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[摘要]：钢制压力容器焊接是一种比较常见的现象，如何更好的做好焊接工艺，防止问题的出现，本文将讨论钢制压力容器焊接防止措施。
[关键词]：钢制压力容器 焊接 防止措施
中图分类号：TF546.3+2 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）35- 0378-01
前言
压力容器主要制造方法就是焊接，是典型的焊接结构，压力容器各部件制造过程中冷弯、冷卷、冷校、冷冲、热冲压和热卷成型等各个方面都要求压力容器用钢要有很好的变形能力。所以焊接质量直接关系到设备的质量。但是如果压力容器一旦由某些原因而发生脆性断裂时，裂纹扩展的速度接近于V型缺口冲击试样受冲击力作用而断裂，压力容器部件在特定条件下如冷变形度超多5%，则应该在进行下道工序前做一次回火处理。从材料方面讲，钢材的缺口冲击韧度越高，焊接结构抗脆断的能力愈高，即抗裂纹扩展的能力愈强。
一、压力容器的焊接接头分类
压力容器受压元件之间的焊接接头可以分成四类，一是圆筒部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，属A类焊接接头。二是壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，属B类焊接接头，三是平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，属C类焊接接头。四是接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，这类焊接接属D类焊接接头
常用焊接接头的形式有三种形式。对接接头、角接接头和T字形接头、搭接接头。对接接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或同一弧面内进行焊接的接头。这类接头的特点表现受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容易得到保证。常应用于最常用的焊接结构形式。
角接接头与T型接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成某一角度进行焊接的接头。两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T型接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝。这类机构的特点是结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中比较严重，且焊接质量也不易得到保证。主要应用于某些特殊部位：接管、法兰、夹套、管板和凸缘的焊接等。
搭接接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面相互平行，进行焊接的接头。这类结构的特点属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不连续，承载后接头部位受力情况较差。主要应用于加强圈与壳体、支座垫板与器壁以及凸缘与容器的焊接。
二、压力容器裂纹的防止措施
1.热裂纹形的防止措施。热裂纹包括结晶裂纹和液化裂纹。液化裂纹是在紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下生成的裂纹。结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，该焊缝金属是沿初次结晶晶界的开裂形成。当压力容器在焊接时，熔池在电弧热的作用下形成相当高的温度，达到热膨胀状况，而母材却没有自由收缩，这样就形成高温的熔池受到一定的压力。而当熔池开始冷却时以半融化的母材为晶核开始处结晶。最先结晶的是纯度较高的的合金。最后凝固的是低熔点共晶体。而低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。防止措施有，一是对于直边不开坡口的对接接头，加大接缝间隙至4_5mm，这样可在较小的焊接电流下完成全焊头的焊缝。二是对需用大规范埋弧焊的钢板进行筛选，采用S、P含量较低的钢板。三是对接焊缝开成V形坡口，采用低规范多道埋弧自动焊。
2.冷裂纹形成的防止措施。冷裂纹形成是焊接过程中，是因为焊件局部不均匀受热，焊缝在冷却过程中受到很大的拉应力，由于钢铁强度低，400℃以下基本无塑性，当拉应力超过此时钢铁的抗拉强度时，也就会发生焊缝冷裂纹。当焊缝中存在白口钢铁时白口铸铁的收缩率（2.3%）比灰铸铁的收缩率（1.26%）大，这样就会出现焊缝更易出现冷裂纹，尤其是在焊缝强大大于母材时导致冷却过程中母材牵制不住焊缝的收缩，结果在结合处母材被撕裂现象。防止的措施：一是控制近缝区的冷却速度，目的是使之不易形成淬硬组织。二是将工件预热（降低冷却速度）。三是建立低氢的焊接条件。冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。
3.再热裂纹的防止措施。在一定温度范围，焊后焊件内再次加热（消除应力热处理或其它加熱过程）而形成的裂纹称为再热裂纹。那么在做焊后，做好热处理，需要严格控制升、降温速度，达到保证材料 内、外温差保持在规定范围内。具体措施应该是先预热。 预热温度为200～450℃。假设焊后能及时后热，可适当降低预热温度。如我们常焊接的18MnMoNb钢焊后在180℃热处理2h，预热温度可降低至180℃。其次是选用对这种裂纹不敏感的材料制造压力容器。减少焊接应力， 合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。也可以选用无再热裂纹倾向的钢，如Mn钢、Mn-Mo钢、Mn-Ni-Mo钢。最后是用低强度焊缝， 目的是使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力的效果。
参考文献：
[1]李帆；刘云霞；奉毅；；影响CNG钢瓶安全的因素及预防措施[A]；中国土木工程学会城市燃气分会输配专业委员会2007年会论文集[C]；2007年
[2]索斌；宋欣；张嘉振；；拉压载荷对疲劳裂纹扩展影响的有限元分析[J]；机械工程师；2007年01期.
[关键词]：钢制压力容器 焊接 防止措施
中图分类号：TF546.3+2 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）35- 0378-01
前言
压力容器主要制造方法就是焊接，是典型的焊接结构，压力容器各部件制造过程中冷弯、冷卷、冷校、冷冲、热冲压和热卷成型等各个方面都要求压力容器用钢要有很好的变形能力。所以焊接质量直接关系到设备的质量。但是如果压力容器一旦由某些原因而发生脆性断裂时，裂纹扩展的速度接近于V型缺口冲击试样受冲击力作用而断裂，压力容器部件在特定条件下如冷变形度超多5%，则应该在进行下道工序前做一次回火处理。从材料方面讲，钢材的缺口冲击韧度越高，焊接结构抗脆断的能力愈高，即抗裂纹扩展的能力愈强。
一、压力容器的焊接接头分类
压力容器受压元件之间的焊接接头可以分成四类，一是圆筒部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，属A类焊接接头。二是壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，属B类焊接接头，三是平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，属C类焊接接头。四是接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，这类焊接接属D类焊接接头
常用焊接接头的形式有三种形式。对接接头、角接接头和T字形接头、搭接接头。对接接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或同一弧面内进行焊接的接头。这类接头的特点表现受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容易得到保证。常应用于最常用的焊接结构形式。
角接接头与T型接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成某一角度进行焊接的接头。两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T型接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝。这类机构的特点是结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中比较严重，且焊接质量也不易得到保证。主要应用于某些特殊部位：接管、法兰、夹套、管板和凸缘的焊接等。
搭接接头的结构形式是两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面相互平行，进行焊接的接头。这类结构的特点属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不连续，承载后接头部位受力情况较差。主要应用于加强圈与壳体、支座垫板与器壁以及凸缘与容器的焊接。
二、压力容器裂纹的防止措施
1.热裂纹形的防止措施。热裂纹包括结晶裂纹和液化裂纹。液化裂纹是在紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下生成的裂纹。结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，该焊缝金属是沿初次结晶晶界的开裂形成。当压力容器在焊接时，熔池在电弧热的作用下形成相当高的温度，达到热膨胀状况，而母材却没有自由收缩，这样就形成高温的熔池受到一定的压力。而当熔池开始冷却时以半融化的母材为晶核开始处结晶。最先结晶的是纯度较高的的合金。最后凝固的是低熔点共晶体。而低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。防止措施有，一是对于直边不开坡口的对接接头，加大接缝间隙至4_5mm，这样可在较小的焊接电流下完成全焊头的焊缝。二是对需用大规范埋弧焊的钢板进行筛选，采用S、P含量较低的钢板。三是对接焊缝开成V形坡口，采用低规范多道埋弧自动焊。
2.冷裂纹形成的防止措施。冷裂纹形成是焊接过程中，是因为焊件局部不均匀受热，焊缝在冷却过程中受到很大的拉应力，由于钢铁强度低，400℃以下基本无塑性，当拉应力超过此时钢铁的抗拉强度时，也就会发生焊缝冷裂纹。当焊缝中存在白口钢铁时白口铸铁的收缩率（2.3%）比灰铸铁的收缩率（1.26%）大，这样就会出现焊缝更易出现冷裂纹，尤其是在焊缝强大大于母材时导致冷却过程中母材牵制不住焊缝的收缩，结果在结合处母材被撕裂现象。防止的措施：一是控制近缝区的冷却速度，目的是使之不易形成淬硬组织。二是将工件预热（降低冷却速度）。三是建立低氢的焊接条件。冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。
3.再热裂纹的防止措施。在一定温度范围，焊后焊件内再次加热（消除应力热处理或其它加熱过程）而形成的裂纹称为再热裂纹。那么在做焊后，做好热处理，需要严格控制升、降温速度，达到保证材料 内、外温差保持在规定范围内。具体措施应该是先预热。 预热温度为200～450℃。假设焊后能及时后热，可适当降低预热温度。如我们常焊接的18MnMoNb钢焊后在180℃热处理2h，预热温度可降低至180℃。其次是选用对这种裂纹不敏感的材料制造压力容器。减少焊接应力， 合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。也可以选用无再热裂纹倾向的钢，如Mn钢、Mn-Mo钢、Mn-Ni-Mo钢。最后是用低强度焊缝， 目的是使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力的效果。
参考文献：
[1]李帆；刘云霞；奉毅；；影响CNG钢瓶安全的因素及预防措施[A]；中国土木工程学会城市燃气分会输配专业委员会2007年会论文集[C]；2007年
[2]索斌；宋欣；张嘉振；；拉压载荷对疲劳裂纹扩展影响的有限元分析[J]；机械工程师；2007年01期.