄弧坑应填满并高于母材。

4.2.7 多层多道焊时,焊完一道后应用机械方法清除氧化膜。

4.2.8 气焊后应立即清除焊缝表面及两侧焊剂及熔渣。

4.3 钛制压力容器焊接规程

4.3.1 适用焊接方法范围:钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊。

4.3.2 焊接材料选用原则

4.3.2.1 焊接材料在焊态下焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能高于或等于相应母材退火状态的标准规定下限值,,或满足图样规定的技术条件。

4.3.2.2 焊丝中的氮、氧、碳、氢、铁等杂质元素的标准规定上限值应低于母材中杂质元素的标准规定上限值。

常用钛材推荐选用焊丝牌号见表10,表中焊丝和填充丝应符合JB/T 4747的规定。

表10 常用钛材推荐选用焊丝和填充丝的牌号

钛材牌号 焊丝、填充丝牌号

TA0 ERTi-1

TA1 ERTi-2

TA1-A ERTi-1

TA2 ERTi-3

TA3 ERTi-4

TA9 ERTi-7

TA10 ERTi-12

4.3.2.3 不同牌号的钛材相焊时,按耐蚀性能较好和强度级别较低的母材选择焊丝和填充丝。

4.3.2.4 常用保护气体为氩气,也可用氦气或两者混合气体,氩气纯度不应低于99.99%,当瓶装氩气压力低于0.5MPa时不宜使用。

4.3.2.5 推荐选用铈钨极作为钨极气体保护焊用电极,也可使用钍钨极或纯钨极。

4.3.3 坡口准备

4.3.3.1 气体保护焊用坡口形式和尺寸见附录A。

4.3.3.2 坡口加工应采用冷加工法,如采用热加工方法加工,则应去除坡口及两侧表面的氧化层、浮渣。坡口表面及两侧应呈银白色金属光泽。

4.3.3.3 坡口表面及两侧各25mm范围内应进行表面清理,去除油污、氮化物、氧化皮、水份、有机杂质等。

4.3.3.4 表面清理可采用脱脂、机械清理和化学清理方法。表面清理时,不要使用氧化物溶剂和甲醇溶剂,应注意清除橡胶制品残留的增塑剂和防止含氯离子水

的应力腐蚀危险。用磨削法去除表面氧化物时,应采用不锈钢丝刷、锉刀或碳化硅砂轮。

4.3.4 焊丝表面应没有裂纹、皱折等表面缺陷,使用前应仔细去除表面油污,水份。

4.3.5 焊丝和坡口表面清理后,若不能在干燥的环境中保存,则施焊前再经轻微酸洗。

4.3.6 清理干净的焊丝和焊件,焊前严禁沾污,不要用手触摸焊接部位,否则应重新进行清理。

4.3.7 钛制承压设备组装、焊接场所,应与钢制构件隔开,防止铁污染,地面应铺设软垫。

4.3.8 组对

4.3.8.1 不得在承压零部件表面刻痕、打冲眼、打钢印。

4.3.8.2 充分利用夹具、定位焊等方法,保证焊件装配正确,防止回弹。

4.3.8.3 定位焊缝也要防止表面氧化,若表面出现除银白色和金黄色以外的氧化层,应清除后才能施焊永久焊缝。

4.3.8.4 焊接纵缝时,应在焊件两端放置引弧板和引出板;焊接横缝时应有电流递增和衰减装置,避免产生弧坑。

4.3.9 施焊

4.3.9.1 一般不进行预热。多层焊时,层间温度不应超过150℃。

4.3.9.2 禁止接触引弧,防止钛与钢、铝、铜之间起弧或熔焊。

4.3.9.3 防止空气进入焊接区,严格加强焊接区的惰性气体保护。

4.3.9.4 对温度在300℃以上的焊缝和热影响区的正面、背面,均应进行保护,防止氧化。

4.3.9.5 焊接工艺参数在保证保护良好,熔深足够情况下,尽量采用小热输入施焊。

4.3.9.6 钨极气体保护焊时,钨极触及熔池或焊丝熔化端时,应停止焊接,铲除触钨部分的焊缝金属后再继续施焊。

4.3.10 焊后热处理

a) 钛制承压设备一般不进行焊后热处理,当图样规定时,才进行焊后热处理,通常为不完全退火,推荐规范见表11。

表11 钛材焊后热处理推荐规范

钛材牌号

TA0、TA1-A

TA1、TA2、TA3

TA9、TA10

焊后热处理保温温度范围 ℃

450~500

520~560

520~560

焊后热处理最短保温时间

焊件厚度 mm

≤1.5

1.6~2.0

2.1~6.0

6.1~2.0

最短保温时间 min

15

25

30

60

b) 焊后热处理时应在真空或充氩环境下进行。

附 录 A

(资料性附录)

特种材料焊接坡口的形式与尺寸

A.1 不锈钢复合钢的坡口形式与尺寸。

A.1.1 常用对接接头坡口形式与尺寸见表A.1。

A.1.2 常用角接头坡口形式与尺寸见表A.2。

A.2 铝材钨极氩弧焊常用接头、坡口形式及尺寸见表A.3。

A.3 钛材常用坡口形式与尺寸。

A.3.1 钛材氩弧焊用坡口形式与尺寸见表A.4。

A.3.2 钛钢复合板对接接头坡口形式与尺寸见表A.5。

A.3.3 钛钢复合板角接接头坡口形式与尺寸见表A.6。

表A.1 不锈钢复合钢对接接头常用坡口形式与尺寸

板厚<18mm

板厚18~

32mm

板厚>28mm

仅能单面施焊

复合比特别大

或预先开坡口

有困难时

注:括号内的尺寸供埋弧焊用。

表A.2 不锈钢复合钢角接头常用坡口形式与尺寸

不锈钢在内侧

不锈钢在外侧

不锈钢复合钢板的

接管

表A.3 铝及铝合金氩弧焊常用焊接接头及坡口形式

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

手工钨极氩弧焊,单

面焊

δ=1~5

手工钨极氩弧焊,双

面焊

δ≥6,背面作清根

处理

表A.3(续)

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊

δ≤10

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≥12

手工钨极氩弧焊,单面焊

无法进行双面焊的焊接

接头(背面为不锈钢复

合式垫环)

手工钨极氩弧焊,单面焊或

双面焊

接管与筒体(或封头)

相连的角接接头

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≤8,接管与筒体(或

封头)相连的全焊透角

接接头

手工钨极氩弧焊,双面双人

同时立焊打底,后用熔化极

氩弧焊填充

δ≥10,接管与筒体(封

头)相连接全焊透角接

接头

表A.3(续)

焊接接头及坡口形式 施焊方式 适用范围mm

熔化极氩弧焊,单面焊

或双面焊

接管与筒体(或

封头)相连接角

接接头

熔化极氩弧焊,双面焊

背面需作清根

处理

手工钨极氩弧焊,双面

双人同时立焊打底,后

熔化极氩弧焊填充

δ≥16封头与

筒体相连接焊

手工钨极氩弧焊双面双

人同时立焊打底

δ≥10全焊透

角接接头

手工钨极氩弧焊或熔化

极氩弧焊填充

表A.4 钛材氩弧焊坡口形式和尺寸

坡口形

坡口示意图

板厚δ

mm

焊接层数

间隙b

mm

坡口角度α

(°)

钝边p

mm

0.5~1.5

I形

1~2

1 0 — —

1

2(双面焊)

0~0.1δ

0~0.1δ

0~0.1δ

0~0.1δ

60~70

50~70

0.5~1

1~1.5

V形

1.5~3

3~16

1

2或多层

X形

U形

12~38 多层 0~2 50~60 1~1.5

12~38 多层

0~2(r=6~

10)

10~20 1~1.5

双U形

I形

单V形

K形

I形

>19 多层

0~2(r=6~

10)

10~20 1~1.5

1~6 1~3 0~2

— —

4~12 2~4 0~2 40~50 <2

>10 2或多层 0~2 40~50 <2

>0.5 1或多层 0~0.5 90~100

表A.4(续)

坡口形式 坡口示意图 板厚δmm 焊接层数

间隙b

mm

坡口角度α(°)

钝边p

mm

>2 多层 <0.5 50 ~90

>1 多层 <0.5 90 ~180

V形

D=(T-δ)且D≥4

C=30℃~40°

表A.5 钛-钢复合板对接接头坡口形式和尺寸

类别 坡口形式 焊缝形式 尺寸mm(除角度外)

B

焊条电弧焊

埋弧焊

20~30

30

+1

焊条电弧

埋弧焊

B

20~30

30

+1

焊条电弧

B1

50~60

B

20~30

b b1 p

1±1

a

埋弧焊

焊条电弧焊

埋弧焊

60±

B1

50~60

60

B

20~30

±

1

30

b

+1

b1

0

+1

p

1±1

P1

a —

1±0.5

30

+1

0

+1

1±0.5

表A.5(续)

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角度

外)

— B

焊条

电弧20~30

埋弧

+1

30

B

b p A

1+1

— B1

焊条

电弧

30~50 15

埋弧

30~50 15

p

1+1

b a K

+1

+1

δ

δ

1

注:①焊条电弧焊,埋弧焊均指钢层的焊接方法。

②根据钢层厚度,也可采用双面坡口。

表A.6 钛-钢复合板角接接头坡口号形式和尺寸

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角

度外)

p b

a

a

1

K

δ+1

p P1

1

±

0.5

α

α

1

α

2

b

b

1

p

p

1

1

±

0.5

α

α

1

b

1

±1

b

1

表A.6(续)

坡口形式 焊缝形式

尺寸mm(除角

度外)

B

≥δ

b p

1

±

0.5

a

b

δ

B

由设计图样

0.5~1~2~

1 1.5 2.5

0.5~1~

2~2.5

1 1.5

0~0.5~

1~1.5

0.5 1

附 录 B

(规范性附录)

复合金属焊接规程

B.1 不锈钢复合钢焊接规程

不锈钢复合钢制压力容器的焊接除遵守本附录外,还应遵守正文有关条款的规定。

B.1.1 不锈钢复合钢材

B.1.1.1 不锈钢复合钢的基材应是符合压力容器标准规定的碳素钢和低合金钢钢板、钢管或锻件。

B.1.1.2 不锈钢复合钢的复材应是符合压力容器标准规定的高合金钢钢板或堆焊金属。

B.1.1.3 不锈钢复合钢的技术要求除应符合压力容器标准规定外,还应符合JB/T 4733的相应规定。

B.1.2 焊接材料选用原则

a) 基材和复材的焊接材料选用原则按正文规定。

b) 复层焊缝与基层焊缝之间,以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。

B.1.3 焊前准备

B.1.3.1 坡口形式

不锈钢复合钢制压力容器坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率,常用坡口形式和尺寸见表A.1、表A.2。

B.1.3.2 下料和坡口制备

a) 不锈钢复合钢的切割和坡口加工宜采用冷加工方法。

b) 用剪床剪切不锈钢复合钢时,复层朝上。

c) 用热加工法切割和加工坡口时,尽量采用等离子切割方法,对影响焊接质量的切割表面层应用冷加工方法去除。

d) 用等离子切割和加工坡口时,复层朝上,从复层侧开始切割;采用气割时,复层朝下,从基层侧开始切割。

e) 用热加工法切割和加工坡口时,应避免将切割熔渣溅落在复层表面上。

B.1.3.3 预热与定位焊

a)当基层或复层需要预热时,应以复合钢的总厚度作为确定预热温度的厚度参数。

b)当基层或复层需要预热时,施焊过渡焊缝也必须预热。

c)定位焊缝只允许焊在基层母材上。

B.1.4 焊接要求

B.1.4.1 不锈钢复合钢焊接时一般应采用先焊基层焊缝,然后焊过渡焊缝,最后焊复层焊缝的焊接顺序。

B.1.4.2 不得用碳钢焊材、低合金钢焊材在复层母材、过渡焊缝和复层焊缝上施焊。

B.1.4.3 过渡焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材,且应盖满基层焊缝和基层母材。

B.1.4.4 过渡焊缝在不锈钢复合钢对接接头中的位置及焊接顺序如图B.1所示。推荐a=0.5 mm~1.5mm,b=1.5 mm~2.5mm。

焊接顺序:①基层焊缝 ②过渡焊缝 ③复层焊缝

图B.1 焊缝位置图

B.1.5 不锈钢复合钢复层修复

如图B.2所示,去掉复层后将基层表面去掉1.0mm~2.0mm厚度,然后堆焊过渡层及复层,焊后磨平修光堆焊表面,修复堆焊层上部的化学成分应在复层钢号

化学成分范围之内,或应满足使用要求。

B.1.6 焊后热处理

B.1.6.1 奥氏体不锈钢复合钢应尽量避免消除应力热处理。当需要进行消除应力热处理时,应避免复层母材和焊接接头中铬碳化物析出和形成σ相。

B.1.6.2 应以复合钢总厚度确定消除应力热处理的规范。

B.1.6.3 复层为0Cr13不锈钢复合钢制压力容器,当使用奥氏体不锈钢焊材焊接复层,和基层材料不要求消除应力热处理时,可免做焊后热处理。否则应按复层

材料要求进行消除应力热处理。

图B.2 复层焊接修复示意图

B.1.6.4 除B.1.6.3条外,不锈钢复合钢制压力容器消除应力热处理按基层材料要求进行。复层为堆焊金属的不锈钢复合钢制压力容器,如果基层需要消除应力热

处理,则应在堆焊复层后再进行。

对耐晶间腐蚀要求较高的设备,如果基层需要消除应力热处理,则宜在热处理后再焊复层的盖面层焊缝。

B.2 钛-钢复合板焊接规程

钛-钢复合板的焊接除遵守本附录外,还应遵守正文有关条款的规定。

B.2.1 钛-钢复合板材料

B.2.1.1 钛-钢复合板的基材应是符合压力容器标准规定的钢材。

B.2.1.2 钛-钢复合板的复材应是符合JB/T4745规定的钛材。

B.2.1.3 钛-钢复合板的技术要求除符合JB/T4745规定外,还应符合JB/T 4733的规定。

B.2.2 焊接材料

基材和复材的焊接材料选用原则按正文规定。

B.2.3.1 钛-钢复合板尽量采用冷加工法下料、切割、开坡口。

B.2.3.2 剪床剪切钛-钢复合板时,复层朝上。

B.2.3.3 用热加工法切割和加工坡口时,尽量采用等离子切割方法。当用热加工法时,钛材朝下,从钢材一侧切割,切口及两侧的氧化层、残渣应在焊接前仔细

清除。

B.2.3.4 设计或选用焊接接头和坡口时,严格遵照钛、钢之间不能熔化焊接原则。

B.2.3.5 机械加工钛钢复合板坡口时,不能采用油质润滑剂。

B.2.4 施焊

B.2.4.1 先焊接基层,待钢材焊缝经检验合格后,再焊接钛复层。

B.2.4.2 当没有钛填板时,基层打底焊要防止焊透到复层,同时也要避免复层钛材的表面氧化以及钛复层与基层钢界面剥离。

B.2.4.3 采用钛填板时(见表A.5),钛填板宽度要适合放入凹槽内,避免留有间隙。再用定位焊,连接钛复层,固定钛填板。

B.2.4.4 钛填板与钛复层之间的焊接,要认真控制焊接工艺规范,做到既不能焊透到基层钢材上,又能获得最大的熔深,焊接钛填板时要注意保护钛填板背面,

防止氧化。

B.2.4.5 钛盖板(或钛半圆管)与钛复层焊接时(见表A.6中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ),要选择较小规范,防止复合界面剥离,但要保证角焊缝根部焊透。

B.2.4.6 焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物以及沾污物。

附 录 C

(资料性附录)

焊缝位置的规定范围

C.1 焊缝位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝和仰焊缝四种。

C.2 焊缝位置规定的方法

C.2.1 将对接焊缝或角焊缝置于水平参考面上方,如图C.1,图C.2所示。

C.2.2 焊缝倾角:对接焊缝或角焊缝的轴线(图C.1、图C.2中的OP线)与水平面的夹角。

当焊缝轴线与水平面重合时,焊缝倾角为0°;焊缝轴线与垂直面重合时,焊缝倾角为90°。

焊缝面转角:焊缝中心线(焊根与盖面层中心连线,即图C.1、图C.2中垂直于焊缝轴线的箭头线)围绕焊缝轴线顺时针旋转角度。

当面对P点,焊缝中心线在6点钟时的焊缝面转角为0°;焊缝中心线旋转再回到6点钟时的焊缝面转角为360°。

C.2.3 对接焊缝位置的规定范围见表C.1;角焊缝位置的规定范围见表C.2。

表C.1 对接焊缝位置范围

位置 参考图 焊缝倾角,(°) 焊缝面转角,(°)

平焊缝 0~15 150~210

A

横焊缝

仰焊缝

立焊缝

B

C

D

E

0~15

0~80

15~80

80~90

80~150

210~280

0~80

280~360

80~280

0~360

图C.1 对接焊缝位置

表C.2 角焊缝位置范围

位置 参考图 焊缝倾角,(°) 焊缝面转角,(°)

平焊缝

A

0~15

横焊缝 B 0~15

仰焊缝 C 0~80

立焊缝

D

15~80

E

80~90

150~210

125~150

210~235

0~125

235~360

125~235

0~360

图C.2 角焊缝位置

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