【文章內(nèi)容簡介】 頭的不均勻性。目前用來焊接淬硬性鋼的兩種常用方法，即珠光體焊條加預(yù)熱及奧氏體焊條不預(yù)熱，都可能解決上述兩個問題，在標(biāo)準(zhǔn)正文中表3列出了珠光體焊條。如果產(chǎn)品不允許預(yù)熱和焊后熱處理時，可以采用奧氏體鋼的焊縫，焊材選用見表11，奧氏體鋼焊縫的塑性、韌性很好，并且排除了擴散氫來源，可以有效地防止產(chǎn)生冷裂紋，同時焊縫金屬的力學(xué)性能也都可以滿足要求。表11被焊鋼材類別接頭母材類別號或組別號焊條電弧焊埋弧焊氬弧焊焊條焊絲鋼號焊劑焊絲鋼號型號對應(yīng)牌號示例型號對應(yīng)牌號示例碳素鋼與鉻鉬低合金鋼焊接I+IVE309 – 15A307H1Cr24Ni133–HJ260H1Cr24Nil3I+VE309 – 15A307H1Cr24Ni13–HJ260H1CR24Ni13碳錳低合金鋼與鉻鉬低合金鋼焊接II+IVE309– 16A302––––E309 – 15A307––––III+IVE309 – 16A302––––E309 – 15A307––––II+VE309 – 15A307––––III+VE309 – 15A307–––H1Cr24Ni13鉻鉬低合金鋼之間的焊接(IV– I)+(IV– 2)E309 – 15A307–––H1Cr24Ni13IV+VE309 – 15A307–––H1Cr26Ni21珠光體鋼與鐵素體不銹鋼焊接(I～IV)+VIIIE309 – 15A307–––H1Cr24Ni13E309 – 16A302–––H1Cr24Ni13三、焊接評定4 焊接工藝評定和焊工 JB 4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》和《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》都 是方法標(biāo)準(zhǔn)，都對評定(考試)內(nèi)容、方法和合格指標(biāo)作出規(guī)定，但壓力容器產(chǎn)品上哪些 焊縫要求評定(考試)哪些焊縫不要求評定(考試)，在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 和本標(biāo)準(zhǔn)中作了明確規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來源于美國ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》第Ⅷ篇。 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第66條規(guī)定“壓力容器產(chǎn)品施焊前，制造單位應(yīng)對受壓元件間的對接焊接接頭和要求全焊透的T形接頭，受壓元件與承載的非受壓元件之間全焊透的T形或角接接頭，以及受壓元件的耐腐蝕堆焊層都應(yīng)進行焊接工藝評定”。 施焊下列各類焊縫的焊接工藝必須按JB 4708標(biāo)準(zhǔn)評定合格。 a)受壓元件焊縫； b)與受壓元件相焊的焊縫； c)熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫； d)受壓元件母材表面堆焊、補焊； e)上述焊縫的返修焊縫。 本標(biāo)準(zhǔn)對壓力容器上需要評定的焊縫作了詳細規(guī)定，比《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī) 程》要求更詳細、更具體。在這五條規(guī)定條文中，“補焊”是對母材(鋼板、鍛件、鑄件、機加工件母材)而言，而“返修焊”是對焊縫而言。 “定位焊”焊縫通常只在坡口底部，如圖1所示。如何評定?有人準(zhǔn)備模擬如圖1實際情況，焊接試件進行評定，這是不對的。正確的方法是，如圖1的定位焊縫實際上是對接焊縫，是在厚度為了的母材上焊接，焊縫厚度為“t”，用對接焊縫試件(坡口焊滿，單面焊、雙面焊皆可)評定合格的焊接工藝就可以用于該定位焊縫。依同理，補焊焊縫也是對接焊縫，則對接焊縫試件評定合格的焊接工藝可以用于補焊焊縫。迄今為止，仍然有單位對返修焊焊接工藝評定作如下規(guī)定：如果是第二次返修，那么在焊好的試件上，用返修方法清除焊縫再完全焊好，然后再清除焊縫再完全焊好，后進行各種檢測評定，這才叫“返修焊工藝評定”；如果是返修五次，那么必須在焊好的試件上清除一焊接一清除一焊接反復(fù)進行五次方可。這樣認識返修焊的焊接工藝評定是錯誤的，將焊接工藝評定當(dāng)作“模擬件”對待。正確的做法是返修焊縫若是對接焊縫，則用對接焊縫試件評定合格的焊接工藝施焊返修焊縫即可。當(dāng)重要因素、補加因素沒有變更時，則可用施焊原焊縫的焊接工藝評定報告，編制一份焊接工藝指導(dǎo)書，用于焊接返修焊縫，返修次數(shù)不作為焊接工藝評定因素。 施焊下列各類焊縫的焊工必須按《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》規(guī)定考試合格。 a)受壓元件焊縫； b)與受壓元件相焊的焊縫； c)熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫； d)受壓元件母材表面耐蝕堆焊。 在壓力容器法規(guī)、其他標(biāo)準(zhǔn)中尚未見到壓力容器上施焊哪些焊縫的焊工需要經(jīng)考試合格，本標(biāo)準(zhǔn)作了詳細規(guī)定。 經(jīng)過對《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》的詳細研究，認為壓力容器焊工考試試件分類對象也是焊縫，焊工考試的目的在于要求焊工能夠施焊出沒有超標(biāo)缺陷的焊縫，而焊接接頭的性能則由評定合格的焊接工藝來保證。 焊工考試的焊接工藝也需經(jīng)評定合格，其正確做法如下例所述、某廠在幾年前用16MnR制造了壓力容器，厚度為30mm，當(dāng)時用厚度為20mm、的鋼材進行了焊接工藝評定，得到一份“焊接工藝評定報告”。今年要進行焊工考試，考試試件厚度為16 mm。那么就用焊制產(chǎn)品的“焊接工藝評定報告”，考慮到考試試件要求：單面焊背面成形規(guī)定、變形和錯邊……編制一份供焊工考試的“焊接工藝指導(dǎo)書”，那么焊工考試的焊接工藝就得到了評定。有人以為焊工考試的焊接工藝評定是如何保證單面焊背面自由成形，如何保證變形和錯邊要求而制作試件進行評定，這是錯誤的。 《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》內(nèi)的焊工考試試件要求背面不加襯墊的單面焊，有人稱之為“單面焊雙面成形”是極其錯誤的。認真說來，按《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》要求的單面焊只能稱之為“單面焊背面自由成形”，因為考試規(guī)則中對焊縫背面檢驗與正面要求不同，只是：背面焊縫余高不大于3 mI)1，背面凹坑和未焊透：如果稱之為“單面焊雙面成形”，那么就必需按考試規(guī)則規(guī)定對焊縫背面與焊縫正面一樣作如下檢驗：焊縫余高、焊縫余高差、焊縫寬度及寬度差。這些要求對不加襯墊的單面焊焊縫背面來說，無論如何也是做不到的。 氬弧焊由于焊接過程穩(wěn)定、熔池淺、電弧穿邊力小，在單畫焊時有利于改善焊縫背面質(zhì)量，對于壓力容器縱縫、環(huán)縫以及大口徑管子對接，川氬弧仄焊依然難以達到“單面焊雙面成形”。這是因為確保焊透除焊接方法外，還需由簡體下料尺寸精度、坡口加工特別是鈍邊高度和組裝質(zhì)量來保證。從目前規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來看，坡口加工、下半、組裝公差尺寸等規(guī)定還不能確保氬弧焊時達到單面焊雙面成形的要求。四、焊接工藝5 焊前準(zhǔn)備 焊接坡口 焊接坡口應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計。選擇坡口形式和尺寸應(yīng)考慮下列因素： a)焊接方法； b)焊縫填充金屬盡量少； c)避免產(chǎn)生缺陷； d)減少殘余焊接變形與應(yīng)力； e)有利于焊接防護； f)焊工操作方便；g)復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過渡焊縫金屬的稀釋率。焊接坡口包括坡口形式和尺寸。 坡口形式有I形、V形、X形、K形、U形、J形、喇叭形等。 坡口尺寸包括坡口角度α，坡口面角α　，鈍邊p，根部間隙b，根部半徑(又稱圓角半徑)R，詳見圖2。 相對其他焊接工藝規(guī)范參數(shù)，焊接坡口與制造單位的實際情況有著更密切聯(lián)系，焊接坡口變化并不影響焊接接頭的力學(xué)性能，因此沒有必要，也難以規(guī)定出壓力容器焊接坡口標(biāo)準(zhǔn)強制執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“焊接坡口應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計”。坡口標(biāo)準(zhǔn)有： GB／T 985一1988《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》 GB／丁986一1988《埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸》 HG 20583一1998《鋼制化工容器 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定》 各標(biāo)準(zhǔn)中所列坡口形式和尺寸都是可行的，確保焊接接頭與母材等強，但不一定是最佳的，最佳的焊接坡口只有結(jié)合制造單位的實際條件才能確定。 設(shè)汁焊接坡口必須符合產(chǎn)品設(shè)計的有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(如低溫容器不允許采用未焊透的焊接結(jié)構(gòu)，承受疲勞的容器其焊縫余高需打磨齊平)，還要考慮母材的焊接性、結(jié)構(gòu)的剛性、焊接應(yīng)力、焊接方法的特點及其熔深。對于奧氏體不銹鋼的焊接，還要注意坡口形式和尺寸對抗腐蝕性能的影響。 焊接坡口的根本目的在于確保接頭根部的焊透，并使兩側(cè)的坡口面熔合良好，故焊接坡口設(shè)計的兩條原則是熔深和可焊到性，設(shè)計依據(jù)是： (1)焊接方法； (2)母材的鋼種及厚度； (3)焊接接頭的結(jié)構(gòu)特點； (4)加工焊接坡口的設(shè)備能力。 現(xiàn)以埋弧焊的焊接坡口為例，介紹焊接坡口選用原則： 1) Ⅰ形坡口的選用原則 Ⅰ形坡口的特點，它適合薄板和中厚板的高效焊接。單面焊時，焊一道完成，雙面焊時，內(nèi)外各焊一道完成。l形坡口適用厚度如下： 單面焊： 雙面焊： 這樣的坡口尺寸，其最大焊接電流值一般不超過850—900 A，這樣的熱輸入量對于低碳鋼和σb490 MPa的強度型低合金鋼來說，其焊接接頭的性能可滿足要求。 2)Y形坡口選用原則 隨著焊件的板厚增加， 工形坡口便滿足不了焊接要求，采用Y形坡口就是工形坡口加V形坡口一種最常見的坡口形式，對于雙面焊來說，它適用于6—36 mm，其中6—12mm為坡口側(cè)焊條電弧焊，鈍邊側(cè)為埋弧焊。 3)X形坡口選用原則 適用X形坡口板厚為20—60 mm。 不對稱的X形坡口得到廣泛應(yīng)用。一般情況下，取坡口角度較小側(cè)為先焊側(cè)。這樣做，既可避免焊穿又可確保焊透且變形較小。隨著板厚的增加，先焊側(cè)不僅坡口角度要減小，而且先焊側(cè)的坡口高度也應(yīng)增大，這樣的結(jié)果，減少了填充金屬量，降低熱輸入量，改善了焊接接頭性能。 4)U形坡口選用原則 坡口的根部圓角半徑值和坡口角度是相互影響的。圓角半徑小，坡口角度大時，有利焊機頭傾斜操作，可防止邊緣未熔合和咬邊等缺陷。但隨著板厚的增加、坡口角度增大的結(jié)果，使熔注金屬增量較大以及由此帶來的焊接應(yīng)力及效率低等不利因素。因此厚壁容器應(yīng)采用增大圓角半徑(有利于消除熱裂紋，因為焊縫形狀系數(shù)得到改善)，縮小坡口角度的措施。特厚的容器應(yīng)采用窄間隙U形坡口或變角U形坡口。雙U形坡口是U形坡口的推廣應(yīng)用，適用厚度為50一160 mm。 5)組合形坡口的選用原則 組合形坡口是厚壁容器廣泛應(yīng)用的坡口形式，它的顯著特點是釆用的焊接規(guī)范不宜過大，嚴(yán)格控制線能量，因此它的鈍邊尺寸較小，一般鈍邊p=2—4mm。內(nèi)側(cè)坡口高度淺，一般取H=10 ，內(nèi)側(cè)為焊條電弧焊或氣體保護焊。由于內(nèi)外側(cè)明顯地不對稱，故用于環(huán)縫，而不用于縱縫和平板對接，否則將引起較大的角變形，不僅校正困難，而且在焊接過程中由于出現(xiàn)角變形使焊接過程無法進行到最終。6)窄間隙坡口選擇原則 隨著高壓容器和高壓鍋爐的參數(shù)提高，容器和鍋筒的壁厚將增大。為了確保焊接質(zhì)量，避免返修和提高焊接接頭的綜合力學(xué)性能，世界各先進工業(yè)國家相繼采用了單絲或雙絲自動跟蹤的窄間隙埋弧自動焊。為了滿足窄間隙埋弧焊的首層焊一道，次層以后每層焊兩道的特定工藝(I=500—550A， U=30—32 V)的要求，各國采用的窄間隙坡口相似而略有所不同。 耐熱型低合金鋼和高合金鋼、標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限大于540 MPa的強度型低合金鋼，宜采用冷加工方法。若采用熱加工方法，對影響焊接質(zhì)量的表面層，應(yīng)用冷加工方法去除。 耐熱型低合金鋼，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值大于540 MPa的強度型低合金鋼，由于鋼中加有少量合金元素，有一定的淬硬傾向，高合金鋼在熱加工不當(dāng)寸會產(chǎn)生難熔的氧化鉻夾雜，故制備坡口時宜采用冷加工方法，當(dāng)采用熱加工方法時，對淬硬層及氧化鉻夾雜應(yīng)用冷加工方法去除、 預(yù)熱 根據(jù)母材的化學(xué)成分、焊接性能、厚度、焊接接頭的拘束程度、焊接方法和焊接環(huán)境等綜合考慮是否預(yù)熱，必要時通過試驗確定。常用鋼號推薦的預(yù)熱溫度見表5。 預(yù)熱可以減低焊接接頭冷卻速度，防止母材和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，改善它的塑性和韌性，減少焊接變形，降低焊接區(qū)的殘余應(yīng)力。 一般通過焊接性試驗決定預(yù)熱溫度，通常采用的方法有斜Y形坡口焊接裂紋試驗方法、窗型拘束焊接裂紋試驗法、剛性固定法裂紋試驗方法、焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法等，標(biāo)準(zhǔn)正文中表5預(yù)熱溫度主要是從國內(nèi)務(wù)廠凋研、搜集整理資料而提出來的。影響預(yù)熱溫度的因素很多，表5只考慮了鋼號和厚度兩個因素，當(dāng)遇有拘束度較大或環(huán)境溫度低等情況時還應(yīng)適當(dāng)增加預(yù)熱溫度。 預(yù)熱常常惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，過高的預(yù)熱和層間溫度還會降低接頭韌性，因此，焊前是否需要預(yù)熱和預(yù)熱溫度的確定要認真考慮。 焊接接頭拘束度大時，推薦采用抗裂性能更好的焊條施焊。 從抗裂性來講，低氫型藥皮焊條優(yōu)于非低氫型藥皮焊條，而帶“H”的超低氫型焊條和帶“RH39?！母唔g性超低氫型焊條又優(yōu)于低氫型藥皮焊條： 焊接環(huán)境 焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時，須采取有效防護措施，否則禁止施焊。 a)風(fēng)速：氣體保護焊時大干2 m／s，其他焊接方法大于10 m／s； b)相對濕度大于90％； c)雨雪環(huán)境； d)焊件溫度低于—20℃焊接環(huán)境是指施焊現(xiàn)場能夠影響焊接質(zhì)量的局部空間內(nèi)的氣象條件：風(fēng)速、相對濕度和雨雪。溫度條件是指的焊件溫度而不是環(huán)境溫度。焊件溫度低于—20C，須采取有效防護措施的內(nèi)容來源于美國ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》第Ⅷ卷第一分卷。 對有沖擊試驗要求的焊件應(yīng)當(dāng)認真控制線能量，每條焊道的線能量都不高于評定合格數(shù)值。 ，焊接線能量與焊接接頭的沖擊韌性關(guān)系密切。所渭控制線能量是要求控制每條焊道的線能量都不允許超過評定合格的焊接工藝時的數(shù)值。焊條電弧焊時，在生產(chǎn)現(xiàn)場控制線能量難度很大，當(dāng)焊條頭長度一定時如果用測量一根焊條所熔敷焊縫金屬長度的辦法來控制線能量，是一個簡便有效措施。 采用錘擊消除殘余應(yīng)力時，第一層焊縫和蓋面層焊縫不宜錘擊。 錘擊會使焊縫金屬側(cè)向擴