【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 屈服強(qiáng)度（ N/m2） 抗拉強(qiáng)度（ N/m2） 伸長(zhǎng)率（ A%） 180176。彎曲試驗(yàn)彎曲直徑（ a≥35mm） 沖擊吸收能量（ KV2/J） ≤ 16mm 245 400— 520 25 d= ≥ 31 1636mm 235 400— 520 25 d= ≥ 31 3660mm 225 400— 520 25 d= ≥ 31 60100mm 205 390510 24 d=2a ≥ 31 表 20 鋼的化學(xué)成分 名稱 化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） 20 C Si Mn S P Cr Ni Cu ≤ ≤ ≤ 表 20 鋼的力學(xué)性能 名稱 力學(xué)性能 20 抗拉強(qiáng)度σ b （ MPa） 屈服強(qiáng)度σ s （ MPa） 伸長(zhǎng)率σ 5（ %） 斷面收縮率ψ （ %） 硬度 445 285 31 60 未熱處理，≤ 156HB 15 焊接材料的選 用及性能分析 壓力容器的焊接中經(jīng)常選用 H08MnA 焊絲、 J427 焊條和 HJ431 焊劑。其化學(xué)成份和力學(xué)性能見表 、表 、表 。 焊絲 H08MnA 是低碳結(jié)構(gòu)鋼鍍銅 埋弧焊絲， 配合焊劑 HJ43 HJ433 進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊 ， 焊縫具有優(yōu)良的力學(xué)性能 ， 適用于低碳鋼 ,低合金鋼的船舶、鍋爐、壓力容器結(jié)構(gòu)等的焊接 焊條 J427 是低氫鈉型藥皮碳鋼焊條，可進(jìn)行全位置焊接，焊縫金屬具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗裂性能，用于焊接較重要的碳鋼和低合金鋼。 [5] HJ431 焊劑是熔煉型高錳高硅低氨焊劑，焊接工藝性能良好，對(duì)焊接區(qū)輕微 銹跡不敏感；抗熱裂紋性能好，又一定的抗潮能力。 配合 H08MnA,H08Mn2Si等焊絲，可焊接低碳鋼及某些低合金鋼（ 16Mn15MnV） 結(jié)構(gòu)，如鍋爐、船舶、壓力容器等 。 表 各焊絲、焊條的化學(xué)成份 焊接 材料 化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） C Mn Si Cr Ni S P Cu H08MnA J427 表 各焊 絲焊條的力學(xué)性能 焊接材料 力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度（ MPa） 抗拉強(qiáng)度（ MPa） 延伸率（％） 沖擊值 J（ 0℃ ） H08MnA ≥330 410550 ≥22 ≥27 J427 ≥ 420 ≥ 330 ≥ 22 ≥ 27 16 表 HJ431 焊劑化學(xué)成份 焊接材料 HJ431 焊劑化學(xué)成份 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） HJ431 SiO2 MnO CaF2 MgO CaO A12O3 FeO S P 4044 3438 37 58 ≤6 ≤4 ≤ ≤ ≤ 鍋爐材 料的焊接性分析 焊接性能的好壞主要取決于它的化學(xué)組成。而其中影響最大的是碳元素，也就是說金屬含碳量的多少?zèng)Q定了它的可焊性。鋼中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影響程度一般都比碳小得多。鋼中含碳量增加，淬硬傾向就增大，塑性則下降，容易產(chǎn)生焊接裂紋。通常，把金屬材料在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的敏感性及焊接接頭區(qū)力學(xué)性能的變化作為評(píng)價(jià)材料可焊性的主要指標(biāo)。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把鋼中含碳量的多少作為判別鋼材焊接性的主要標(biāo)志。含碳量小于 %的低碳鋼和低合金鋼，塑性和沖擊韌性優(yōu)良，焊后的焊接接頭塑性和 沖擊韌性也很好。焊接時(shí)不需要預(yù)熱和焊后熱處理，焊接過程普通簡(jiǎn)便，因此具有良好的焊接性。隨著含碳量增加，大大增加焊接的裂紋傾向，所以，含碳量大于 %的鋼材不應(yīng)用于制造鍋爐、壓力容器的承壓元件。 由于碳的影響最為明顯，其他元素的影響可折合成碳的影響。碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式 為式 所示 ： W=W(C)+1/6[W(Mn)]+ 1/5[W(Cr)+W(Mo)+W(V)]+1/15[W(Ni)+W(Cu)] （ ） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 當(dāng) W%～ %時(shí)，鋼的焊接性良好 ，應(yīng)考慮預(yù)熱。 當(dāng) W=%～ %時(shí)，焊接性相對(duì)較差。 當(dāng) W%～ %時(shí)，焊接性很不好，必須預(yù)熱到較高溫度。 從計(jì)算結(jié)果看， Q245R 鋼缺口敏感度低，疲勞強(qiáng)度和裂紋傾向小，具有良好的焊接性而且價(jià)格低廉，常用于中低壓容器。 20 鋼材中 碳當(dāng)量 低，所以，通常情況下不會(huì)因焊接而引起嚴(yán)重硬化組織和淬硬組織。這種鋼的塑性和韌性優(yōu)良，焊接接頭的塑性和韌性也好。通常情況下，焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度和 17 后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，既整個(gè)焊接過程中不需要特殊的工藝措施。特殊情況下，進(jìn)行預(yù)熱后熱和熱 處理能更高的力學(xué)性能要求。 [6] 根據(jù) 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： GB713— 2021， Q245R 力學(xué)性能見表 。 表 Q245R 的力學(xué)性能和工藝性能 牌號(hào) 交貨狀態(tài) 鋼板厚度 /mm 拉伸實(shí)驗(yàn) 沖擊實(shí)驗(yàn) 彎曲實(shí)驗(yàn) 拉伸強(qiáng)度 （ N/mm2） 屈服 強(qiáng)度（ N/mm2） 伸長(zhǎng)率 A/% 溫度 /℃ V型沖擊功Akv/J 180176。 b=2a 不小于 不小于 Q245R 熱軋 控扎 或正火 3～ 15 400～ 520 245 25 31 d= 〉 16～ 36 235 〉 36～ 60 225 〉 60～ 100 390～ 510 205 24 d=2a 〉 100～ 150 380～ 500 185 20鋼 屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼 ,強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好。抗拉強(qiáng)度為 355～ 500MPa，伸長(zhǎng)率 ≥24% 。 一般用于制造受力不大而韌性要求高的 焊接結(jié)構(gòu)件。 本次 DZL29— — AⅡ鍋爐的設(shè)計(jì)要求， 在上述初選的基礎(chǔ)上綜合考慮其材料的焊接性、力學(xué)性能和 經(jīng)濟(jì)性 ，決定筒體選擇 Q245R，接管、集箱、下降管和煙管選用 20鋼。 [8] 18 第 3 章 鍋爐受壓元件焊接工藝評(píng)定及實(shí)驗(yàn) 焊接工藝評(píng)定意義 當(dāng)擬定焊接結(jié)構(gòu)制造工藝 —— 焊接工藝時(shí)，包括選擇焊接工藝方法及擬定全部工藝參數(shù)，這就是編制焊接工藝規(guī)程，都要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，即在焊縫施焊前，產(chǎn)品焊縫的焊接工藝規(guī)程應(yīng)該評(píng)定合格，即使焊制出來的接頭滿足所求性能。這是保證產(chǎn)品焊接質(zhì)量，也是保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要手段。工藝評(píng)定應(yīng)依據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，如《火力發(fā)電廠鍋爐、壓力容器焊接工藝評(píng)定規(guī)程》（ SD3401989），《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》（ JB47081992），《壓水堆核電廠核島機(jī)械設(shè)備焊接規(guī)范 碳鋼和低合金鋼的焊接工藝評(píng)定》等七項(xiàng)（ EJ/— ），《油氣管道焊接工藝評(píng)定方法》（ SY4052— 1992），《汽輪機(jī)焊接工藝評(píng)定》（ JB/T61351992），《鋼制件熔化焊工藝評(píng)定》等，有些行業(yè)將焊接工藝評(píng)定包含在焊接規(guī)范或規(guī)程中。各標(biāo)準(zhǔn)總的原則都是用所選定的焊接工藝方法和工藝參數(shù)，依標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊制試件，檢測(cè)接頭的各項(xiàng)性能，如拉伸、冷彎、沖擊、硬度及金相分析等，然后決定所定的工藝規(guī)程是否可行。 [7] 焊接工藝評(píng)定的項(xiàng)目 通常 是根據(jù)編制的“焊接工藝方案”的“焊接接頭匯總及技術(shù)措施表”得到焊接工藝評(píng)定的項(xiàng)目。 Ⅱ型鍋爐，采用單鍋筒縱置式布置，爐膛兩側(cè)布置有水冷壁，上端與鍋筒焊接，下端分別與左、右集箱焊接。后拱與鍋筒的空間布置 2 對(duì)流管束，管束上端與鍋筒焊接，下端與各集箱焊接。其主要評(píng)定受壓接頭為鍋筒的縱焊縫及環(huán)焊縫、接管與筒體，手孔、接管與集箱組合角焊縫、水冷壁管與集箱角焊縫、下降管與筒體或集箱角焊縫、集箱與鍋筒角焊縫及接管與法蘭的焊接。 焊接 工藝評(píng)定試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 工藝評(píng)定試件焊接 完成后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和射線、磁粉或著色檢測(cè)。合格 19 后，按焊接工藝評(píng)定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的要求，制備力學(xué)性能試樣、金相試樣。試件的檢驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)焊縫的形式而定。對(duì)接焊縫試件和試樣的檢驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目有外觀檢查、無損檢測(cè)和拉伸、彎曲試驗(yàn)。彎曲試樣分橫向和縱向兩種。橫向彎曲分面彎和背彎。當(dāng)接頭厚度大于等于 10mm時(shí)，可用 4橫向側(cè)彎試樣代替 2面彎和 2背彎試樣。當(dāng)試件焊縫兩側(cè)的母材之間或焊縫金屬和母材之間的彎曲性能有顯著差別時(shí)可改用縱向彎曲試驗(yàn)代替橫向彎曲試。縱向彎曲時(shí)只取面彎和背彎試樣各 2個(gè)；拉伸試驗(yàn)，試樣數(shù)量為 2個(gè)。產(chǎn)品技術(shù) 條件要求接頭作沖擊試驗(yàn)時(shí)，則工藝評(píng)定試件應(yīng)取焊縫和熱影響區(qū)沖擊試樣各 3個(gè)，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。 。外觀檢查、拉伸、冷彎和缺口沖擊韌度試驗(yàn)。 。外觀檢查、宏觀金相檢驗(yàn)。 。外觀檢查、表面滲透檢驗(yàn)，冷彎、化學(xué)成分分析。 。外觀檢查、表面著色檢查、表面層硬度測(cè)定、宏觀金相檢驗(yàn)、堆焊層化學(xué)成分分析。 。外觀檢查、錘擊試驗(yàn)或彎曲試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、宏觀金相檢驗(yàn)。[8] 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)方法 焊接工藝評(píng)定中使用的力學(xué)性能試 驗(yàn)方法包括拉伸、彎曲、缺口沖擊、扭轉(zhuǎn)和剪切試驗(yàn)等。 1. 拉伸試驗(yàn)。按 GB2651— 1989《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》和 GB2852— 1989《焊接及熔敷金屬拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行。 。按 GB2653— 1989《焊接接頭彎曲及壓扁實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行。 （缺口韌性試驗(yàn)）。按 GB2650— 1989《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行。 。宏觀試片受檢面經(jīng)機(jī)械加工和磨光后，選用適當(dāng)?shù)母g劑浸蝕，直至清楚地分辨出焊縫及熱影響區(qū)。 。耐蝕和耐磨堆焊層焊接工藝評(píng)定試樣表面，在焊 后狀態(tài)首先應(yīng)作著色檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法和程序按 GB150— 1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。如對(duì)一些特殊用途的產(chǎn)品以及耐磨堆焊層，要求作硬度試驗(yàn)的，可參照 GB1654— 1989《焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)方法》進(jìn)行。 20 。耐蝕和耐磨堆焊層焊接工藝評(píng)定試件，應(yīng)作化學(xué)成分分析。[9] 對(duì)于產(chǎn)品技術(shù)條件中明確規(guī)定耐蝕性要求的焊件，焊接工藝評(píng)定的試板還應(yīng)作晶間腐蝕試驗(yàn)。 焊后檢驗(yàn)合格，焊縫成形美觀、無外觀缺陷，進(jìn)行探傷未發(fā)現(xiàn)缺陷，即可進(jìn)行焊接工藝編制及生產(chǎn)。 焊接工藝評(píng)定報(bào)告 本評(píng)定按 JB4708－ 2021《焊接工藝 評(píng)定規(guī)程》的規(guī)定， — AⅡ型鍋爐 鍋筒 的焊接，具備評(píng)定程序和項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件規(guī)定的要求。 彎曲試驗(yàn)結(jié)果未發(fā)現(xiàn)裂紋 ,完全達(dá)到承壓設(shè) 備相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。根據(jù)— AⅡ型鍋爐 鍋筒 的焊接接頭 、焊接試件、制取并檢驗(yàn)試樣、測(cè)定性能，確認(rèn)試驗(yàn)記錄正確， 焊后對(duì)全部焊縫進(jìn)行外觀、著色和 X 射線等項(xiàng)檢驗(yàn)，無裂紋，滲漏、夾渣和超標(biāo)氣孔等缺陷。 評(píng)定結(jié)果為： 合格。焊接條件及工藝參數(shù)適用范圍按 工藝 指導(dǎo)書規(guī)定執(zhí)行 。 [10] 21 第 4 章 焊接工藝規(guī)程編制 不同的焊接方法有不同的 焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號(hào)、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(hào)（或牌號(hào)）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗(yàn)方法等等。 焊前準(zhǔn)備 。 可采用冷加工，也可采用熱加工，焊接坡口加工完成后應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)影響焊接質(zhì)量的局部缺陷應(yīng)予修整，發(fā) 現(xiàn)有裂紋、分層、夾渣等缺陷的應(yīng)清除干凈。 。 為了保證焊縫質(zhì)量，在焊接以前必須把坡口表面的油、 水 、銹 、污物、氧化皮 等雜質(zhì)清除干凈，范圍是焊縫兩側(cè)各 20～ 30mm，必須使坡口表面出現(xiàn)金屬光澤。 。 焊絲需作去油、除銹處理，焊條和焊劑按規(guī)定進(jìn)行烘干和保溫，焊劑除按技術(shù)要求烘干外還需作粗細(xì)二道篩子篩去過大過細(xì)的焊渣及焊屑后方能使用，堿性焊條領(lǐng)用必須用保溫筒。 [11] 焊接工藝設(shè)計(jì) 為了確保產(chǎn)品焊接質(zhì)量，在擬定其焊接工藝時(shí)，應(yīng)以防止接頭各區(qū)馬氏體組織和冷裂形成為基本出發(fā)點(diǎn)，采取控制線能 量、采用低氫的焊接材料、焊前預(yù)熱、保持層間溫度、進(jìn)行后熱或焊后作消氫處理 等工藝措施，從而確定合理的焊接工藝方案。 [12] 鍋筒縱環(huán)縫的焊接 。采用“ V”型坡口，坡口 型式及尺寸見圖 。組對(duì)前，清除坡口面 及坡口每側(cè) 50mm 范圍內(nèi)的毛刺、鐵銹、 圖 V 型坡口示意圖 22 氧化皮、渣等，直至露出金屬光澤。 。筒體內(nèi)