资料三焊接材料.doc

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1、1、 焊接材料 1.1焊接材料的选择 锅炉各受压部件的制造工艺比较复杂,其运行条件也有很大的差别，因此在选择焊材 时需要考虑各方面的因素。 一般，应根据母材的化学成分、力学性能和焊接性能来选择焊接材料。对于碳钢及低合 金钢制压力容器，一般都按等强性原则来选用, 即焊缝金属的强度不低于母材标准规定值的下限。但有些制造厂家在选用焊接材料时，为保证焊缝金属的强度不低于母材，而存在宁高勿低的倾向，从而造成焊缝金属强度大大高于母材，致使塑性降低。在选配低合金高强钢的焊 接材料时，应特别注意这个问题。对于低温容器除了应保证强度不低于母材外，同时还应保证接头的低温韧性不低于壳体材料。对于高温容器和有耐腐蚀性

2、要求的容器，为保证焊缝具 有与母材接近的高温性能和抗腐蚀性能，其选择的焊接材料的化学成分应与母材大致相同。对于不等强度级别钢的焊接，原则上应选择低强度等级的焊接材料，在某些特殊的情况下，如点固焊或厚板的第一道焊缝往往要求强度高，可以选用高强度等级的焊接材料。 焊接材料的验收、保管及领用也不容忽 视。不同厂家生产的同一型号或牌号的焊条，其工 艺性能有可能存在着差异 ，因此制造厂应根据自己 的实际使用经验，选定相对固定的焊条生产厂家。 焊接材料进厂验收时要具有正确、齐全的合格证和 质量证明书，且包装完整、生产批号清晰，合格后 及时办理入库手续，入库后按类别、型号、牌号及批号分别排放位置保存。焊条和

3、焊剂在使用前必须 严格按规定的温度和时间烘干并保温。烘好的焊条在空气中放置时，药皮将吸收空气中的水分，时间 越长吸收的水分越多，而且随着焊条强度等级的提 高，焊条在大气中容许存放的时间越短。因此领用焊条时应使用保温筒且做到随用随领。 焊接材料的选择还应综合考虑结构的工艺 产生较大的焊接应力，容易产生裂纹，因此必须选用抗裂性好的低氢焊条。反之，则可选用，酸性焊条。 1.2焊材复检 首先应按锅规容规规定对制造锅炉压力容器受压元件的焊材的质量证明书进行审查。对其内容和数据进行校对，正确、齐全、符合要求者为合格可复检，否则不予复验。复验时，应对每批焊材“编复验编号”，按照其各的标准和技术条件进行外观检

4、验、理化试验等，复验合格后，焊材方可入一级库，否则应退货或降级使用。另外，为了防止焊材在使用过程中混用、错用，同时也便于出现的焊接质量问题时找出，原因，焊材的“复验编号”不但要登记在一级库、二级库台帐上，而且在烘烤记录单、发放领料单上、甚至焊接施工卡也要登记，从而保证焊材使用时的追踪性。1.3 焊材保管 领用 发放 焊接材料实行3级管理；一级库管理、二级库管理、焊工焊接时管理。一、二级库内的焊材要按其牌号、批号、复验号、规格分门别类堆放，安放在离地面、离墙300mm以上的木架上，一级库内应配有空调设备和去湿机，保证室温在1025%之间，相对湿度低于60%。二级库应有焊材烘烤设备，焊工施焊时也需

5、要妥善保管好焊材，不可随意乱丢、乱放，电焊条就应放入保温筒内，随取随用。焊材领用发放要建立严格的限额领料制度，“焊接材料领料单”应由焊工填写。二级库保管人员凭焊接工艺要求和焊材领料单发放，并审核其牌号、规格是否相符，同时还要按发放焊条根数收回焊条头。1.4 焊材烘烤 1.4.1烘烤温度与时间 焊材烘烤是焊材控制环节中重要的一项内容。焊材烘烤时间、温度应严格按标准要求进行，并做好温度、时间记录，烘烤温度不宜过高或过低、温度过高就会使焊材（焊条、焊剂）中部分成分发生氧化，过早分解，从而失去保护等作用。温度过低 ，焊材中的水分就不能完全蒸发掉，焊接时就可能形成气孔，裂纹等缺陷。此外，还要注意温度与时

6、间的配合问题。据有关资料介绍，烘烤温度和时间相比，温度较为重要，如果烘烤温度过低，即使延长烘烤时间，其烘烤效果也不佳，一般酸性焊条烘烤温度为150250摄氏度之间，碱性焊条为350400摄氏度，焊剂为200250摄氏度，时间12h。 1.4.2正确掌握实际烘烤温度 一般烘烤箱（烘干箱）上的测温计所测得的温度是烘干箱内空气的平均温度，若烘烤箱内堆放的焊条、焊剂较薄时，焊条焊剂的实际烘烤温度与箱内空气温度差别不大，但若箱内焊条、焊剂堆放厚度较大时，两者温度差就比较显著，这时，若测温计的温度刚达到规定的最低烘烤温度值时，势必造成一部分焊条、焊剂未完全烘干。因此焊材烘烤时，箱内的焊材堆放高度不要过大，

7、宜保持在50mm以下。同时，烘烤温度（测温计所指示温度）不要刚超过最低值，要尽量高一点（当然不能超过最高值），以对中间部分焊条、焊剂给予一定温度补偿。 1.4.3 其他注意事项 当不同牌号的焊接材料在同一烘烤时，要分别有明确的标志，以免搞错；关于焊条的重复烘烤使用，一般酸性、碱性焊条重复烘烤使用次数不超过2次。1.5 焊丝的使用与管理焊丝是机械化焊接过程中一种重要的焊接材料，其焊接工艺性能、化学、冶金性能是决定焊缝金属性能的主要因素。焊丝广泛适用于埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、堆焊以及气焊等领域，因此焊丝的使用及保管是保证焊接质量的重要组成部分。 1.5.1 焊丝的吸潮性 焊丝是一种金属制品，尽

8、管大多数实芯焊丝及无缝药芯焊丝表面经过镀铜处理，部分有缝药芯焊丝的表面也经过防锈处理（如化学发黑处理）。在焊丝的包装上，除了采用塑料袋外，有的在袋中加一小包防潮剂，外面有纸盒包装，但防潮任然是焊丝保管中心必须要考虑的问题。吸潮焊丝，可使熔敷金属中的扩散氢含量增加、产生凹壳、气孔等缺陷，焊接工艺性能及焊缝金属力学性能变差，严重的可导致焊缝开裂。由于药芯焊丝中粉剂被非常紧密地包在钢带中，药粉与空气接触很少，同时也没有使用焊条中还有水玻璃那样易吸潮的物质，因此与焊条相比，吸潮量很小，但若长期在高温高是环境中放置，除焊丝表面生锈外，也同样会受潮。随着吸潮时间的增长和吸潮量的增加，熔敷金属中的扩散氢含量

9、增加，对焊缝的抗裂性能不利。 1.5.2 焊丝的保管 （1）焊丝的保管要求 a、要求在推荐的保管条件下，原始未打开包装的焊丝，至少有12个月可保持在“工厂新鲜”状态。最大的保管时间取决于周围的大气环境（温度、湿度等）。推荐的仓库保管条件为：室温1015摄氏度以上（最高温度40摄氏度），最大相对湿度为60%。 b、焊丝应存放在干燥、通风良好的仓库中，不允许露天存放或放在有有害气体和腐蚀性介质（如二氧化硫等）的室内。室内应保持整洁，堆放是不宜直接放在地面上，最好放在离地面和墙壁不小于250mm的架子上或垫板上。以保持空气流通、防止受潮。 c、由于焊丝适用的焊接方法很多，使用的钢种也很多、故焊丝卷的

10、形状及捆包状态也多种多样，根据送丝机的不同，卷的形状又可分为盘状及捆状、筒状，在搬运过程中，要避免乱认乱放，防止包装破损。一旦包装破损，可能会引起焊丝吸潮、生锈。 对于捆状焊丝，要防止钢丝架变形，而不能装入送丝机。 对于筒状焊丝，搬运时切勿滚动、容器也不能放倒或倾斜以避免筒内焊丝缠绕，妨碍使用。 （2）焊丝使用中的管理 a、开包后的焊丝应在两天内用完。 b、开包后的焊丝要防止其表面被冷凝结露，或被铁锈、油脂及其他碳氢化合物所污染，保持焊丝表面干净、干燥。 c、焊丝清洗后应及时使用，如放置时间较长，应重新清洗。不锈钢焊丝或有色金属焊丝使用前最好用化学方式去除其表面的油锈，以防止造成焊缝缺陷。 d

11、、当焊丝没有用完，需放在送丝机内过夜时，要用帆布、塑料布或用其他物品将焊丝机罩住。以减少与空气中的湿气接触。 e、对于3天以上时间不用的焊丝，要从送丝机内取下，仿会员包装内，封口密封，然后再放入具有良好保管条件的仓库中。2、焊接接头锅炉是典型的主要焊接结构，焊接接头是锅炉整体结构中最重要的链接部位，焊接接头的部位将直接影响压力容器的质量和安全。为保证压力容器的安全运行，正确地设计焊接接头、合理地制定焊接工艺规程是非常必要的。现结合实际工程要求，介绍焊接接头的工程基础知识。如图下图所示2.1 分类根据GB 1501998钢制压力容器对压力容器主要受压力部分的焊接接头分为A、B、C、D四类。 圆筒

12、部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。 壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，均属B类焊接接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。 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纵向接头，均属C类焊接接头。 接管、人孔、凸缘。补强圈等于壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。上述关于焊接接头的分类及分类顺序，对于压力容器的设计、制造、维修、管理等工作都有着重要的指导作用，例如：

13、 壳体在组队时的对口错变量、棱角度等组队参数的技术要求，A类和B类接头是不同的，总的来看A类焊接接头的对口错变量、棱角度等参数的技术要求要比B类的严格； 焊接接头的余高要求，对于A、B、C、D类的接头分别提出了不同的技术要求； 无损检测对A、B、C、D类焊接接头的检测范围、检测工艺内容以及最后的评定标准等都作了较具体的不同要求。需要强调的是，上述对焊接接头的分类及分类顺序的划分，基本上只是以主要零部件之间或与壳体连接的焊接接头在壳体的相对位置来进行的。实际上对焊接接头类别及分类顺序的划分和顺序安排，除了应该考虑焊接接头所在相对位置之外，还应考虑焊接接头实际受力状态的复杂性；焊接工艺的实施难易程

14、度；焊接结构、焊接材料等因素对最后焊接质量的影响；焊接检测对真实状态的反映深度等综合条件的情况。总之，为了使所有焊接接头质量都得到不同程度的保证，使得压力容器更安全更可靠，对焊接接头的类别和分类顺序的划分应该有更全面的综合考虑，不要认为A、B、C、D类焊接接头是绝对的分类状态。2.2基本形式和特点 焊接接头的基本形式有对接接头、T形接头。角接头和搭接接头。（1） 对接接头对接接头的形式如图所示，焊接接头在图示应力的作用下应力分布情况如图所示。对接焊接接头的特点如下。 焊接后产生的余高，将造成接头表面形状变化而产生应力集中，通常出现在焊缝与母材的交界焊趾处，应力集中系数说明在焊接接头中实际工作应

15、力的分布是不均匀的。 应力集中系数的大小取决于焊缝宽度、余高、焊趾处焊缝曲线与工件表面的夹角和转角半径，夹角增加，转角半径减小，余高增加，都将使应力集中系数增大，即工作应力分布更加不均匀，造成焊接接头的强度下降。可以看出，焊缝余高越高越不利，所以把余高称为“加强高”是错误的，称为焊缝多余的高度是比较合适的。 如果焊接后将余高磨平，则可以消除或减小应力集中。一般情况下，遵守焊接工艺规程要求，对接接头的应力集中系数不大于2。 当对接接头的母材厚度大于8mm时，为保证焊接接头的强度，常要求焊接接头要熔透，为此需要在焊接之前在钢板端面开设焊接坡口。 在几种焊接接头的连接形式中，从接头的受力状态、接头的

16、焊接工艺性能等多方面比较，对接接头是比较理想的焊接接头形式，应尽量选用。在压力容器制造中，容器主要受压零部件、承压壳体的主焊缝应采用全焊透的对接接头。（2） T形接头 T形接头的形式如图所示，其中，由于十字形接头受力状态不同，又有工作焊缝和联系焊缝之分，工作焊缝又有未开坡口和开坡口的情况，其应力分布情况如图所示。T形接头的特点如下。 T形接头焊缝向母材过度部分形状变化大、过渡急，在应力作用下力流线扭曲很大，应力分布很不均匀，在角焊缝的根部和过渡处都有很大的应力集中。 图为未开坡口的应力分布状况，不开坡口的T形焊接接头，通常都是不焊透的，焊缝承载强度较低，焊缝根部的应力集中较大。 图为开坡口的应

17、力分布状况，开坡口后再焊接通常是保证焊透，焊缝承载强度大大提高，可以按对接接头强度来计算。 在焊趾处截面BB上应力分布不均匀，B点处的应力集中系数随角焊缝形状变化而变化。角减小，应力集中系数减小；焊脚高度增大，应力集中系数减小。 联系焊缝如图所示，焊缝不承受工作应力。此时在角焊缝根部的A点处和焊趾B点处有应力集中，T形接头由于偏心的影响，A点喝B点的应力集中系数随角焊缝形状的改变而变化。在外形、尺寸相同的情况下，工作焊缝的应力集中系数大于联系焊缝的应力集中系数，应力集中系数随角焊缝角的增大而增大。 对T形焊接接头，应避免采用单面角焊缝，因为这种接头形式的焊缝根部往往有很深的缺口，承载能力较低。

18、 对要求完全焊透的T形接头，实践证明采用半V形坡口从一面焊比采用K形坡口施焊可靠。 角焊缝尺寸经验计算公式如下。按等强度设计K=3/4*按刚度设计K=（1/43/8）式中 K角焊缝焊角尺寸； 板厚。 公式假设条件： 钢板采用双面见焊缝： 采用与钢板长度相等的见焊缝； 若被焊两钢板厚度不相等时，则按较薄板厚计算； 若采用单面角焊缝时，角焊缝尺寸加倍。（3） 角接接头 常用角接焊接接头的形式如图所示。各种角接接头的比较如下。 图所示为最简单的角接接头，但承载能力差。 图所示为采用双面焊接、从内部加强的角接接头，承载能力较大。 图所示为开坡口焊接的角接接头，易焊透，有较高的强度，而且在外观上具有良好

19、的棱角，但要注意层状撕裂问题。 图所示的角接头易装配、省工时，是最经济的角接头形式。 图所示的角接接头，利用角钢作90角过渡，有准确的直角，并且刚性大，但要注意钢厚度应大于板厚。 图所示为不合理的角接接头，焊缝多且不易施焊。（4） 搭接接头搭接接头的形式如图所示。搭接接头的应力分布情况如图所示。搭接接头的特点如下。 接接头形状变化较大，应力集中比对接接头的情况复杂得多。根据焊缝的受力方向，可分为正面焊缝、侧面焊缝和介于两者之间的斜间角焊缝。 在搭接接头的正面焊缝中，应力的分布是很不均匀的，在角焊缝的根部A点和焊趾B点都有较大的应力集中。减小夹角和增大熔深，可降低应力集中系数。角在2865之间变

20、化时，应力集中系数明显改变，当角为53时，A点和B点的应力集中系数K最大，当角逐渐减小时，两处的K虽明显下降，但搭接接头的应力集中系数K值还是相当大的。 由于搭接接头的正面焊缝与作用力偏心，承受拉应力时，作用力不在一个作用点上，产生了附加的弯曲应力。为了减少弯曲应力，两条正面焊缝的距离应不小于其板厚的4倍。 搭接接头中侧面焊缝的应力集中、应力分布更为复杂。在侧面焊缝中既有正应力又有切应力，而且切应力沿侧面焊缝长度上的分布是不平均的，在侧面焊缝的两端存在最大应力，中部应力较小，且侧面焊缝越长应力分布越不均匀。 正面焊缝强度高于侧面焊缝，斜向焊缝介于两者之间，随着倾角的增大，斜向焊缝强度也增大。1

21、 焊接工艺评定与焊接工艺 焊接工艺评定是评定焊接工艺正确与否的一 项科学试验工作, 是保证焊接质量的前提和基础。为了确定锅炉压力容器焊接质量, 为制定焊接工艺提供可靠依据， 产品制造前须进行焊接工艺评定工作。 1.1 焊接工艺评定及目的 所谓焊接工艺评定就是按照拟定的焊接工艺( 包括：接头形式、焊接材料、焊接方法、 焊接规范等)根据 锅规 焊接工艺评定 等标准，焊接评定试件检验试件试样，测定拟定的焊接接头是否具有所要求性能。 焊接工艺评定的 目的在于检验、评定拟定的焊接工艺是否正确、是否合理、是否能满足产品设计和标准规定。评定施焊单位是否有能力焊接出符合要求焊接接头，为制定焊接工艺提供可靠依据

22、。 1.2 焊接工艺评定的一般工作程序 a 、焊接工程师根据产品设计等要求提出 “ 焊接工艺评定任务书”， 经焊接责任工程师审核，总工程师批准后下达执行。任务书包括： 材料、简图、检验项目、焊接方法等内容。 b 、由焊接工程师根据 “ 焊接工艺评定任务书编制 “ 焊接工艺评定指导书”( 也称 “ 焊接工艺评定说明书”) ，经焊接责任工程师审核后，由焊接实验室组织实施。指导书包括：尺寸简图、焊接材料、焊接工艺规范等内容。 c 、根据 “ 焊接工艺评定指导书”， 在技术人员 、检验人员监督下，由技术熟悉的焊工焊接评定试件。注意：评定试件不允许返修。 d 、对试件进行外观 、无损探伤 、力学性能试验

23、等检验。 e、 汇总资料， 填写“ 焊接工艺评定报告”，经焊接责任工程师审核后 ，经检验 、 工艺科长会签再由总师批准生效 ，作为制订焊接工艺的依据 ，如果评定不合格，则须修正其工艺，重新评定，直至合格为止。f 、根据评定合格的焊接工艺评定( 报告) 制订焊接工艺规程( 卡) ， 指导焊接生产。 1.3焊接工艺评定须注意的问题 a、焊接工艺评定因素分为3类：“ 重要因素”( 也称 “ 基本因素”， 指影响焊接接头力学性能的焊接条件) ；次要因素( 也称 “ 非重要因素”，指不影响力学性能的焊接条件) ； “ 补加因素”( 也称 “ 附加重要因素”，指影响冲击韧性的焊接条件1 。但这 3类是相对

24、而言的，如当需要作冲击韧性试验时，补加因素就变成了基本因素。所谓基本因素、 补加因素、次要因素也是相对于某种焊接方法而言的。有的参数对于这种焊接方法是基本因素，而对另一种焊接方法却可能成为次要因素。甚至对第3种焊接方法可能成为根本不需要考虑的参数。 b、对于焊工考试的焊接工 艺评定 ，只要焊工考试的焊接方法、母材钢号 、类别、试件类别、焊接材料在产品焊接工艺评定有效范围内，其产品焊接工艺评定就能用于焊工考试焊接工艺评定 。否则就须另作 ，指导焊工考试。 1.4 编制焊接工艺( 卡) 与焊接 工艺评定的关系 焊接工艺评定与焊接工艺( 卡) 既有区别又有联系。焊接工艺评定是在产品制造前进行的，只有其评定合格后，才可编制焊接工艺( 卡) 。焊接工艺评定是编制焊接工艺卡的依据。焊接工艺评定只考虑影响焊接接头的力学性 能的工艺因素 ，而未考虑焊接变形、焊接应力等因素。 焊接工艺( 卡1 的制订除根据焊接工艺评定外 ，还须结合工厂实际情况 ， 考虑劳动生产率 、技术素质、设备等因素，使之具有先进性 、合理性 、完整性。焊接工艺评定是技术文件，要编号存档，而焊接工艺( 卡) 则要与产品图纸一起下放到生产工人，具体指导生产。