压力容器焊接工艺设计论文

洛阳理工学院毕业设计

压力容器的焊接工艺设计

摘 要

众所周知，压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。而由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故，因此世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。同样的，对于它的生产要求也不能放松。焊接作为压力容器生产的主要环节，可谓是重中之重。

手工电弧焊机比较简单，主要组成部分为电源和焊钳，使用方便灵活。手工电弧焊的应用虽因气体保护电弧焊和其他高效焊接方法的发展而有所减少，但仍然是各个工业部门常用的焊接方法。本文就手工电弧焊在压力容器焊接过程中的工艺，以锅炉的分气缸为例进行设计，并对容易发生的几种缺陷进行研究，找出杜绝方法。

关键词：压力容器，手工电弧焊，工艺，焊接缺陷

I

洛阳理工学院毕业设计

THE WELDING PROCESS DESIGN

OF PRESSURE VESSEL

ABSTRACT

It is well known, the pressure vessel is in national economy

1 压力容器用耐热钢及其焊接性

在普通碳钢中加入一定量的合金元素，以提高钢的高温强度和持久强度，就形成了低合金耐热钢，对于压力容器用低合金耐热钢，为改善其焊接性能，常常把碳含量控制在0.2％以下。

1.1 为保证耐热钢焊接接头在高温、高压和各种腐蚀介质条件下长期安全的运行，其 焊接接头性能应满足下列几点要求。

1.1.1 接头的等强性 耐热钢接头不仅应具有与母材基本相等的室温和高温短时强 度，而且更重要的是应具有与母材相近的高温持久强度。

1.1.2 接头的抗氢性和抗氧化性 耐热钢接头应具有与母材基本相同的抗氢性和高温 抗氧化性。为此，焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致。

1.1.3 接头的组织稳定性 耐热钢焊接

接头在制造过程中，特别是厚壁接头将经受长时间多次热处理，在运行过程中将长期受高温高压的作用，接头各区不应产生明显的组织变化及由此引起的脆变或软化。

1.1.4 接头的抗脆断性 虽然耐热钢压

力容器大多数是在高温下工作，但当压力容器和管道制造完工后将在常温下进行设计压力

1.25 倍压力的水压试验。在安装检修完后，要经历水压试验及冷启动过程。因此，耐热钢焊接接头亦应具有一定的抗脆断性。

1.2 低合金耐热钢含有一定量的合金元素，因此它与低合金高强钢

钢制压力容器焊接工艺评定

JB4708－2000

1 范围

本标准规定了钢制压力容器焊接工艺评定规则、试验方法和合格指标。

本标准适用于钢制压力容器的气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀堆焊等焊接工艺评定。 2 总则

（1） 焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在产品焊接之前完成。

（2） 接工艺评定一般过程是：拟定焊接工艺指导书、施焊试件和制取试样、检验试件和试

样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。

3 对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则

（1） 评定对接焊缝焊接工艺时，采用对接焊缝试件。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦

适用于角焊缝(厚度不限)。评定非受压角焊缝焊接工艺时，可采用角焊缝试件。 （2） 板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝，反之亦可。 （3） 管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝，反之亦可（用于非受压

角焊缝焊件时，焊件厚度的有效范围不限）。

（4） 焊接工艺因素分为重要因素、补加因素、和次要因素。

重要因素：是指影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素。

补加因素：是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素。当规定进行

一、 压力容器用低合金高强钢及其焊接特点

在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，压力容器用低合金高强钢可分为二类。

① 热轧、正火钢 屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。

② 低碳调质钢 屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是既有高的强度，且塑性和韧性也较好，可以直接在调质状态下焊接。近年来，这类低碳调质钢应用日益广泛。

目前应用于压力容器的低合金高强钢。钢板牌号有：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。

低合金高强钢的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过5％。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接特点表现在： （一）焊接接头的焊接裂纹

（1）冷裂纹 低合

一、 压力容器用低合金高强钢及其焊接特点

在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，压力容器用低合金高强钢可分为二类。

① 热轧、正火钢 屈服强度在294Mpa ~ 490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。

② 低碳调质钢 屈服强度在490Mpa ~ 980Mpa之间，在调质状态下使用，属于热处理强化钢。其特点是既有高的强度，且塑性和韧性也较好，可以直接在调质状态下焊接。近年来，这类低碳调质钢应用日益广泛。

目前应用于压力容器的低合金高强钢。钢板牌号有：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR等。锻件牌号有16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb等。

低合金高强钢的含碳量一般不超过0.20％，合金元素总量一般不超过5％。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接特点表现在： （一）焊接接头的焊接裂纹

（1）冷裂纹 低合

JB 4708-2000

《钢制压力容器焊接工艺评定》

标准释义

目 录

一、前 言 二、标 准 原 理 三、范 围 四、术 语 五、总 则

六、对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则 七、耐蚀堆焊工艺评定规则 八、试验要求和结果评价

九、附录A 不锈钢复合钢焊接工艺评定 十、型式试验评定方法 十一、焊接工艺评定一般过程

2 3 8 9 10 12 30 31 41 43 45

十二、附录B“焊接工艺指导书”和 “焊接工艺评定报告”表格 ...... 47

1

一、前 言

JB 4708—1992《钢制压力空器焊接工艺评定》发布之日起便结束了我国压力容器行业各方面没有一致认可的焊接工艺评定标准的局面，它的实施为确保压力容器焊接质量起到了积极推动作用。

JB 4708—1992起草于1987年，当时国内焊接工艺评定刚刚起步，各方面军对焊接工艺评定的认识并不完全相同。各压力容器制造单位的焊接技术力量悬殊很大，一、二类压力 容器制造单位中焊接专业人员普遍缺乏，制订标准时充分考虑了面临的实际情况，而在相应条款中做出规定。10多年来压力容器待业发生了巨大变化，数以10万计的评定项目提高了

JB 4708-2000

《钢制压力容器焊接工艺评定》

标准释义

目 录

一、前 言 二、标 准 原 理 三、范 围 四、术 语 五、总 则

六、对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则 七、耐蚀堆焊工艺评定规则 八、试验要求和结果评价

九、附录A 不锈钢复合钢焊接工艺评定 十、型式试验评定方法 十一、焊接工艺评定一般过程

2 3 8 9 10 12 30 31 41 43 45

十二、附录B“焊接工艺指导书”和 “焊接工艺评定报告”表格 ...... 47

1

一、前 言

JB 4708—1992《钢制压力空器焊接工艺评定》发布之日起便结束了我国压力容器行业各方面没有一致认可的焊接工艺评定标准的局面，它的实施为确保压力容器焊接质量起到了积极推动作用。

JB 4708—1992起草于1987年，当时国内焊接工艺评定刚刚起步，各方面军对焊接工艺评定的认识并不完全相同。各压力容器制造单位的焊接技术力量悬殊很大，一、二类压力 容器制造单位中焊接专业人员普遍缺乏，制订标准时充分考虑了面临的实际情况，而在相应条款中做出规定。10多年来压力容器待业发生了巨大变化，数以10万计的评定项目提高了

很实用的指导文件

压力容器焊接通用工艺

钢制压力容器焊接通用工艺

1．适用范围

本工艺适用于江苏省工业设备安装公司压力容器厂制造安装的压力容器产品的焊接工作。

2．焊接工艺评定和焊工

2.1施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格。

a.受压元件焊缝；

b.与受压元件相焊的焊缝； c.熔入永久焊缝的定位焊缝； d.受压元件母材表面堆焊、补焊； 3.焊接材料

3.1焊接材料主要系指焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。 3.2焊接材料选用原则

应根据母材的化学成份、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和适用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。对各类钢的的焊缝金属要求如下： 3.2.1相同钢号相焊的焊缝金属

a.碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限值加30MPa。

b.高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。

c.不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，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

压力容器焊接通用工艺QB/YR·HJ·T03-2005

№

编制：巩林廷

审核：姚大宝

批准：王桂明

江苏省工业设备安装公司压力容器制造安装厂

江苏省工业设备安装公司

压力容器制造安装厂焊接通用工艺

钢制压力容器焊接通用工艺

1．适用范围

本工艺适用于江苏省工业设备安装公司压力容器厂制造安装的压力容器产品的焊接工作。

2．焊接工艺评定和焊工

2.1施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格。

a.受压元件焊缝；

b.与受压元件相焊的焊缝；

c.熔入永久焊缝的定位焊缝；

d.受压元件母材表面堆焊、补焊；

e.上述焊缝的返修焊缝。

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》的规定考试合格；

a.受压元件焊缝；

b.与受压元件相焊的焊缝；

c.熔入永久焊缝内的定位焊缝；

d.受压元件母材表面耐蚀层堆焊。

焊接压力容器的焊工取得合格证后，才能在有效期内担任相应合格项目范围内的压力容器产品焊接工作。持证焊工从事产品焊接时，应严格按产品焊接工艺文件的要求进行操作，不得擅自更改工艺。

3.焊接材料

3.1焊接材料主要系指焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。

3.2焊接材料选用原则

应根据母材的化学成份、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点

南京工业大学 备课笔记 1

第四章 压力容器设计 Design of Pressure Vessels

4.1概述 Introduction

在绪论中，介绍了过程设备设计的基本步骤。

就是根据给定设计条件和规范标准的规定,确保安全，经济，正确选择材料，进行结构，强度或刚度设计，密封设计。

设计时应综合考虑各个环节：材料，结构，强度，（刚度），制造，使用，安装，运输，检验等。每个环节都应重视。

4.1.1设计要求 Specification

压力容器设计的基本要示：安全性，经济性。

在保证安全前提下尽可能经济（材料，制造，安装，维修等等）

4.1.2设计文件 Design Files

设计文件包括：

设计条件，设计图样，强度计算书及安装，使用说明书（按分析设计提供应力分析报告）。

强度计算书和设计图样具体内容见P114。

4.1.3设计条件 Design Condition

通常用图表表示：简图，设计要求，接管表等，通称为设计条件图。 不同类型的，除公共基本设计要求外，还应注明各自的特殊要求，换热器，换热管规格，管长，根数、排列，换热面积和程数等。

4.2设计准则 Design Criterions

4.2.1压力容器失效 Pr