第五章压力容器焊接.ppt

第五章 过程设备用金属材料的焊接 调质钢主要是靠调质热处理强化。通过调质处理，可以充分地发挥合金元素的强化作用，因此在正火钢的基础上，只需添加少量合金元素就能通过淬火和回火来更有效地提高强度并保证韧性。 压力容器用各类普低钢的成分和性能如表5—2和表5—3所示。低碳调质钢的屈服极限为441～980MPa，在调质态供货和使用。其特点是含碳量更低，淬火组织为低碳马氏体，不仅强度高，并且兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质态进行焊接，焊后也不需再进行调质处理。这类钢由于强度高，主要用于中温高压设备。典型钢号有14MnMoV、14MnMoNbB等。 第五章 过程设备用金属材料的焊接 5.3.2 普低钢的焊接性 普低钢焊接中可能出现的问题，归纳起来主要有以下几点。 (1)焊缝金属中的热裂纹 普低钢由于含碳量低，且都含有对防热裂纹有利的Mn，故这类钢的热裂倾向均较小，一般不会产生热裂纹。但当钢的成分不均，偏析严重而使局部C、S、P含量过高，或焊接材料中S、P杂质偏高时，焊缝金属中有可能产生热裂纹。实际生产中曾经出现过这样的情况，后经严格限制S、P才得以防止。含Nb钢在电渣焊时易出现八字热裂纹。 第五章 过程设备用金属材料的焊接 (2)粗晶区脆化 在热影响区被加热至1100~C以上的粗晶区，是焊接接头的薄弱区。尤其在焊接线能量过大时，粗晶区将因晶粒过于粗大或出现魏氏体组织等而韧性降低；若焊接线．能量过小，粗晶区中的马氏体比例增大也会使韧性降低，对于含碳量较高的热轧钢尤其明显。 (3)冷裂纹 主要产生于热影响区，在碳当量高和板厚大时，冷裂纹倾向也大。此时需要采取降低扩散氢含量、预热和后热等措施防止冷裂纹的产生。 第五章 过程设备用金属材料的焊接 (4)再热裂纹 16MnR等热轧钢无再热裂纹倾向，但其他含Mo、V、Nb、Ti等元素的正火或调质钢，则有再热裂纹倾向。其中V的影响最大，同时含V、Mo时更为严重。这类钢在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度范围内加热。 普低钢由于品种多、成分和强度差异大，其焊接性差别也大，故上述问题存在的程度也就不同。低强度级的热轧普低钢，如16MnR等，其碳当量0．4％，可焊性良好，接近于低碳钢，一般不必采取其他工艺措施即可获得良好的焊接质量。强度较高的正火普低钢，碳当量0.4％～0.6％,其焊接性较差，淬硬和冷裂倾向较热轧钢大，同时还可能产生再热裂纹， 第五章 过程设备用金属材料的焊接 焊接时多要求在100～200℃下进行预热，或进行后热。低碳调质钢，如14MnMoNbB等，其碳当量0．6％，属焊接性差的钢，冷裂、再热裂倾向均存在。但由于淬火形成的是低碳马氏体组织，故其淬硬倾向并不比正火钢大。这类钢的主要问题是热影响区粗晶区的冷裂纹和韧性下降，以及热影响区最高温度低于Ac1，高于调质回火温度区域的软化和强度降低。 第五章 过程设备用金属材料的焊接 5．3．3 普低钢的焊接 (1)普低钢的焊接工艺要点 ①手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊和电渣焊等均适用于普低钢的焊接。其中电渣焊，适用于热轧或正火钢30mm以上厚板焊接，且焊后必须进行正火处理，以细化晶粒，提高性能。 ②焊条按等强度原则选择，大多使用碱性低氢焊条并充分烘干，焊前将坡口清理干净，采用短弧焊。目的在于减少氢的来源。 ③采取适当的焊接规范以控制焊接冷却速度。既要防止因焊接规范过小，冷却速度快， 增加热影响区淬硬的倾向；也要防止因焊接规范过大，冷却速度缓慢，使高温停留时间过长，晶粒严重长大。因此，对于有过热倾向而又有一定淬硬性的钢，可以用线能量小的规范，以减少高温停留时间，同时采用预热来减少过热区的淬硬性 第五章 过程设备用金属材料的焊接 ④焊前预热和焊后低温消氢处理相配合，防止强度级别较高的低合金钢产生冷裂纹。 ⑤尽量减小结构的刚性和装配应力。禁止强力组装，并采用合理的焊接顺序。 ⑥15MnVNR、18MnMbNbR等较高强度正火钢，焊后必须进行消除应力热处理，以减小焊接残余应力和改善组织。而其他钢种是否需焊后热处理，可按图样要求确定。 ⑦正火和调质钢均存在热影响区淬硬和冷裂倾向，但两者在工艺措施上却有所不同；正火钢采用的线能量较大，预热温度较高；而调质钢采用的线能量和预热温度均相对较低，目的是保证调质钢具有足够的冷却速度，以便形成低碳马氏体。另外，调质钢的焊后热处理温度必须低于调质时的回火温度 。 第五章 过程设备用金属材料的焊接 (2)受压壳体常用普低钢的焊接 普低钢的强度差别大，由下列几种钢的焊接，可以看出不同强度级别钢的焊接性及其工艺的差别