【正文】 第二章 高壓儲(chǔ)罐的常用材料和選擇 儲(chǔ)罐的選材原則…………………………………………………… 6 高壓儲(chǔ)罐的常用鋼………………………………………………… 7 主體材料的制備…………………………………………………… 9第三章 高壓儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)制造 高壓儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)參數(shù)………………………………………………10 本課題用鋼…………………………………………………………10 高壓儲(chǔ)罐板材的制作過(guò)程…………………………………………11 高壓儲(chǔ)罐的裝備……………………………………………………12第四章 高壓儲(chǔ)罐的焊接工藝 14CrMoVB 的焊接性分析 ……………………………………… 16 焊接方法的選擇……………………………………………………19 焊接材料的選擇……………………………………………………20 焊前準(zhǔn)備……………………………………………………………23 坡口的制備及方法…………………………………………………27 分層焊接……………………………………………………………30 焊接工藝卡…………………………………………………………40第五章 檢驗(yàn) 無(wú)損檢驗(yàn)……………………………………………………………41 高壓容器的常見(jiàn)缺陷及處理………………………………………42 壓力實(shí)驗(yàn)……………………………………………………………46 成品驗(yàn)收……………………………………………………………494 / 49結(jié)論 ………………………………………………………………………… 49致謝……………………………………………………………………………51參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………52第一章 緒論 壓力容器的應(yīng)用石油、化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品是按照一定的工藝過(guò)程，在一定的條件下利用與之相匹配的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的。壓力容器用鋼的發(fā)展由于壓力容器的大型化以及生產(chǎn)過(guò)程中的工藝條件越來(lái)越苛刻，導(dǎo)致對(duì)壓力容器用鋼的要求日益嚴(yán)格，因而促使材料技術(shù)不斷發(fā)展，在要求鋼材強(qiáng)度越來(lái)越高的同時(shí)，還要求改善鋼材的抗裂性和韌性指標(biāo)。工頻電加熱、電阻加熱和紅外線加熱等局部加熱方法也得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)壓力容器用鋼對(duì)硫、磷含量的要求就分別低于 ％和 ％，這有別于其他用途的鋼材，所以在壓力容器用鋼牌號(hào)后用“R”以示區(qū)別，這里“R”代表中文“容器”的第一個(gè)字的大寫(xiě)字母。常用無(wú)縫鋼管材料一般有四類，即碳素鋼、低合金鋼、低合金耐熱鋼和高合金鋼。 主體材料的制備——鋼材的處理（1）鋼材的表面處理 低合金高強(qiáng)度鋼通常具有較高的耐斷裂強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，但它的抗腐蝕性及腐蝕疲勞性能較差。矯形的實(shí)質(zhì)就是將被拉長(zhǎng)的纖維縮短或?qū)⒖s短的纖維拉長(zhǎng)，以恢復(fù)原狀，或是使其他部分的纖維也拉長(zhǎng)或縮短，產(chǎn)生與局部纖維相同的變形。這時(shí)靠組裝過(guò)程來(lái)控制是無(wú)能為力的，而只能在筒節(jié)縱縫焊后校圓工序中予以修正。如為鍛制對(duì)焊法蘭，則應(yīng)控制對(duì)接環(huán)縫間隙均勻。 各類支座有其不同的適用場(chǎng)合、制造與裝配質(zhì)量要求。所以，低合金高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)有較大的冷裂傾向。粗晶區(qū)奧氏體在冷卻過(guò)程中發(fā)生相變，相變組織主要取決于材料的淬透性和冷卻速度，還取決于是否存在抑制晶界鐵素體的 B 以及晶內(nèi)是否有促進(jìn)鐵素體形核的細(xì)小粒子如 TiO2，而這一切均能夠在相變溫度范圍中體現(xiàn)。埋弧焊的缺點(diǎn)（1）難以在空間位置施焊 埋弧焊通常只適合平焊或者傾斜度不大的位置焊接。（3）焊接電流的種類和極性的選擇 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。(2)焊劑的選擇焊劑在埋弧焊中主要的作用是造渣，以隔絕空氣對(duì)金屬熔池的污染，控制焊縫金屬化成分，保證焊縫金屬的力學(xué)性能。（4）焊接接頭的組對(duì)，使用卡具定位或者直接在坡口內(nèi)點(diǎn)焊的方法進(jìn)行焊接接頭的組對(duì)，組對(duì)時(shí)應(yīng)保證在焊接過(guò)程中焊點(diǎn)不開(kāi)裂，并不影響底層焊縫施焊；控制對(duì)口錯(cuò)邊量、對(duì)口間隙及棱角度等參數(shù)不超過(guò)按相應(yīng)的產(chǎn)品制造、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。焊件裝配時(shí)必須保證接縫間隙均勻，高低平整不錯(cuò)邊，特別是在單面焊雙面成形的埋弧焊中更應(yīng)嚴(yán)格控制。焊機(jī)的檢查與調(diào)試焊前應(yīng)檢查接到焊機(jī)上的動(dòng)力線、焊接電纜接頭是否松動(dòng)，接地線是否連接妥當(dāng)。 (3)便于焊工操作和清渣. (4)焊后應(yīng)力和變形盡可能小。但是一次型投入大。為此，應(yīng)先擊穿下坡口面，后擊穿上坡口面，并將擊穿位置相互錯(cuò)開(kāi)一定距離，是下坡口面擊穿熔孔在前、上坡口面擊穿熔孔在后。如果拉長(zhǎng)電弧進(jìn)行預(yù)熱，由于焊件兩端磁場(chǎng)的作用會(huì)導(dǎo)致電弧嚴(yán)重偏吹，不僅起不到預(yù)熱的作用反而會(huì)影響正常焊接。要通過(guò)焊條角度的變化來(lái)控制熔渣流動(dòng)不變使熔渣一直緊跟電弧。填充層的第一二兩層是焊接的重點(diǎn)。～80176。 對(duì)于容器的焊縫咬邊,都應(yīng)打磨消除或打磨后補(bǔ)焊；對(duì)于其它容器,當(dāng)其表面焊縫咬邊深度≤0. 5mm ,連續(xù)長(zhǎng)度≤100mm ,且焊縫兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)不超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的 10 %時(shí),可不作處理。 （3）氣孔和夾渣氣孔和點(diǎn)狀?yuàn)A渣的超聲波波形氣孔和夾渣均為制造缺陷。應(yīng)注意的質(zhì)量問(wèn)題（1）尺寸超出運(yùn)行偏差：對(duì)焊縫長(zhǎng)度、寬度、厚度不足，中心線偏移，彎折等偏差，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接部位的相對(duì)尺寸位置，合格后方準(zhǔn)焊接，焊接時(shí)精心操作。焊接接頭中存在應(yīng)力集中的影響因素①焊接工藝缺陷、冶金缺陷、夾渣、氣孔、咬邊、未焊透均會(huì)引起應(yīng)力集中、其中咬邊、未焊透較為嚴(yán)重。 (4)降低使用條件 在返修可能造成產(chǎn)品報(bào)廢或造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的情況下，可以根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果并經(jīng)用戶同意，降低產(chǎn)品的使用條件。42 / 49（2）不允許在焊縫外的母材上引弧。層間未熔41 / 49合在射線底片上是黑度較小的不規(guī)則塊狀陰影。 措施：有關(guān)文件規(guī)定,如表面裂紋打磨深度≤7 %的設(shè)計(jì)厚度,且＞3mm 時(shí),可不補(bǔ)焊。這樣會(huì)使焊道長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，導(dǎo)致晶粒粗大，機(jī)械性能降低，所以采用清渣焊為好。上側(cè)焊道的焊接：根據(jù)預(yù)位置的大小寬窄深淺選擇合適的電弧運(yùn)動(dòng)方法。原因是電弧運(yùn)動(dòng)方法錯(cuò)誤。然后立即收弧、依次運(yùn)條前進(jìn)。表 47 對(duì)接橫焊打底層的焊接參數(shù)焊接參數(shù)操作方法鈍邊厚度/mm焊條直徑/mm焊接電流（A）焊條牌號(hào)滅弧焊 4 90～110 J85731 / 49打底層的焊接操作直流反接滅弧打底的操作要領(lǐng)：焊接打底層時(shí)，由于過(guò)渡液態(tài)金屬受重力影響，容易偏離焊條軸線，向下傾斜?？梢淮涡约庸ね瓿桑霞夹g(shù)要求。選擇坡口的原則為獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)钠驴谛褪健D 41 焊接試板、引弧板、引出板在焊件上的安裝位置1——引弧板 2——焊件 3——焊接試板 4——引出板焊絲表面清理與焊劑烘干埋弧焊用的焊絲要嚴(yán)格清理，焊絲表面的油、繡及拔絲用的潤(rùn)滑劑都要清理干凈，以免污染焊縫造成氣孔。目前，U 型坡口通常采用機(jī)械加工方法制備。（2）在器材準(zhǔn)備方面，焊接設(shè)備以及工裝的檢驗(yàn)調(diào)整，包括焊接參數(shù)的調(diào)整、按焊接工藝規(guī)定領(lǐng)取焊接材料。（1）焊絲的選擇焊絲在埋弧焊中作為填充金屬，也是焊縫金屬的組成部分，所以對(duì)焊縫質(zhì)量有直接影響。對(duì)于一定直徑的焊條有一個(gè)合適的焊接電流范圍，可以參考表43。（2）焊接質(zhì)量好 由于埋弧焊時(shí)電弧及熔池均處在焊劑和熔渣的保護(hù)之中，20 / 49保護(hù)效果比焊條電弧焊好。對(duì)于單道焊，根據(jù)峰值溫度，熱影響區(qū)可劃分為粗晶區(qū)（GC 熱影響區(qū)） ，細(xì)晶區(qū)（GR 熱影響區(qū)） ，中間臨界區(qū)（IC 熱影響區(qū)）和亞臨界區(qū)（SC 熱影響區(qū)） ；對(duì)于雙道焊或多層焊，第二道焊道的熱影響區(qū)與第一道重疊，在第一道的熱影響區(qū)中形成被部分或完全再熱區(qū)，其中最引人注目的是亞臨界再熱粗晶區(qū)（SCGC 熱影響區(qū)）和中間臨界再熱粗晶區(qū)（ ICGC 熱影響區(qū)）。這些物質(zhì)在電弧高溫作用下分解出氫，溶解在熔池金屬內(nèi)，熔池冷卻凝時(shí)氫來(lái)不及逸出，殘留在焊縫內(nèi)。支座作為部件，其本身的制造質(zhì)量，及其與容器殼壁的裝配、焊接質(zhì)量的好壞，將直接影響到壓力容器運(yùn)行的平穩(wěn)與操作的安全性。如圖 6 所示。對(duì)于低合金鋼熱沖壓加溫不高于該鋼材的正常正火溫度。所以在劃線下料前應(yīng)予以矯形。螺栓常用的材料有 Q235A、340MnB、40 MnBV、40Cr 、30CrMoA、35 CrMoA、35 CrMoVA、25Cr2MoVA、1Cr5Mo、0Cr19Ni19 等。含鉻量在12％~17％的不銹鋼，它在大氣中可以發(fā)生鈍化，主要用于大氣、水及其他腐蝕性不太強(qiáng)的介質(zhì)中；含鉻量在 17％以上的不銹鋼可以用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中這類不銹鋼也稱為“耐酸鋼” 。必要時(shí)可以針對(duì)介質(zhì)的具體性質(zhì)選用高合金鋼、有色金屬或耐蝕襯里。此外，自動(dòng)焊接技術(shù)和焊接機(jī)器人使大型容器的焊縫實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了焊接質(zhì)量和效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在核電設(shè)備的生產(chǎn)中，已能生產(chǎn)總重達(dá) 380t 的 350MV 核反應(yīng)堆壓力容器，以及總重達(dá) 345t的 1000MV 核電蒸汽發(fā)生器。焊接方法選手工電弧焊和埋弧焊；焊接材料選用焊條 J85焊絲 H10MnSi 和焊劑 HJ350。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域持續(xù)穩(wěn)定壓力容器已在石油、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、食品、生物工程及國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域以及人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，且數(shù)量日益增大，大容積的設(shè)備也越來(lái)越多。通過(guò)降低含碳量和增加微量合金元素來(lái)保證強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)提高冶煉技術(shù)以降低雜質(zhì)來(lái)保證抗裂性和韌性。第二章 高壓儲(chǔ)罐的常用材料和選擇 儲(chǔ)罐的選材原則(1)強(qiáng)度要求 壓力容器在工作過(guò)程中，需要承受壓力和其他載荷，所用材料強(qiáng)度應(yīng)能滿足其使用要求。 高壓儲(chǔ)罐的常用鋼 壓力容器用鋼的基本要求壓力容器常用材料（l）殼體常用材料壓力容器的殼體是主要的受壓元件，因此除有強(qiáng)度要求外塑性和韌性也必須滿足要求。它們的冶煉要求、性能要求與前面介紹的鋼板基本相同。在工程應(yīng)用中，許多構(gòu)件不可避免的收到水、氯離子以及其他介質(zhì)的侵蝕，同時(shí)還承受動(dòng)載荷的作用，也因此要求構(gòu)件還要具有較高的疲勞抗力。從而達(dá)到矯形的目的。圖 34 棱角度殼體環(huán)縫的組裝環(huán)焊縫的組裝比縱焊縫困難。需要特別強(qiáng)調(diào)的是嚴(yán)禁將法蘭密封面直接與地面或裝配平臺(tái)接觸，以避免弄傷密封面。安裝過(guò)程及方法也各不相同，但有些要求卻是共同的，即：支座底板應(yīng)保持在同一平面內(nèi)；底板螺栓也已距離的誤差應(yīng)予以嚴(yán)格控制，支座底平面不允許翹曲、傾斜。為防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊前應(yīng)嚴(yán)標(biāo)按照說(shuō)明書(shū)的規(guī)定烘干焊條，將坡口清理干凈，并采取焊前預(yù)熱、焊后保溫緩冷及熱處理等措施。　　中間臨界再熱粗晶區(qū)往往是可能的低韌性區(qū)，尤其是形成 MA 組元的情況下。（2）對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求高 埋弧焊時(shí)焊件裝配必須保證接口中間隙均勻、焊件平整無(wú)錯(cuò)邊現(xiàn)象。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少。防止裂紋、氣孔、夾渣等缺陷的產(chǎn)生。（5）焊接前的安全保障工作，主要包括施焊工人必須穿戴好保障安全生產(chǎn)的產(chǎn)品，主要是焊接面罩、皮手套、工作鞋等。裝配時(shí)，焊件必須用夾具或定位焊縫可靠地固定。導(dǎo)電嘴是易損件，一定要檢查其磨損情況和是否夾持可靠。V、U、X 型坡口的比較比較條件坡口形式 加工 焊縫填充金屬量焊件翻轉(zhuǎn) 焊后變形V 方便 較多 不需要 較大U 復(fù)雜 少 不需要 小X 方便 較少 需要 較小坡口制備采取的方法，根據(jù)焊件的尺寸、形狀及加工條件確定。適合成批量生產(chǎn)企業(yè)使用。起焊時(shí)，首先在定位焊縫前 10—15mm 處的坡口面上劃擦引弧，然后將電弧迅速回拉到定位焊縫中心部位處加熱坡口，當(dāng)見(jiàn)到坡口兩側(cè)金屬即將熔化時(shí)，將熔滴金屬送至坡口根部，并壓一下電弧，是熔滴與熔化的定位焊縫和母材金屬熔合成第一個(gè)熔池。焊條大幅度向前傾約 3 至 5mm，然后壓低電弧向上向右運(yùn)動(dòng)到起焊處上方熔合線處并稍作停留，待上方充分熔合并填滿后再壓低電弧以 45176。否則熔渣向后流離電弧過(guò)遠(yuǎn)時(shí)則中間高，向前流超前于電弧時(shí)焊道會(huì)變低甚至?xí)A渣，圓圈法的電弧運(yùn)動(dòng)參照《電弧運(yùn)動(dòng)方法其特點(diǎn)》 。第一層都要平整光滑無(wú)夾角，這樣下一層焊接要簡(jiǎn)單的多。 α 3=60176。如超過(guò)上述范圍,則應(yīng)打磨消除或打磨后補(bǔ)焊。經(jīng)過(guò)大量在用壓力容器檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)絕大部分氣孔不會(huì)發(fā)展成裂紋,潛在危險(xiǎn)小,可適當(dāng)放寬容限。（2）焊接裂紋：為防止裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)選擇合適的焊接工藝參數(shù)和施焊程序，避免用大電流，不允許突然熄火，焊接接頭應(yīng)搭 10~15mm，焊接中不允許搬動(dòng)。②不合理的焊縫外形。對(duì)于壓力容器，規(guī)定焊縫同一部位的返修一般不超過(guò)兩次 (3)回用 有些焊縫雖然不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，擔(dān)不影響產(chǎn)品使用性能和安全，可作“回用”處理。低溫下應(yīng)采取緩冷措施。坡口未熔合在射線底片上呈連續(xù)或斷續(xù)的黑線,一般在焊縫中心至邊緣 1/ 2 處。從斷裂力學(xué)觀點(diǎn)而言,表面裂紋也存在允許尺寸,但考慮到內(nèi)表面裂紋與儲(chǔ)存介質(zhì)直接接觸,外表面裂紋與大氣接觸,因此易促使裂紋的擴(kuò)展,危害極大,故對(duì)表面裂紋一律采取打磨消除的措施。但有個(gè)前提：大電流熱焊。過(guò)寬時(shí)用斜圓圈或斜鋸齒會(huì)導(dǎo)致熔池體積增大，成型不易控制。二是下側(cè)有未熔合現(xiàn)象。當(dāng)聽(tīng)到試板背面電弧穿透聲后，稍做停留。 圖 45 對(duì)接橫焊試板的裝配尺寸打底層的焊接可采用滅弧擊穿焊或連弧擊穿焊進(jìn)行焊接，其焊接參數(shù)見(jiàn)表 。一般采用刨邊機(jī)進(jìn)行加工，效率高成型良好。(4)調(diào)節(jié)基本金屬與填充金屬的比例。焊接環(huán)焊縫時(shí)，引弧部位被正常焊縫重疊，熄弧在已焊成的焊縫上進(jìn)行，不需要另外加裝引弧板 和引出板。手工氣割很難保證坡口的平直光滑，用刨削、車削等機(jī)械加工方法制備坡口，可以達(dá)到比氣割更高的精度要求。焊條電弧焊的焊前準(zhǔn)備（1）