压力容器焊接接头设计.pdf

60?焊接质量控制与管理?
焊接技术第34卷第3期2005年6月
文章编号:1002-025X(2005)03-0060-02
压力容器焊接接头设计
刘速志
(太原锅炉集阳有限公可,山西太原(034021)
摘要:压力容器做裂的原因多为焊按质量低劣,论述」『焊维结构设计基础、焊缝应力计算、焊按按头设计中应汴意的问题
关键词:焊接接头设计;焊缝裂纹;焊条电弧焊;埋弧焊
中图分类号:TG457.5
文献标识码:B
导致压力容器破坏的原?大部分足焊缝质址低劣。上:世求钻沚放孔等。焊接工艺规程按图样要求利评定合格的焊接工
纪70年代,英国曾对力谷器的破坏进行词查,84.2%~89.3%艺制定。图样的坡口应当合准确。
的当原因是焊裂纹的产生,近年米,我国对片力容器当1.2焊接坡凵的形状和人寸取决于材料和焊接T.艺
故也作过调研,因焊発裂纹(长期使用中疲芳裂纹)占总数
焊接不同材料,焊錙坡凵的形状和八寸也有差异。如低碳
37.5%,错用材料占25%。提压力容器焊接质量足确保压力钢由于对焊接热不敏感,可用尚热输入焊接工艺参数,坡门截
容器安全运行的重要环节
面应人些。而焊接铬不锈钢时,坡凵截面应小些,因该材料
对焊接热敏感,应采用低热输入焊接,并且要避焊接热量的
1影响焊接质量的因素
多次作用。焊缝坡口的形状和尺小与焊接方法有关。焊条电弧
1.11设计素
炸山于熔深较浅,6mm以上的钢板就需开V形坡1;而埋弧
设计人员往往只注意焊条、州丝、焊剂和对接炸缝系数。熔深人,20mm以ド的创板可以不开坡1。又如焊条电弧焊与
设计院除特姝工況(疲劳、低温、大的温度梯度、毒性度气体保护焊相比,前者的坡凵角度大些,这是因为焊条的直.径
危害介质等)对壳体焊作说叨外,一般只画节点图或标注较粗,焊表阿覆盖较戸的燦渣层,较大的坡凵能使焊条仲入
接结构序号,不作是否炸透或檢驗要求等说明,忽略了接坡∏底部,使于脱灒。气体保护焊焊鏠表面无熔淞,焊丝且径
管与壳体焊缝形式、ル何尺寸等,对焊接工艺缺乏了解。
较细,故可采用角度较小的坡门。熔化极气体保护电弧焊的
某氮肥厂氮合成塔图样对接焊的设计如图1a所示(合成形坡山一般为45~50°,而焊条电弧焊V形?大于60°。另外,
塔外売设计床カp=15.7MPa,=200℃,の1200mmx76(16+焊発坡凵形式和人小的选用,还与制造厂的加工能力有关
10x6)mm多层卷板,技术要求栏注明:焊接材料J507,焊丝V,X形坡口,半自动切割机即可制备。其特点足填充金属较
IOMn2,HJ431)。
多,焊接效率较低。U形坡门与V形坡口相比,坡口容积较小
从图1看焊条电弧焊和埋弧焊些形式和尺す一样。实际U形坡的側面斜度取决于焊接方法,焊条电弧焊和熔化极气
岸接工艺不同对坡口形式和尺小影响很大。当容器壁厚δ≥76体保护焊可取2°-5°,埋弧焊在5~10°范内。
mm时,U,V形坡口双雨焊如图1b所示,U,V形坡口正雨埋1.3严格焊接工艺,提高焊工焊接水平
弧焊,背面焊条电弧焊如图lc所小。
1.4制造应イ全过程的质量保证体系
要求炸工持述上时,在規定部位打上焊工钢印。焊材应保
在相对湿度>60%的库里。施工环境:焊条电弧焊时风速
いなそ”い子10mて体供护m,对温度:、当天
不施焊。焊接⊥艺:按《压力容器焊接⊥艺评定》进行⊥艺评
定;焊按工艺规爬应按图样要求和评定合格的焊接⊥艺制定。
6(16+I0
16(16+10x6
76(16+10
焊外观不容许有裂纹、夹渣、气扎、弧坑、熔渣等。焊前预
(a)筒体对接焊简图
(b)双面焊条电弧焊
(c)正面埋弧焊,
背面焊条电弧焊
热:施焊处100mm范同内预热到15℃左右;焊件温度低于0℃
1筒体对爆简(焊接方法不同
吋必须预热。质牡保证体系的每个环节都要有文字记录
另外,对多层包扎高爪容器特别强调:内筒A类焊缝全焊
透:焊后做消除残余应力热处理;外观检查合格后进行100%2焊缝结构设计
的RT或UT检验,外表面进行机加工或修磨平滑。层板包扎前2.1焊缝结构设计基础:焊缝的设让足在等强度的基础:,
应清除铁锈、汕污利影响贴合的杂物;下层包扎前将前一?层C即焊発与相邻的母材員有相同的强度。焊缝尺寸一般不需要使
类焊缝修磨平滑,各层C类焊均应错开,每层包扎按图样要用人于规范图中所示尺寸
2.2焊应力计算
以日:020042AcademicJournalElectronicPublishin2.2.Pカ计算的假設eserved.htp/www.cabinet
Welding Tlechnology Vol 34
3Jun.2005
?焊接质量控制与管理?61
(1)焊缝曲度按作用在焊缝最大高度截阳积上.的成力进
行计算,“般不考虑残余应力对戦性强度的影啊
G6 BC MT
2)岸缝最人高度截面积:F=hxL1、式中:L为岸缝有效
长度,ル=Iーh,1为焊缝个长,h为焊缝度(焊余高及角焊
的少牡嫆深不计)。
图3焊鎖标法示意图
(3)焊接区网材找荷分布相等,整个焊接接头的载荷分抒也不同。美同ASME规范应力分析篇提出:不受外找的接
布相同。
头、仪表接管、檢孔等均可采加部分焊透或填角焊缝。我国
2.2.2焊接接头的应力计算
的压力容器焊接工艺参数在这方闻尤明确规定。某设计院的「
具体计算可根据母材实际状況(材质、相关尺寸、说类容器图样中接管N1,NM2,M,M,Ns育径分別为250,50,
等)及有关应力计算公式进行。
2(00,25,20mm,按管与筒体焊缝见图4。
2.3焊缝结构设计
2.3.1烨鏠坡及间隙対焊缝质量们直接影响,因此,应提
高坡口八小的精度。图样上焊接接头的形式可采用序サ、标
准代号、节点图3种表示方法中的任意?种,若ネ用前2种和方
式,则必须注明标准号及名称。
某设计院Ⅲ类容器糾样上技术要求栏中:焊接材料
E5015;对接焊缝代号标進:见节点图。但装图中并未见对
接焊缝详图,只在部件图中有受瓜元件边缘加工图,如图2a。
正确的做法应在装配图中分别画出环焊缝、纵焊発详细节点
图4接管与体焊鎰
图,如图2b,c。坡人す不定繁、制造厂照图施工难以保证
这种焊缝结构对徐小的接管,尤其对25mmx3mm接管
焊接质牡。
是很不合适的。因为筒体与接管相差4倍,填角焊缝高10mm
2.3.2接管与筒体的焊接
焊余商6mm,熔敷属过多,使接管产生过热,产生应力集
中。另外,从焊缝设计等强度角度米讲,也不需要这种结构。
3结论
乐力容器的接质量是个系统T程,在中崎设计、制
造2个独立体系。只有设计、制造质量同时抓才行。设计者应
(a)坡口
(b)环焊继
(c)纵焊
学习了解制造、焊接方知识,以便根据不同材料、不同焊
图2对接焊
接工艺设计出合理的焊缝坡口形式。另外,对焊工要求、炸
接T艺规定、焊接材料保管、施焊环境、焊前预热、焊缝外
关国ASME规范认为,接管设计应最大限度地降低应力集
观检查等方面必须何全面的质量保证体系
中。最交全的容器是各部分部共有最低的总应力(一次应力
对不受外力的温度计、液而计、仪表、俭查孔等接佇与
加应力集中等),而不