【文章內(nèi)容簡介】 屈服強(qiáng)度（ N/m2） 抗拉強(qiáng)度（ N/m2） 伸長率（ 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決定了它的可焊性。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)性能的變化作為評價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。焊接時不需要預(yù)熱和焊后熱處理，焊接過程普通簡便，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，鋼的焊接性良好 ，應(yīng)考慮預(yù)熱。 當(dāng) W=%～ %時，焊接性相對較差。 當(dāng) W%～ %時，焊接性很不好，必須預(yù)熱到較高溫度。 從計算結(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 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?？估瓘?qiáng)度為 355～ 500MPa，伸長率 ≥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定及實(shí)驗(yàn) 焊接工藝評定意義 當(dāng)擬定焊接結(jié)構(gòu)制造工藝 —— 焊接工藝時，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。工藝評定應(yīng)依據(jù)國家和行業(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定規(guī)程》（ SD3401989），《鋼制壓力容器焊接工藝評定》（ 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定》等七項(xiàng)（ EJ/— ），《油氣管道焊接工藝評定方法》（ SY4052— 1992），《汽輪機(jī)焊接工藝評定》（ JB/T61351992），《鋼制件熔化焊工藝評定》等，有些行業(yè)將焊接工藝評定包含在焊接規(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 對流管束，管束上端與鍋筒焊接，下端與各集箱焊接。其主要評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 工藝評定試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 工藝評定試件焊接 完成后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和射線、磁粉或著色檢測。合格 19 后，按焊接工藝評定有關(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，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可改用縱向彎曲試驗(yàn)代替橫向彎曲試。縱向彎曲時只取面彎和背彎試樣各 2個；拉伸試驗(yàn)，試樣數(shù)量為 2個。產(chǎn)品技術(shù) 條件要求接頭作沖擊試驗(yàn)時，則工藝評定試件應(yīng)取焊縫和熱影響區(qū)沖擊試樣各 3個，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] 焊接工藝評定試驗(yàn)方法 焊接工藝評定中使用的力學(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定試件，應(yīng)作化學(xué)成分分析。[9] 對于產(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)。 焊接工藝評定報告 本評定按 JB4708－ 2021《焊接工藝 評定規(guī)程》的規(guī)定， — AⅡ型鍋爐 鍋筒 的焊接，具備評定程序和項(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、測定性能，確認(rèn)試驗(yàn)記錄正確， 焊后對全部焊縫進(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、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（或牌號）、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 為了確保產(chǎn)品焊接質(zhì)量，在擬定其焊接工藝時，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)