压力容器C、D类焊缝接头形式及施焊工艺分析

耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻刘晓明袁朱向楠袁王佳珂穴扬州工业职业技术学院袁江苏扬州圆圆缘园园苑雪摘要院压力容器设备中法兰与筒体尧法兰与接管连接处的悦类焊缝和封头端部尧筒体上马鞍形的阅类焊缝是最为不规则的且施焊工艺最为复杂的焊缝遥着重讨论悦尧阅类焊缝的栽形接头形式和角接接头形式的焊接工艺袁尤其是对施焊难度高的阅类焊缝的接头坡口形式尧优缺点以及适用场合进行了分析遥通过分析得出其合理的栽型接头形式和施焊方法袁为压力容器中此类焊缝的焊接提供参考作用遥关键词院压力容器曰悦尧阅类焊缝曰接头形式曰施焊工艺中图分类号院栽郧源源员援圆文献标识码院月文章编号院员园园员原圆猿园猿穴圆园园缘雪园怨原园园远源原园圆粤灶葬造赠扎藻憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽皂藻贼澡燥凿葬灶凿躁燥蚤灶贼泽澡葬责藻燥枣悦葬灶凿阅泽藻葬皂燥枣责则藻泽泽怎则藻增藻泽泽藻造泽蕴陨哉载蚤葬燥鄄皂蚤灶早袁在匀哉载蚤葬灶早鄄灶葬灶袁宰粤晕郧运藻鄄躁蚤葬穴再葬灶早扎澡燥怎悦燥造造藻早藻燥枣陨灶凿怎泽贼则蚤葬造栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁再葬灶早扎澡燥怎圆圆缘园园苑袁悦澡蚤灶葬雪粤遭泽贼则葬糟贼院陨灶责则藻泽泽怎则藻增藻泽泽藻造泽袁悦葬灶凿阅泽藻葬皂憎澡蚤糟澡葬则藻造燥糟葬贼藻凿葬贼贼澡藻躁燥蚤灶贼燥枣枣造葬灶早藻袁贼怎遭藻鄄泽澡葬责藻燥遭躁藻糟贼袁躁燥蚤灶贼藻凿贼怎遭藻袁葬灶凿澡藻葬凿燥枣责则藻泽泽怎则藻增藻泽泽藻造泽泽藻责葬则葬贼藻造赠葬则藻贼澡藻皂燥泽贼糟燥皂责造藻曾泽藻葬皂泽援陨灶贼澡蚤泽责葬责藻则袁蚤贼葬灶葬造赠扎藻泽憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽皂藻贼澡燥凿葬灶凿躁燥蚤灶贼泽澡葬责藻燥枣悦葬灶凿阅泽藻葬皂援耘泽责藻糟蚤葬造造赠枣燥则躁燥蚤灶贼泽澡葬责藻葬灶凿葬责责造蚤糟葬遭造藻泽蚤贼怎葬贼蚤燥灶燥枣贼则燥怎遭造藻泽燥皂藻阅泽藻葬皂援栽澡藻则藻葬泽燥灶葬遭造藻躁燥蚤灶贼泽澡葬责藻葬灶凿憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽葬则藻燥遭贼葬蚤灶藻凿袁憎澡蚤糟澡蚤泽贼燥责则燥增蚤凿藻遭藻贼贼藻则则藻枣藻则藻灶糟藻枣燥则贼澡藻憎藻造凿蚤灶早贼藻糟澡灶燥造燥早赠燥枣贼澡蚤泽泽藻葬皂援运藻赠憎燥则凿泽院责则藻泽泽怎则藻增藻泽泽藻造泽曰悦葬灶凿阅泽藻葬皂曰躁燥蚤灶贼泽澡葬责藻曰憎藻造凿蚤灶早责则燥糟藻泽泽皂藻贼澡燥凿第猿缘卷第怨期圆园园缘年怨月灾燥造援猿缘晕燥援怨杂藻责贼援圆园园缘耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻收稿日期院圆园园缘原园苑原园缘作者简介院刘晓明穴员怨苑园要雪袁男袁江苏泰兴人袁工程师袁硕士袁主要从事材料成形及控制尧实验应力分析的研究和教学工作遥引言压力容器是承压设备袁其内部贮存或处理的物质往往是易燃尧易爆或有毒的袁这些物质一旦泄漏出来不但会造成生产上的损失袁更重要的是会使操作工人中毒袁严重时会引起整个容器发生爆炸袁由此造成不堪设想的后果遥压力容器大都是全焊结构袁因此对容器上焊缝的强度及密封性提出了较高的要求遥目前压力容器的焊缝分类还是沿用美国锅炉和压力容器规范粤杂酝耘中规定袁将焊缝分为粤尧月尧悦尧阅源大类袁如图员所示遥在此主要对压力容器悦尧阅类焊缝的焊接工艺进行分析遥员悦类焊缝工艺分析由图员可知袁悦类焊缝主要用于法兰与筒体尧法兰与接管的连接遥员援员悦类焊缝接头形式悦类焊缝中袁法兰的厚度一般比壳体或接管的壁厚大得多袁因此对于这类接头一般不要求采用全焊透的接头形式袁可采取局部焊透的栽形接头眼员演袁如图圆葬尧图圆遭尧图圆糟所示遥低压容器中的小直径法兰甚至可采用陨形坡口的角焊缝来连接袁但其工艺要求是院必须在法兰内尧外两面进行封底焊曰其目的是院既可防止法兰的焊接变形袁同时又可保证法兰所要求的刚度遥平封头尧管板与筒体相接的悦类接头袁因其工图员压力容器焊缝的位置64窑窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻作应力较高袁宜采用全焊透的栽形接头如图圆凿尧图圆藻所示遥其工艺要求是院角焊缝的表面可按要求加工成圆角袁圆角半径最小为园援圆缘倍的接管壁厚袁但不小于源援缘皂皂遥其目的是为了减小角焊缝焊趾部位的应力集中袁避免裂纹缺陷的产生遥图圆悦类焊缝接头形式员援圆悦类焊缝的施焊工艺对于直径较小的悦类焊缝袁通常采用焊条电弧焊进行焊接遥在施焊工程中可利用简单的变位机来提高效率和保证焊缝质量曰还可利用废旧的车床三爪自定心卡盘将装配好的法兰与接管装卡在其中袁焊工操作时袁左手根据焊接速度的需要袁转动卡盘袁右手送进焊条袁十分方便灵活袁焊成的焊缝光滑美观遥对于直径较大的悦类焊缝袁可借助于机动变位机进行埋弧焊接遥圆阅类焊缝工艺分析由图员可知袁主要用于封头端部的阅类焊缝的轨迹为圆袁焊接工艺没有太大困难曰筒体上的阅类焊缝袁其轨迹为马鞍形袁这种形式焊缝的坡口开设及操作施焊过程中都有一定的难度遥下面主要分析这些焊缝的接头形式和施焊工艺遥圆援员阅类焊缝的接头形式由于阅类接头在施焊过程中的复杂性袁其常用的接头形式有院插入式接管全焊透栽形接头尧带补强圈接管栽形接头尧骑坐式接管的角接接头以及小直径法兰和接管的角接接头等遥圆援员援员插入式接管全焊透栽形接头这种接头的坡口加工在封头或筒体上袁接管本身开陨形坡口袁插入封头或筒体内袁如图猿所示遥图猿葬为带钝边单边灾形坡口袁图猿遭尧图猿糟为带钝边双单边灾形坡口袁主要用于封头或筒体上遥采用这种接头形式的优点是院接头的强度可靠袁使用寿命长袁并且可以进行超声波探伤袁对接头的焊接质量可实行有效地控制遥缺点是院对于小直径的厚壁容器袁由于只能开带钝边单边灾形坡口袁会在筒体表面形成很大的焊脚袁与容器不相适应袁一般需用角向砂轮机加以修整遥这种接头形式一般适用在高温高压容器尧低温压力容器尧承受交变载荷的容器和低合金高强度钢制容器上袁且直径大于员园园皂皂的接管遥圆援员援圆插入式接管局部焊透栽形接头这种接头的坡口形式如图源所示遥图源插入式接管局部焊透栽形接头图源葬尧图源遭所示接头主要用于厚度小于圆园皂皂的薄壁容器袁且接管的壁厚小于容器壳壁的员辕圆遥其工艺要求孔边加工成源缘毅的坡口袁目的是增加焊缝的焊透深度遥但因是单面焊袁焊缝根部不可能完全熔透袁一般存在有未焊透的缺陷袁所以只能在低碳钢制容器中使用遥图源糟尧图源凿所示接头主要用于壁厚为圆园耀缘园皂皂的容器遥其工艺要求孔边双面开坡口袁目的是形成局部焊透的栽形接头遥这种接头主要适用于中尧低压常温容器遥圆援员援猿骑坐式接管角接接头这种接头形式的坡口开在接管上或壳体上袁由于端面成为马鞍形袁所以加工坡口有一定难度袁图猿插入式接管全焊透栽形接头生产与应用刘晓明等院压力容器悦尧阅类焊缝接头形式及施焊工艺分析第怨期65窑窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻需要有专用的设备遥接头的坡口形式如图缘所示遥图缘骑坐式接管角接接头图缘葬尧图缘遭所示的接头主要用于厚壁接管遥其工艺要求是角焊缝焊接后的机械加工应在接管内孔进行袁目的是以去除未焊透的根部焊缝袁获得全焊透的优质角焊缝遥图缘糟所示的接头主要用于内径小于员园园皂皂的接管袁图缘凿所示的接头主要用于直径小于缘园皂皂尧壁厚小于等于远皂皂的接管遥这类接头主要适用于中等厚度穴猿园耀远园皂皂雪的压力容器袁接管直径的适用范围为猿圆耀圆园园皂皂遥圆援员援源小直径法兰盘尧小接管角接接头这种接头的坡口形式如图远所示遥其工艺要求是接头都要在管端部或壳体的开孔边缘处开一定深度的坡口袁管接头插入壳体的深度至少等于接管的壁厚袁且不小于远援缘皂皂袁以保证连接的强度遥图远小直径法兰盘尧小接管角接接头这种接头适用于公称直径小于苑远皂皂的法兰盘尧内螺纹管接头和直管接头与壳体的连接遥圆援员援缘带补强圈插入式接管栽形接头这种接头形式如图苑所示遥由于壳体上的接管开孔袁不但造成壳体强度的削弱袁而且在开孔边缘还会引起相当高的应力集中袁开孔直径愈大袁这种不利的影响愈严重遥所以当孔径大于一定程度后袁在孔周围就应设置补强圈遥但是袁添置补强圈对容器壳体开孔虽有一定的补强作用袁但同时因栽形接头的焊缝厚度几乎也增加了员倍袁这样袁不仅加大了焊接工作量袁而且还提高了接头的刚性袁产生焊接缺陷的几率明显增加遥由于这类焊缝无法进行射线探伤或超声波探伤袁焊接质量的控制比较困难袁因此选用这类接头时要慎重考虑遥图苑带补强圈插入式接管栽形接头其工艺要求是在接管装配时袁应将管端与管座台肩之间留出员援远皂皂的间隙袁并可将管座台肩加工成斜面遥目的是为防止这种环向封闭局部焊透角接缝根部出现裂纹袁使角接缝在焊接过程中有自由收缩的余地以及便于装配袁保证规定的间隙遥圆援圆阅类焊缝的施焊工艺阅类焊缝的焊接方法可分别选用焊条电弧焊尧钨极氩弧焊和埋弧焊等袁目前应用较多的还是焊条电弧焊遥容器壳体上的阅类焊缝由于焊缝轨迹呈马鞍形袁为了使焊缝始终处于平焊位置袁应将容器置于翻转架上袁将翻转架电动机的控制开关固定在面罩上袁焊工在施焊过程中根据需要按开关袁转动筒体遥圆援圆援员单面焊全焊透的阅类焊缝对于单面焊需要全焊透的阅类焊缝袁为了保证根部质量袁可采用氩弧焊打底尧焊条电弧焊盖面的施焊工艺遥一种容器管焊接采用内孔氩弧焊封底尧焊条电弧焊盖面的坡口形式如图愿所示袁采用专用的内孔焊枪插人管座孔内进行熔化焊接袁不填丝袁焊接结果可以保证根部充分焊透遥圆援圆援圆插入式大接管接头的阅类焊缝对于插入式大接管接头的阅类焊缝可采用埋弧焊接袁埋弧焊的运动方式有焊件转动和焊机转动两种遥生产与应用第猿缘卷66窑窑耘造藻糟贼则蚤糟宰藻造凿蚤灶早酝葬糟澡蚤灶藻图怨大接管接头的阅类焊缝施焊工艺图愿单面焊全焊透的阅类焊缝坡口葬援焊件转动方式的焊接遥用于球形封头上接管的焊接袁即将封头置于焊接变位机上袁与普通焊接架配合使用袁如图怨葬所示袁用这种方法焊接袁需要配置载重量相当大的变位机遥当接管不是处于封头中心轴位置时袁为了顺利进行焊接袁应将封头填起袁使接管处于中心位置袁再进行焊接袁如图怨遭所示遥遭援转动焊机方式的焊接遥须采用专用焊机袁其特点在于必须使焊机的旋转中心与接管同心并实现马鞍形穴筒体接管雪焊接遥猿结束语随着焊接技术的发展袁施焊工艺的规范尧压力容器的焊缝质量会越来越高袁完全可以满足不同压力设备的要求遥参考文献院眼员演郭建军援压力容器对接接头对口错边量的控制眼允演援压力容器袁圆园园缘袁穴源雪院缘园原缘缘援眼圆演徐初雄袁徐松援电焊工技能实战训练眼酝演援北京院机械工业出版社袁圆园园缘援叶焊接技术曳杂志是由天津焊接研究所与中国工程建设焊接协会联合主办袁国内外公开发行的介绍焊接设备尧工艺尧材料等内容的专业期刊遥继员怨怨猿年之后袁连续入选国家中文核心期刊袁并被选为金属学尧金属工艺学科的核心期刊曰员怨怨远年荣获全国第二届优秀科技期刊三等奖曰圆园园园年荣获华北地区优秀期刊奖曰自员怨怨缘年至圆园园猿年袁在天津市科技期刊评估评优中连续五届被定为一级期刊袁同时均荣获优秀期刊奖遥圆园园员年进入中国期刊方阵袁被评为双效期刊遥圆园园猿年被科技部收录为野中国科技论文统计源期刊冶穴中国科技核心期刊雪遥本刊还被野中国学术期刊穴光盘版雪冶尧野中国学术期刊综合评价数据库冶尧野万方数据要数字化期刊群冶叶中国核心期刊穴遴选雪数据库曳及科技部西南信息中心叶中文科技期刊数据库曳全文收录叶焊接技术曳以为广大作者尧读者尧焊接工作者服务袁促进焊接行业发展为办刊宗旨袁以推动焊接行业技术进步袁提高焊接人员素质为办刊方针遥叶焊接技术曳杂志实用性强尧信息量大尧知识面广袁重点报道现场施工中的先进经验曰科研与生产中的新技术尧新成果曰国内外新设备尧新工艺尧新材料遥本着全方位为焊接行业服务的原则袁在栏目安排上袁既有著名专家学者对行业发展有指导意义的高水平学术论文袁又有来自工程建设第一线的焊接工作者的具体工艺实践和生产经验曰既反映国内外焊接行业发展的现状袁又体现对焊接行业未来的展望遥在焊接界袁不论是科技工作者还是焊接工人都可以从叶焊接技术曳中吸取技术营养袁全面了解行业动态及新产品尧新技术尧新成果的信息遥本刊开设的主要栏目有院专题综述尧试验与研究尧工艺与新技术尧焊接设备与材料尧焊接质量控制与管理尧焊工之友等遥叶焊接技术曳杂志由天津市邮局总发行袁全国各地邮政局渊所冤均可订阅遥大员远开本袁远源页袁定价远援园园元辕册袁邮发代号远原源猿遥中国标准刊号院陨杂杂晕员园园圆园圆缘载悦晕员圆员园苑园辕栽郧全年远期袁共计猿远援园园元遥也可