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压力容器焊缝?冷裂收的形成机理和防治方法

钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布，所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。

1、钢种的淬硬倾向。在焊接条件下，近缝区的加热温度很高，使奥氏体晶粒发生产重长大，当快速冷却时，粗大的奥氏体将转变为粗大的马氏体，硬度很高，性能很脆，对裂纹和氢脆的敏***很强。

在应力和热力不平衡的条件下，空位和位错都会发生移动和聚集，当它们的浓度达到一定的临界值后，就会形成裂纹源。在应力的继续作用下，会扩展而形成宏观的裂纹。

2、氢的作用

氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一，并有延迟的特征。

焊接时有大量的氢溶解在溶池中，在随后的冷却和凝固过程中，由于溶解度的急剧降低，因冷却很快，使氢来不及逸出而保留在焊缝金属中，使焊缝中的氢处于过饱和状态。

氢在奥氏体中的扩散速度较小，因而在熔合线附近就形成了富氢地带。氢便以过饱和状态残留在马氏体中，使马氏体更加脆化，也可能产生根部裂纹或焊趾裂纹。

3、焊接接头的应力状态

1.不均匀加热及冷却过程中产生的热应力 在应力的作用下，会引起氢的聚集诱发氢致裂纹。

2.金属相变时产生的***应力 相变应力会降低冷裂倾向

3.拘束应力钢种淬硬之后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的作用下产生了裂纹。

压力容器焊接变形与控制对策 金属焊接的环境通常温度较高，母材在高温环境中很容易产生形变现象，从而导致压力容器产生变形问题，影响到压力容器的正常使用。在高温环境下，母材的物理与化学性能都产生了极大的改变，比如受力性能与耐腐蚀性，这些变化会直接导致压力容器的性能产生变化，达不到设计要求与标准，焊接工艺与环境会直接影响制造出的压力容器的质量与安全性能，是生产压力容器的成本控制关键，决定着压力容器的生产效率。为了控制压力容器焊接变形，我们需要慎重选择其焊接工艺，根据压力容器的焊接顺序与技术参数选择合适的焊接工艺与方法，严格按照焊接要求的环境对母材进行相关的处理。基于压力容器的制造过程中仍可能出现不可控的焊接变形问题，必须提前对不同焊接情况进行变形分析，预先制定不同类型的控制措施。如果压力容器体积较大，必须首先对压力容器进行焊接组装，保证整体与各部分受力均匀，遵循对称焊接的规则，按照合理的顺序进行焊接操作。使金属或合金的强度、硬度和脆性提高(3)遗传脆化:一些调质钢焊接HAZ粗晶区非平衡***，在经二次热循环之后在奥氏体边界出现等轴晶。如果压力容器的焊接是多组情况，必须在焊接过程中根据母材的不同预留合适的收缩量，防止焊接完毕的组件出现收缩问题，从而导致主体发生变形。另外，在压力容器焊接的过程中应采取相应的措施***形变，利用以往的焊接经验，在容易发生变形的位置进行方向的处理，科学地抵消后续的焊接变形，将压力容器焊接变形机率控制在较低的范围内。

奥氏体- 铁素体双相钢容器强制性要求

1. 压力容器受压元件所用钢板，应当采用炉外精炼工艺。[TSG 21-2016 p6

2.2.1.1]

2. 需对其焊接接头表面进行磁粉(MT)或者渗透检测(PT)。[TSG 21-2016

p24 3.2.10.2.2.4(4)]

3. 受压元件用铁素体-奥氏体双相钢板，使用温度下限为-20℃。[GB/T

150.2-2011 p48 4.2.6]

4. 高合金钢钢锻件均应由炉外精炼的钢锻制而成。[GB/T 150.2-2011 p61

6.2.2]

5. 用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级。[GB/T

150.2-2011 p61 6.2.3]

6. S21953、S22253、S22053 钢锻件使用温度下限为-20℃。[GB/T

150.2-2011 p61 6.2.4]

7. 各钢号螺柱用毛坯应进行拉伸试验，试验要求和结果符合 GB/T 1220 的

规定。[GB/T 150.2-2011 p67 7.2.2]

8. 容器焊缝表面不得有咬边。[GB/T 150.4-2011 p329 7.3.4]

9. 焊接接头一般不进行焊后热处理。[GB/T 150.4-2011 p332 8.2.5]

10. 奥氏体-铁素体不锈钢及其配套锻件的焊接接头厚度＞16mm 者，其 A、B

类焊接接头应进行 100%无损检测(RT/UT)，C、D、E 类焊接接头表面应

进行磁粉或渗透检测。[GB/T 150.4-2011 p335 10.3.1 p336 10.4]

11. 钢材厚度＞20mm 时，其对接和角接接头表面应进行磁粉或渗透检测。

关于焊接试件的规定

1. 制备产品焊接试件的压力容器：[TSG 21-2016 p21 3.2.4.1][GB/T

150.4-2011 p333 9.1.1.1]

(1)碳钢、低合金钢制低温容器

(2)材料标准抗拉强度下限值大于 540MPa 的低合金钢制压力容器

(3)盛装极度或者高度危害介质的压力容器

2. 有热处理要求的压力容器，产品焊接试件应当同压力容器一起热处理。

[TSG 21-2016 p37 4.2.2.2][GB/T 150.4-2011 p333 9.1.2.3]

3. 制造过程中，通过热处理改善或者***材料性能的容器，有 A 类(不包括

球封与圆筒连接的 A 类接头)纵向焊接接头时，应逐台制备产品焊接试件。

[GB/T 150.4-2011 p333 9.1.1.1]

4. 先拼板后成形的封头，若需制备热处理试件，则应先制备焊接试件，热处

理试件在焊接试件上截取。