现代过程装备制造技术-5钢制压力容器的焊接.ppt

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1、5钢制压力容器的焊接5.1焊接接头5.2常用焊接方法及其焊接工艺5.3常用钢材的焊接5.4焊后热处理5.3常用钢材的焊接5.3.1金属材料的焊接性5.3.2碳钢的焊接5.3.3低合金钢的焊接5.3.4奥氏体不锈钢的焊接5.3.5铝及铝合金的焊接5.3.6钛及钛合金的焊接5.3.7异种金属的焊接5.3.1金属材料的焊接性金属材料的焊接性：指材料在一定的焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等），能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。工艺焊接性：指在一定焊接工艺条件下，能否获得组织、性能均匀一致，

2、无缺陷的焊接接头的能力。即复杂的焊缝冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度，以及焊接热源对热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度。使用焊接性：指焊接接头或整体结构满足技术条件所规定的各种使用性能的程度。包括常规的力学性能及特定条件下的性能，如抗脆性断裂性能，蠕变、疲劳性能，持久强度，耐腐蚀性能等。5.3.1金属材料的焊接性评定金属材料的焊接性需要通过一系列的试验和理论分析、计算，来进行综合判断。无论是工艺焊接性还是使用焊接性，评定判断方法有三种：实际焊接法模拟焊接法理论估算法5.3.1金属材料的焊接性工艺焊接性试验方法碳当量法：把钢材化学成分中的碳

3、和其他合金元素的含量多少对焊后淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相当含量，并据此含量的多少来判断材料的工艺焊接性和裂纹的敏感性。冷裂纹敏感指数Pcm：根据Pcm、板厚及焊条熔敷金属中的含氢量，可确定防止冷裂所需的预热温度。5.3.1金属材料的焊接性使用焊接性的试验方法常规力学性能试验主要是测定焊接接头在不同载荷作用下的强度、塑性和韧性。拉伸、冲击、弯曲、应变时效敏感性试验、接头及堆焊金属硬度试验法焊接接头抗脆断性能试验焊接接头疲劳及动载试验、焊接接头的抗腐蚀试验、焊接接头的高温性能试验5.3.2碳钢的焊接碳钢的分类按含碳量分：低碳钢C≤0.25%

4、；中碳钢0.25%0.6%。按冶炼方法分：平炉钢；转炉钢，又分为氧气转炉钢和碱性空气转炉钢；电炉钢。按钢材脱氧程度不同分：沸腾钢（F）半镇静钢（b）镇静钢（Z）特殊镇静钢（TZ）。按用途分：结构钢；工具钢。按质量钢中有害元素、硫和磷的含量分：普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）；优质钢（P、S≤0.035%）；高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%)5.3.2碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢的焊接性优良。因低碳钢含碳量低，锰、硅含量又少，所以一般情况不会因为焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。这种钢的塑性和冲

5、击韧性优良，焊后的焊接接头塑性和冲击韧性也很好。焊接时一般不需要预热和后热，不需要特殊注意层间温度，焊后也不必采用热处理改善组织和性能。整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施。低碳钢焊接时应注意以下几点。被焊材料和焊接材料的质量是否合格。焊接线能量不宜过大，特别是埋弧焊时。刚性大的焊接结构在温度较低的情况下焊接时，可能产生裂纹，可以适应考虑预热。总之，低碳钢是最容易焊接的钢种，可以采用常用的所有焊接方法焊接。5.3.2碳钢的焊接中碳钢的焊接当含碳量在0.25%左右而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。当含碳量达0.50%左右而

6、仍按焊接低碳钢工艺施焊时，则热影响区可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。中碳钢焊接时应注意以下几点。大多数情况下需要预热和控制层间温度，以降低冷却温度，防止产生马氏体组织。焊后最好立即进行消除残余应力热处理，特别是在厚大件、钢性大的结构或工作条件较苛刻的情况下。如果不能立即消除残余应力，也应采用后热工艺，以便使扩散氢逸出。焊接沸腾钢时注意向焊缝过渡锰、硅、铝等脱氧剂元素，以防止减少气孔的产生。应选低氢焊接材料。5.3.2碳钢的焊接高碳钢的焊接由于其含碳量更高，更容易产生硬脆的高碳马氏体，淬硬倾向和裂纹敏感倾向更大，从而焊接性更差。这类钢不用于制造

7、焊接结构，主要用于制造高硬度耐零部件，高碳钢的焊接的补焊修理为主。为了获得高硬度和耐磨性，高碳钢零件一般都经过热处理。焊接前应退火，以减少裂纹倾向，焊后再经热处理，以达到高硬度和耐磨的要求。高碳钢焊接时应注意以下几点。高碳钢焊接前应先进行退火。焊接材料通常不用高碳钢，应是低氢的。采用结构钢焊接时必须预热，一般预热温度为250~350℃以上。焊接过程中需要保持与预热温度一样的层间温度。焊后工件应立即送入650℃的炉中保温，进行消除残余应力的热处理。5.3.3低合金钢的焊接强度用钢（高强钢）的焊接特点：强度高，塑性、韧性也较好。屈服强度在400MPa

8、的低合金钢，一般都在热轧或正火状态下使用，基体组织为铁素体+珠光体，如16Mn钢（现归为Q345）。加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性