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摘 要：本文针对压力容器Q345R中厚钢板的焊接工艺进行了具体的阐述。
关键词：压力容器 焊接工艺
一、前言
从原料到产品，要经过一系列物理的或化学的加工处理步骤，这一系列加工处理步骤称为过程，完成上述过程中物料的粉碎、混合、贮存、分离、传热、反应等操作所需要的设备称为过程设备。压力容器是用于过程工业各领域中受压设备的泛称。压力容器在生产技术领域中的应用十分广泛，如化工、炼油、轻工、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门，以及航空航天技术、能源技术、先进防御技术等高新技术领域。压力容器的主要组装工作就是焊接，保证强度、刚度、稳定性、耐久性和密封性。
二、焊接要求
1.Q345R的焊接性
焊接性是说明材料对焊接加工的适应性，用以衡量材料在一定的焊接工艺条件下获得优质接头的难易程度和该接头能否在使用条件下可靠地运行。金属材料的焊接性不仅与材料本身的固有性能有关，同时也与许多焊接工艺条件有关，在不同的焊接工艺条件下，同一材料具有不同的焊接性。
1.1工艺不当可能会产生如下缺陷：
1.1.1热影响区粗晶区脆化
1100℃以上区域形成粗晶区，出现魏氏组织降低热性；应控制线能量、采用多层多道焊、控制好层间温度。
1.1.2热应变脆化
C-Mn钢接头熔合线及Ac1的亚临界热影响区出现氮、碳原子聚集在位错周围，造成位错的钉扎作用，在熔合线出应力集中的作用下，使接头脆化。添加碳化物形成元素、焊后消应力处理可改善和恢复韧性，黑色金属焊接一般不需要预热，但厚板或厚壁管（δ>26mm时）可适当预热，预热温度为50-100℃。
1.1.3冷裂纹
焊接接头冷却到较低温度时（对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下）产生的焊接裂纹。
最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹——因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。冷裂纹的延迟时间不定，由几秒钟到几年不等。
1.2预防措施
1.2.1选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性
1.2.2减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水）
1.2.3避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度）
1.2.4降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等
1.2.5焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6小时左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
2.焊接方法比较
手工电弧焊 坡口准备及焊前清理要求不严格，受风影响小，焊工熟练程度高；
TIG焊 坡口准备及焊前清理要求不严格，受风影响大，焊工熟练程度高；
埋弧焊 坡口准备及焊前清理要求严格，受风影响小，焊工熟练程度低。
3.焊接材料
选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配。为了达到焊缝与母材的力学性能相等，選择焊材时应从母材的力学性能出发，而不是从化学成分出发选择与母材成分完全相同的焊接材料，因为焊缝金属的力学性能不仅决定于化学成分，还决定于金属的组织状态。在焊接条件下，焊缝金属冷却很快，完全脱离平衡状态，如果选用与母材相同成分的焊材，焊后的焊缝金属强度将升高，而塑性和韧性将下降，这对于焊接接头的抗裂性能和使用性能非常不利，因此，要求焊缝的合金元素低于母材的含量。
4.坡口形状和接头形式的选择
不同的坡口形状和接头形式焊接时会有不同的熔合比和冷却速度。例如Q345R钢不开坡口对接用埋弧焊，其熔合比大，从母材熔入焊缝金属的元素增多，这时宜采用合金成分低的H08A，则会因熔合比小，使焊缝的合金元素减少或强度偏低，此时应采用合金成分较高的焊丝H1OMn2与焊剂HJ431配合。
5.焊前预热、层间温度及焊后热处理
焊前预热有防止冷裂纹、降低焊缝和热影响区的冷却速度、减小内应力等重要作用。确定焊前是否需要预热要考虑以下几个方面因素：（1）施焊环境温度；（2）待焊件的板厚；（3）化学成分。
6.焊后加工工艺的要求
焊后要进行冷加工、热加工或热处理的焊件，应该考虑焊缝金属受到这些加工后，其力学性能的变化，对于焊后消除应力的热处理，焊缝的强度有所降低，这时应选用合金成分稍高的焊接材料。
7.结构因素的要求
对于厚板、拘束度大或冷裂倾向大的焊接结构，以及重要的产品，应选用低氢或高韧性的焊接材料，例如，厚板结构多层焊，第一层打底焊缝最易产生裂纹，这时应选用强度稍低，但塑性、韧性较好的低氢或超低氢焊接材料。
三、结论
焊接工艺是指导焊接生产的焊接技术文件，包括焊前准备、焊接工艺参数、过程控制和焊后清理等一系列措施，依据工艺评定的科学依据、结合一定的生产条件、实际经验、分析、总结制定出来，保证技术的先进性、经济合理性、可行性。
参考文献
[1]中国焊接学会编《焊接手册》、《焊接方法及设备》 北京 机械工业出版社 2001
[2]雷世明《焊接方法与设备》北京 机械工业出版社 2002
[3]金凤柱、王振家《焊接技术与操作技巧》北京 国防工业出版社 2007
[4]方洪渊《焊接结构学》北京 机械工业出版社 2010
[5]陈祝年《焊接工程师手册》北京 机械工业出版社 2010
[6]英若采主编《熔焊原理及金属材料焊接》北京 机械工业出版社 2010
[7]刘云龙主编《焊工技师手册》北京 机械工业出版社 2010
关键词：压力容器 焊接工艺
一、前言
从原料到产品，要经过一系列物理的或化学的加工处理步骤，这一系列加工处理步骤称为过程，完成上述过程中物料的粉碎、混合、贮存、分离、传热、反应等操作所需要的设备称为过程设备。压力容器是用于过程工业各领域中受压设备的泛称。压力容器在生产技术领域中的应用十分广泛，如化工、炼油、轻工、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门，以及航空航天技术、能源技术、先进防御技术等高新技术领域。压力容器的主要组装工作就是焊接，保证强度、刚度、稳定性、耐久性和密封性。
二、焊接要求
1.Q345R的焊接性
焊接性是说明材料对焊接加工的适应性，用以衡量材料在一定的焊接工艺条件下获得优质接头的难易程度和该接头能否在使用条件下可靠地运行。金属材料的焊接性不仅与材料本身的固有性能有关，同时也与许多焊接工艺条件有关，在不同的焊接工艺条件下，同一材料具有不同的焊接性。
1.1工艺不当可能会产生如下缺陷：
1.1.1热影响区粗晶区脆化
1100℃以上区域形成粗晶区，出现魏氏组织降低热性；应控制线能量、采用多层多道焊、控制好层间温度。
1.1.2热应变脆化
C-Mn钢接头熔合线及Ac1的亚临界热影响区出现氮、碳原子聚集在位错周围，造成位错的钉扎作用，在熔合线出应力集中的作用下，使接头脆化。添加碳化物形成元素、焊后消应力处理可改善和恢复韧性，黑色金属焊接一般不需要预热，但厚板或厚壁管（δ>26mm时）可适当预热，预热温度为50-100℃。
1.1.3冷裂纹
焊接接头冷却到较低温度时（对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下）产生的焊接裂纹。
最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹——因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。冷裂纹的延迟时间不定，由几秒钟到几年不等。
1.2预防措施
1.2.1选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性
1.2.2减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水）
1.2.3避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度）
1.2.4降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等
1.2.5焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6小时左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
2.焊接方法比较
手工电弧焊 坡口准备及焊前清理要求不严格，受风影响小，焊工熟练程度高；
TIG焊 坡口准备及焊前清理要求不严格，受风影响大，焊工熟练程度高；
埋弧焊 坡口准备及焊前清理要求严格，受风影响小，焊工熟练程度低。
3.焊接材料
选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配。为了达到焊缝与母材的力学性能相等，選择焊材时应从母材的力学性能出发，而不是从化学成分出发选择与母材成分完全相同的焊接材料，因为焊缝金属的力学性能不仅决定于化学成分，还决定于金属的组织状态。在焊接条件下，焊缝金属冷却很快，完全脱离平衡状态，如果选用与母材相同成分的焊材，焊后的焊缝金属强度将升高，而塑性和韧性将下降，这对于焊接接头的抗裂性能和使用性能非常不利，因此，要求焊缝的合金元素低于母材的含量。
4.坡口形状和接头形式的选择
不同的坡口形状和接头形式焊接时会有不同的熔合比和冷却速度。例如Q345R钢不开坡口对接用埋弧焊，其熔合比大，从母材熔入焊缝金属的元素增多，这时宜采用合金成分低的H08A，则会因熔合比小，使焊缝的合金元素减少或强度偏低，此时应采用合金成分较高的焊丝H1OMn2与焊剂HJ431配合。
5.焊前预热、层间温度及焊后热处理
焊前预热有防止冷裂纹、降低焊缝和热影响区的冷却速度、减小内应力等重要作用。确定焊前是否需要预热要考虑以下几个方面因素：（1）施焊环境温度；（2）待焊件的板厚；（3）化学成分。
6.焊后加工工艺的要求
焊后要进行冷加工、热加工或热处理的焊件，应该考虑焊缝金属受到这些加工后，其力学性能的变化，对于焊后消除应力的热处理，焊缝的强度有所降低，这时应选用合金成分稍高的焊接材料。
7.结构因素的要求
对于厚板、拘束度大或冷裂倾向大的焊接结构，以及重要的产品，应选用低氢或高韧性的焊接材料，例如，厚板结构多层焊，第一层打底焊缝最易产生裂纹，这时应选用强度稍低，但塑性、韧性较好的低氢或超低氢焊接材料。
三、结论
焊接工艺是指导焊接生产的焊接技术文件，包括焊前准备、焊接工艺参数、过程控制和焊后清理等一系列措施，依据工艺评定的科学依据、结合一定的生产条件、实际经验、分析、总结制定出来，保证技术的先进性、经济合理性、可行性。
参考文献
[1]中国焊接学会编《焊接手册》、《焊接方法及设备》 北京 机械工业出版社 2001
[2]雷世明《焊接方法与设备》北京 机械工业出版社 2002
[3]金凤柱、王振家《焊接技术与操作技巧》北京 国防工业出版社 2007
[4]方洪渊《焊接结构学》北京 机械工业出版社 2010
[5]陈祝年《焊接工程师手册》北京 机械工业出版社 2010
[6]英若采主编《熔焊原理及金属材料焊接》北京 机械工业出版社 2010
[7]刘云龙主编《焊工技师手册》北京 机械工业出版社 2010