壓力容器用焊接材料選用原則

摘要：焊縫是壓力容器上最薄弱的部分，如何保證焊縫質(zhì)量是壓力容器設(shè)計中非常關(guān)心的問題，這其中不同鋼材的焊接材料的合理選用是一個關(guān)鍵因素。本文圍繞公司壓力容器的設(shè)計，從化學成分、力學性能、焊接性能等方面出發(fā)，探討了不同材質(zhì)的壓力容器設(shè)計中所使用焊接材料的選用問題。

關(guān)鍵詞：壓力容器;焊接材料;成分;強度;預(yù)熱溫度

一、前言

焊接是壓力容器制造中的非常重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)不同的設(shè)備材料選擇焊接材料是保證設(shè)備安全、焊接質(zhì)量的一個重要的前提條件。壓力容器是具有爆炸危險的特種設(shè)備，焊縫是壓力容器上最薄弱的部分，制造壓力容器用焊接材料應(yīng)比普通產(chǎn)品用焊接材料有更高的專門技術(shù)要求。

二、各種材料組合的焊接材料選用

1.低碳鋼、低合金高強度鋼之間的焊接材料選用

（1）低碳鋼、低合金高強度鋼的焊接應(yīng)按鋼材的抗拉強度等級選用相應(yīng)強度等級的焊接材料，焊接接頭的抗拉強度應(yīng)不低于母材標準規(guī)定的抗拉強度下限值。

（2）焊接接頭的抗拉強度不僅取決于熔敷金屬的抗拉強度，而且更大程度上受母材強度以及坡口截面尺寸的影響。因此，為改善接頭的抗裂性能和焊接工藝性能，允許在滿足第（1）條的前提下，選用熔敷金屬公稱抗拉強度比母材低10～30MPa，甚至低一級的焊條。

（3）對焊接接頭的韌性及抗裂性有較高或特殊要求時，應(yīng)選用具有下列特性的低氫焊條：

① 熔敷金屬沖擊功較高，或在較低溫度下具有較高沖擊功;

②焊條的藥皮含水量或熔敷金屬的擴散氫含量比一般標準要求更低的超低氫焊條。

（4）設(shè)計中常用的各種強度級別鋼材的手工電弧焊焊條應(yīng)根據(jù)接頭的性能和工藝要求按表1選用。焊接時，應(yīng)根據(jù)厚度、接頭的拘束程度、環(huán)境、氣溫等條件確定預(yù)熱溫度。

（8）不同強度級別的低碳鋼、低合金高強度鋼之間的異種鋼焊接材料選用

不同強度級別的低碳鋼、低合金高強度鋼之間的異種鋼焊接，一般要求焊接接頭的強度應(yīng)不低于強度較低一側(cè)母材標準規(guī)定的抗拉強度下限值，而接頭的塑性、韌性應(yīng)不低于強度較高而塑性、韌性較差一側(cè)的母材。

2.奧氏體不銹鋼之間的焊接材料選用

（1）奧氏體不銹鋼的焊接材料選用應(yīng)保證熔敷金屬的Cr、Ni、Mo或Cu等主要合金元素的含量不低于母材標準規(guī)定的下限值。

（2）對于有防止晶間腐蝕要求的焊接接頭，應(yīng)采用熔敷金屬中含有穩(wěn)定化學元素Nb（氬弧焊時可含Ti），或保證熔敷金屬含碳量小于等于0.04%的焊接材料。

（3）奧氏體不銹鋼的手工電弧焊，推薦采用電弧穩(wěn)定、飛濺少、成型好、且脫渣容易的鈦鈣型酸性焊條，而低氫堿性焊條由于工藝性能較差，僅用于深坡口、低溫（≤-196℃）等有限場合。

常用奧氏體不銹鋼手工電弧焊焊條應(yīng)按表3選用。

四、結(jié)論

壓力容器焊接材料的合理選用是保證壓力容器安全的一個關(guān)鍵因素，在選擇焊接材料時，要嚴格遵守化學成分、力學性能匹配的原則。不同鋼號的碳素鋼、低合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證力學性能。推薦采用與強度級別較低的母材匹配的焊接材料。碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證抗裂性能和力學性能。推薦采用鉻鎳含量較奧氏體高合金鋼母材高的焊接材料。

參考文獻：

1.GB/T150.1～150.4-2011《壓力容器》

2.HG/T20581-2011《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》

3.王為國 等《承壓設(shè)備用中外焊接材料標準對比研究》

作者簡介：

錢媛（1980-）女，漢，遼寧盤錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學歷，現(xiàn)從事化工設(shè)備與機械設(shè)計工作。