四、容器制造中的焊接和热处理四、容器制造中的焊接和热处理 焊接基本知识焊接基本知识 焊接一般工艺要求焊接一般工艺要求 碳素钢和低合金钢的焊接碳素钢和低合金钢的焊接 不锈钢的焊接不锈钢的焊接 不锈钢复合钢的焊接不锈钢复合钢的焊接 焊后热处理焊后热处理（一）焊接基本知识（一）焊接基本知识（一）焊接基本知识（一）焊接基本知识1 1、常用焊接方法介绍、常用焊接方法介绍、常用焊接方法介绍、常用焊接方法介绍（1 1）焊条电弧焊（手工电弧焊）（焊条电弧焊（手工电弧焊）（焊条电弧焊（手工电弧焊）（焊条电弧焊（手工电弧焊）（SMAWSMAW）设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接各种材料，应用十分广泛；各种材料，应用十分广泛；各种材料，应用十分广泛；各种材料，应用十分广泛； 生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。（2 2）埋弧自动焊（埋弧自动焊（埋弧自动焊（埋弧自动焊（SAWSAW）生产率比手工电弧焊高生产率比手工电弧焊高生产率比手工电弧焊高生产率比手工电弧焊高5 51010倍，节省焊材，自动操作使焊接规倍，节省焊材，自动操作使焊接规倍，节省焊材，自动操作使焊接规倍，节省焊材，自动操作使焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、范参数稳定，焊缝成分均匀，外型光滑美观，因而焊接质量良好、稳定；稳定；稳定；稳定；设备比较复杂昂贵；由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要设备比较复杂昂贵；由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要设备比较复杂昂贵；由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要设备比较复杂昂贵；由于电弧不可见，因而对接头加工与装配要求严格；焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置焊接。求严格；焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置焊接。求严格；焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置焊接。求严格；焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置焊接。 （3 3）氩弧焊氩弧焊氩弧焊氩弧焊非熔化极，熔化极（非熔化极，熔化极（非熔化极，熔化极（非熔化极，熔化极（TIGTIG，MIGMIG）手工，半自动，自动；手工，半自动，自动；手工，半自动，自动；手工，半自动，自动；适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实现全位置自动化焊接；热量集中，熔池较小，焊接速度较快，现全位置自动化焊接；热量集中，熔池较小，焊接速度较快，现全位置自动化焊接；热量集中，熔池较小，焊接速度较快，现全位置自动化焊接；热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形美观，适于双面成形。美观，适于双面成形。美观，适于双面成形。美观，适于双面成形。氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂，钨极氩氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂，钨极氩氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂，钨极氩氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂，钨极氩弧焊的生产效率较低。弧焊的生产效率较低。弧焊的生产效率较低。弧焊的生产效率较低。（4 4）CO2CO2气体保护焊（气体保护焊（气体保护焊（气体保护焊（GMAWGMAW）CO2CO2气体，混合气体（富氩）气体，混合气体（富氩）气体，混合气体（富氩）气体，混合气体（富氩）成本低，效率高，质量好，操作性能好；成本低，效率高，质量好，操作性能好；成本低，效率高，质量好，操作性能好；成本低，效率高，质量好，操作性能好；控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。二氧控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。二氧控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。二氧控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。二氧化碳气体保护焊在压力容器制造中可用于焊接低碳钢、低合金化碳气体保护焊在压力容器制造中可用于焊接低碳钢、低合金化碳气体保护焊在压力容器制造中可用于焊接低碳钢、低合金化碳气体保护焊在压力容器制造中可用于焊接低碳钢、低合金钢结构钢结构钢结构钢结构 （5 5 5 5）等离子弧焊（等离子弧焊（等离子弧焊（等离子弧焊（PAWPAWPAWPAW）（6 6 6 6）电渣焊（电渣焊（电渣焊（电渣焊（ESWESWESWESW）：用于大厚度件的纵缝立焊）：用于大厚度件的纵缝立焊）：用于大厚度件的纵缝立焊）：用于大厚度件的纵缝立焊（7 7 7 7）窄间隙焊（窄间隙焊（窄间隙焊（窄间隙焊（narrow-gapnarrow-gap）：用于大厚度件的环缝焊接）：用于大厚度件的环缝焊接）：用于大厚度件的环缝焊接）：用于大厚度件的环缝焊接（8 8）气电立焊）气电立焊）气电立焊）气电立焊（EGWEGWEGWEGW）：）：）：）：用于中厚板以上的纵缝立焊用于中厚板以上的纵缝立焊用于中厚板以上的纵缝立焊用于中厚板以上的纵缝立焊（9 9 9 9）带极堆焊（）带极堆焊（）带极堆焊（）带极堆焊（BESWBESWBESWBESW）：用于表面耐蚀层堆焊）：用于表面耐蚀层堆焊）：用于表面耐蚀层堆焊）：用于表面耐蚀层堆焊2 2、焊缝与焊接接头、焊缝与焊接接头、焊缝与焊接接头、焊缝与焊接接头“ “焊缝焊缝焊缝焊缝” ”是指焊件经焊接后所形成的结合部分是指焊件经焊接后所形成的结合部分是指焊件经焊接后所形成的结合部分是指焊件经焊接后所形成的结合部分 焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区（二）焊接一般工艺要求（二）焊接一般工艺要求（二）焊接一般工艺要求（二）焊接一般工艺要求1 1、焊接环境条件、焊接环境条件、焊接环境条件、焊接环境条件风速：手工焊风速：手工焊风速：手工焊风速：手工焊 10m/s10m/s，气保焊，气保焊，气保焊，气保焊 2m/s2m/s相对湿度：相对湿度：相对湿度：相对湿度： 90%90%焊件温度：焊件温度：焊件温度：焊件温度： 2020焊件温度为焊件温度为焊件温度为焊件温度为002020时，将始焊处预热到时，将始焊处预热到时，将始焊处预热到时，将始焊处预热到1515以上以上以上以上无雨雪环境无雨雪环境无雨雪环境无雨雪环境焊材贮存库相对湿度：焊材贮存库相对湿度：焊材贮存库相对湿度：焊材贮存库相对湿度： 60%60%， 温度：温度：温度：温度： 5 52 2、焊接工艺要求、焊接工艺要求、焊接工艺要求、焊接工艺要求禁止在非焊接部位引弧和收弧禁止在非焊接部位引弧和收弧禁止在非焊接部位引弧和收弧禁止在非焊接部位引弧和收弧受压元件角焊缝的根部应保证焊透受压元件角焊缝的根部应保证焊透受压元件角焊缝的根部应保证焊透受压元件角焊缝的根部应保证焊透控制线能量不超过评定合格值控制线能量不超过评定合格值控制线能量不超过评定合格值控制线能量不超过评定合格值控制层间温度控制层间温度控制层间温度控制层间温度双面焊应清理焊根双面焊应清理焊根双面焊应清理焊根双面焊应清理焊根每条焊缝应尽可能一次焊完每条焊缝应尽可能一次焊完每条焊缝应尽可能一次焊完每条焊缝应尽可能一次焊完（三）碳素钢和低合金钢的焊接（三）碳素钢和低合金钢的焊接（三）碳素钢和低合金钢的焊接（三）碳素钢和低合金钢的焊接1 1、焊接性能、焊接性能、焊接性能、焊接性能 碳素钢碳素钢碳素钢碳素钢 低合金钢：普通低合金钢、低合金高强钢、低合金低合金钢：普通低合金钢、低合金高强钢、低合金低合金钢：普通低合金钢、低合金高强钢、低合金低合金钢：普通低合金钢、低合金高强钢、低合金耐热钢（耐热钢（耐热钢（耐热钢（Cr- MoCr- Mo）、）、）、）、低合金低温钢（低合金低温钢（低合金低温钢（低合金低温钢（NiNi） 主要问题：冷裂纹，再热裂纹主要问题：冷裂纹，再热裂纹主要问题：冷裂纹，再热裂纹主要问题：冷裂纹，再热裂纹 冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力冷裂纹三要素：扩散氢，淬硬组织，拉伸应力 CeqCeq=C+Mn/6+=C+Mn/6+（Cr+Mo+VCr+Mo+V）/5+/5+（Ni+CuNi+Cu）/15/15 CeqCeq0.40.60.6， 属较难焊的钢材。属较难焊的钢材。属较难焊的钢材。属较难焊的钢材。2 2、焊接方法、焊接方法、焊接方法、焊接方法：各种：各种：各种：各种3 3、焊材选择原则、焊材选择原则、焊材选择原则、焊材选择原则碳素钢、普低钢和低合金高强钢：力学性能碳素钢、普低钢和低合金高强钢：力学性能碳素钢、普低钢和低合金高强钢：力学性能碳素钢、普低钢和低合金高强钢：力学性能Cr- MoCr- Mo耐热钢：化学成分耐热钢：化学成分耐热钢：化学成分耐热钢：化学成分低温钢：化学成分和低温韧性低温钢：化学成分和低温韧性低温钢：化学成分和低温韧性低温钢：化学成分和低温韧性异种钢接头：就低的原则异种钢接头：就低的原则异种钢接头：就低的原则异种钢接头：就低的原则4 4、焊接工艺：、焊接工艺：、焊接工艺：、焊接工艺：降低冷却速度降低冷却速度降低冷却速度降低冷却速度预热温度：由焊接性试验确定预热温度：由焊接性试验确定预热温度：由焊接性试验确定预热温度：由焊接性试验确定层间温度：不低于预热温度层间温度：不低于预热温度层间温度：不低于预热温度层间温度：不低于预热温度焊接参数：由焊接工艺评定确定：焊接参数：由焊接工艺评定确定：焊接参数：由焊接工艺评定确定：焊接参数：由焊接工艺评定确定： 焊接电流、焊接电压、焊接速度、线能量焊接电流、焊接电压、焊接速度、线能量焊接电流、焊接电压、焊接速度、线能量焊接电流、焊接电压、焊接速度、线能量( (热输入热输入热输入热输入) ) 缓冷，后热处理（缓冷，后热处理（缓冷，后热处理（缓冷，后热处理（250250350 350 ）（四）不锈钢的焊接（四）不锈钢的焊接（四）不锈钢的焊接（四）不锈钢的焊接1 1、焊接性能、焊接性能、焊接性能、焊接性能用于耐腐蚀、高温、低温用于耐腐蚀、高温、低温用于耐腐蚀、高温、低温用于耐腐蚀、高温、低温主要问题：主要问题：主要问题：主要问题： 奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢：晶间腐蚀：晶间腐蚀：晶间腐蚀：晶间腐蚀：晶间析出晶间析出晶间析出晶间析出Cr23C6Cr23C6，造成局部贫铬，造成局部贫铬，造成局部贫铬，造成局部贫铬 热裂纹：热裂纹：热裂纹：热裂纹：低熔点共晶聚集，拉伸应力低熔点共晶聚集，拉伸应力低熔点共晶聚集，拉伸应力低熔点共晶聚集，拉伸应力 马氏体、铁素体不锈钢：冷裂纹，脆化马氏体、铁素体不锈钢：冷裂纹，脆化马氏体、铁素体不锈钢：冷裂纹，脆化马氏体、铁素体不锈钢：冷裂纹，脆化2 2、焊接方法、焊接方法、焊接方法、焊接方法：常见方法常见方法常见方法常见方法3 3、焊材选择原则、焊材选择原则、焊材选择原则、焊材选择原则同种接头：化学成分同种接头：化学成分同种接头：化学成分同种接头：化学成分不同奥氏体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同奥氏体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同奥氏体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同奥氏体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同马氏体、铁素体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同马氏体、铁素体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同马氏体、铁素体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则不同马氏体、铁素体不锈钢异种接头：化学成分就低的原则提高焊缝耐腐蚀性：超低碳，添加稳定化元素（提高焊缝耐腐蚀性：超低碳，添加稳定化元素（提高焊缝耐腐蚀性：超低碳，添加稳定化元素（提高焊缝耐腐蚀性：超低碳，添加稳定化元素（TiTi、NbNb）vv奥氏体不锈钢与碳素钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不奥氏体不锈钢与碳素钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不奥氏体不锈钢与碳素钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不奥氏体不锈钢与碳素钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢：锈钢：锈钢：锈钢： 25Cr-13Ni25Cr-13Ni（309309型），型），型），型），25Cr-20Ni25Cr-20Ni（310310型）型）型）型）4 4、焊接工艺、焊接工艺、焊接工艺、焊接工艺马氏体、铁素体不锈钢：与低合金钢相类似马氏体、铁素体不锈钢：与低合金钢相类似马氏体、铁素体不锈钢：与低合金钢相类似马氏体、铁素体不锈钢：与低合金钢相类似奥氏体不锈钢：快速冷却（与低合金钢相反）奥氏体不锈钢：快速冷却（与低合金钢相反）奥氏体不锈钢：快速冷却（与低合金钢相反）奥氏体不锈钢：快速冷却（与低合金钢相反）不预热，层间温度不预热，层间温度不预热，层间温度不预热，层间温度 150150，小线能量，多层多道焊，小线能量，多层多道焊，小线能量，多层多道焊，小线能量，多层多道焊，背面充氩保护背面充氩保护背面充氩保护背面充氩保护药芯焊丝的应用药芯焊丝的应用药芯焊丝的应用药芯焊丝的应用（五）不锈钢复合钢的焊接（五）不锈钢复合钢的焊接（五）不锈钢复合钢的焊接（五）不锈钢复合钢的焊接马氏体（铁素体）不锈钢复合钢，奥氏体不锈钢复合钢马氏体（铁素体）不锈钢复合钢，奥氏体不锈钢复合钢马氏体（铁素体）不锈钢复合钢，奥氏体不锈钢复合钢马氏体（铁素体）不锈钢复合钢，奥氏体不锈钢复合钢焊材选择：基层和复层：按其本身选焊材焊材选择：基层和复层：按其本身选焊材焊材选择：基层和复层：按其本身选焊材焊材选择：基层和复层：按其本身选焊材 过渡层：过渡层：过渡层：过渡层： 选选选选25Cr-13Ni25Cr-13Ni或或或或25Cr-20Ni25Cr-20Ni型焊材型焊材型焊材型焊材坡口形式：坡口形式：坡口形式：坡口形式：坡口加工应采坡口加工应采坡口加工应采坡口加工应采用机械加工；用机械加工；用机械加工；用机械加工；若用等离子，若用等离子，若用等离子，若用等离子，则复层朝上则复层朝上则复层朝上则复层朝上。vv预热：按总厚度确定预热：按总厚度确定预热：按总厚度确定预热：按总厚度确定vv定位焊：只允许焊在基层上定位焊：只允许焊在基层上定位焊：只允许焊在基层上定位焊：只允许焊在基层上vv焊接顺序：基层焊接顺序：基层焊接顺序：基层焊接顺序：基层过渡层过渡层过渡层过渡层复层复层复层复层vv不得用碳钢、低合金钢焊材在复层、过渡层上施焊不得用碳钢、低合金钢焊材在复层、过渡层上施焊不得用碳钢、低合金钢焊材在复层、过渡层上施焊不得用碳钢、低合金钢焊材在复层、过渡层上施焊vv过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材、复层母材，过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材、复层母材，过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材、复层母材，过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材、复层母材，且盖满基层焊缝和基层母材且盖满基层焊缝和基层母材且盖满基层焊缝和基层母材且盖满基层焊缝和基层母材（六）焊后热处理（六）焊后热处理（六）焊后热处理（六）焊后热处理1 1、焊后热处理目的：、焊后热处理目的：、焊后热处理目的：、焊后热处理目的：消除残余应力，改善接头组织和性能消除残余应力，改善接头组织和性能消除残余应力，改善接头组织和性能消除残余应力，改善接头组织和性能2 2、热处理要求、热处理要求、热处理要求、热处理要求碳素钢、碳素钢、碳素钢、碳素钢、07MnCrMoVR07MnCrMoVR：32mm32mm（预热预热预热预热100100以上，以上，以上，以上，38mm38mm）16MnR16MnR、16Mn16Mn： 30mm30mm（预热预热预热预热100100以上，以上，以上，以上， 34mm34mm）15MnVR15MnVR、15MnV15MnV： 28mm28mm（预热预热预热预热100100以上，以上，以上，以上， 32mm32mm）15MnVNR15MnVNR、15CrMoR15CrMoR、12Cr1MoV12Cr1MoV、1Cr5Mo1Cr5Mo等：任意厚度等：任意厚度等：任意厚度等：任意厚度同钢材，不同厚度：按薄者同钢材，不同厚度：按薄者同钢材，不同厚度：按薄者同钢材，不同厚度：按薄者不同钢材：按热处理严者不同钢材：按热处理严者不同钢材：按热处理严者不同钢材：按热处理严者有应力腐蚀的容器有应力腐蚀的容器有应力腐蚀的容器有应力腐蚀的容器盛装毒性为极度或高度危害介质的容器盛装毒性为极度或高度危害介质的容器盛装毒性为极度或高度危害介质的容器盛装毒性为极度或高度危害介质的容器冷成形封头应进行热处理冷成形封头应进行热处理冷成形封头应进行热处理冷成形封头应进行热处理奥氏体不锈钢可不进行热处理奥氏体不锈钢可不进行热处理奥氏体不锈钢可不进行热处理奥氏体不锈钢可不进行热处理3 3、热处理规范、热处理规范、热处理规范、热处理规范碳素钢、碳素钢、碳素钢、碳素钢、16MnR16MnR：600640600640 07MnCrMoVR07MnCrMoVR：550590 550590 09MnNiDR09MnNiDR： 540580 540580 12CrMo12CrMo、15CrMo15CrMo： 600 600 12Cr1MoV12Cr1MoV： 640 640 1Cr5Mo1Cr5Mo： 660 660 调质钢热处理温度应低于调质处理的回火温度调质钢热处理温度应低于调质处理的回火温度调质钢热处理温度应低于调质处理的回火温度调质钢热处理温度应低于调质处理的回火温度电渣焊后应进行正火电渣焊后应进行正火电渣焊后应进行正火电渣焊后应进行正火+ +回火热处理回火热处理回火热处理回火热处理不同钢号：按温度要求高的进行，但不应超过任一钢号的不同钢号：按温度要求高的进行，但不应超过任一钢号的不同钢号：按温度要求高的进行，但不应超过任一钢号的不同钢号：按温度要求高的进行，但不应超过任一钢号的下临界点下临界点下临界点下临界点4 4、热处理方法、热处理方法、热处理方法、热处理方法尽可能采取炉内整体热处理尽可能采取炉内整体热处理尽可能采取炉内整体热处理尽可能采取炉内整体热处理分段时，加热重叠部分至少分段时，加热重叠部分至少分段时，加热重叠部分至少分段时，加热重叠部分至少1500mm1500mm局部热处理时，每侧加热带宽度不小于厚度的局部热处理时，每侧加热带宽度不小于厚度的局部热处理时，每侧加热带宽度不小于厚度的局部热处理时，每侧加热带宽度不小于厚度的2 2倍倍倍倍接管与容器相焊的整圈焊缝，加热带宽度不小于壳体厚度接管与容器相焊的整圈焊缝，加热带宽度不小于壳体厚度接管与容器相焊的整圈焊缝，加热带宽度不小于壳体厚度接管与容器相焊的整圈焊缝，加热带宽度不小于壳体厚度的的的的6 6倍倍倍倍5 5、热处理工艺、热处理工艺、热处理工艺、热处理工艺进、出炉温度：进、出炉温度：进、出炉温度：进、出炉温度： 400 400 升温速度：升温速度：升温速度：升温速度： 5000/ (5000/ (/h)/h)，且且且且 200(200(/h)/h)降温速度：降温速度：降温速度：降温速度： 6500/ (6500/ (/h)/h)，且且且且 260(260(/h)/h)保温期间，加热区内温差：保温期间，加热区内温差：保温期间，加热区内温差：保温期间，加热区内温差： 65 65