压力容器用焊接材料选用原则

摘 要：焊缝是压力容器上最薄弱的部分，如何保证焊缝质量是压力容器设计中非常关心的问题，这其中不同钢材的焊接材料的合理选用是一个关键因素。本文围绕公司压力容器的设计，从化学成分、力学性能、焊接性能等方面出发，探讨了不同材质的压力容器设计中所使用焊接材料的选用问题。

关键词：压力容器 焊接材料 成分 强度 预热温度

1.前言

焊接是压力容器制造中的非常重要的环节，根据不同的设备材料选择焊接材料是保证设备安全、焊接质量的一个重要的前提条件。压力容器是具有爆炸危险的特种设备，焊缝是压力容器上最薄弱的部分，制造压力容器用焊接材料应比普通产品用焊接材料有更高的专门技术要求。

2.各种材料组合的焊接材料选用

2.1.低碳钢、低合金高强度钢之间的焊接材料选用

2.1.1.低碳钢、低合金高强度钢的焊接应按钢材的抗拉强度等级选用相应强度等级的焊接材料，焊接接头的抗拉强度应不低于母材标准规定的抗拉强度下限值。

2.1.2.焊接接头的抗拉强度不仅取决于熔敷金属的抗拉强度，而且更大程度上受母材强度以及坡口截面尺寸的影响。因此，为改善接头的抗裂性能和焊接工艺性能，允许在满足第（1）条的前提下，选用熔敷金属公称抗拉强度比母材低10～30MPa，甚至低一级的焊条。

2.1.3.对焊接接头的韧性及抗裂性有较高或特殊要求时，应选用具有下列特性的低氢焊条：

2.1.3.（1）熔敷金属冲击功较高，或在较低温度下具有较高冲击功；

2.1.3.（2）焊条的药皮含水量或熔敷金属的扩散氢含量比一般标准要求更低的超低氢焊条。

2.1.4.设计中常用的各种强度级别钢材的手工电弧焊焊条应根据接头的性能和工艺要求按表1选用。焊接时，应根据厚度、接头的拘束程度、环境、气温等条件确定预热温度。

2.1.5.不同强度级别的低碳钢、低合金高强度钢之间的异种钢焊接材料选用

不同强度级别的低碳钢、低合金高强度钢之间的异种钢焊接，一般要求焊接接头的强度应不低于强度较低一侧母材标准规定的抗拉强度下限值，而接头的塑性、韧性应不低于强度较高而塑性、韧性较差一侧的母材。

2.2.奥氏体不锈钢之间的焊接材料选用

2.2.1.奥氏体不锈钢的焊接材料选用应保证熔敷金属的Cr、Ni、Mo或Cu等主要合金元素的含量不低于母材标准规定的下限值。

2.2.2.对于有防止晶间腐蚀要求的焊接接头，应采用熔敷金属中含有稳定化学元素Nb（氩弧焊时可含Ti），或保证熔敷金属含碳量小于等于0.04%的焊接材料。

2.2.3.奥氏体不锈钢的手工电弧焊，推荐采用电弧稳定、飞溅少、成型好、且脱渣容易的钛钙型酸性焊条，而低氢碱性焊条由于工艺性能较差，仅用于深坡口、低温（≤-196℃）等有限场合。

常用奥氏体不锈钢手工电弧焊焊条应按表3选用。

3.结论

压力容器焊接材料的合理选用是保证压力容器安全的一个关键因素，在选择焊接材料时，要严格遵守化学成分、力学性能匹配的原则。不同钢号的碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能。推荐采用与强度级别较低的母材匹配的焊接材料。碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。

参考文献：

[1] GB150.1～150.4-2011《压力容器》

[2] HG/T20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》

[3] 王为国 等《承压设备用中外焊接材料标准对比研究》

作者简介：

毕建成（1981-）男，汉，辽宁盘锦人，中油辽河工程有限公司，工程师，本科学历， 现从事化工设备与机械设计工作。

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