QB/YR·HJ·T03-2005
№
编制：巩林廷
审核：姚大宝
批准：王桂明
江苏省工业设备安装公司压力容器制造安装厂
钢制压力容器焊接通用工艺
1．适用范围
本工艺适用于江苏省工业设备安装公司压力容器厂制造安装的压力容器产品的焊接工作。
2．焊接工艺评定和焊工
2.1施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格。
a.受压元件焊缝；
b.与受压元件相焊的焊缝；
c.熔入永久焊缝的定位焊缝；
d.受压元件母材表面堆焊、补焊；
e.上述焊缝的返修焊缝。
2.2施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定考试合格；
a.受压元件焊缝；
b.与受压元件相焊的焊缝；
c.熔入永久焊缝内的定位焊缝；
d.受压元件母材表面耐蚀层堆焊。
焊接压力容器的焊工取得合格证后，才能在有效期内担任相应合格项目范围内的压力容器产品焊接工作。持证焊工从事产品焊接时，应严格按产品焊接工艺文件的要求进行操作，不得擅自更改工艺。
3.焊接材料
3.1焊接材料主要系指焊条、焊丝、焊剂、气体、电极等。
3.2焊接材料选用原则
应根据母材的化学成份、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和适用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。
焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。对各类钢的的焊缝金属要求如下：
3.2.1相同钢号相焊的焊缝金属
a.碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限值加30MPa。
b.高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。
c.不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢板交界处推荐采用过渡层。
3.2.2不同钢号相焊的焊缝金属
a.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，且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规范的上限值。
b.奥氏体高合金钢与碳素钢或低合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。宜采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。
3.3焊接材料必须有产品质量证明书，并符合相应标准的规定，且满足图样的技术要求，并按JB4708规定通过焊接工艺评定。进厂时按《焊接材料管理制度》的规定验收或复验，合格后方可使用。
3.4焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致，选用GB/T5118标准的焊条，应符合下列要求：
a.型号为EXXXX—G的焊条应规定出焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功。
b.铬钼钢焊条的焊缝夏比V型缺口冲击吸收功常温时不小于31J。
c.用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小于34J。
3.5常用钢号推荐选用的焊接材料见表1，不同钢号相焊推荐选用的焊接材料见表2。
表1 常用钢号推荐选用的焊接材料
| 钢号 | 手弧焊 | 埋弧焊 | 氩弧焊焊丝钢号 | |||
| 焊条 | 焊丝钢号 | 焊剂 | ||||
| 型号 | 对应牌号示例 | 型号 | 对应牌号示例 | |||
| Q235A 10#（管） 20#（管） | E4303 | J422 | H08 H08Mn | HJ401- H08A | HJ431 | H08MnSi |
| 20R、20g Q235B、C | E4316 | J426 | H08A H08MnA | HJ401- H08A | HJ431 | H08MnSi |
| E4315 | J427 | |||||
| 16Mn 16MnR | E5016 | J506 | H10MnSi H10Mn2 | HJ401- H08A | HJ431 | H10MnSi |
| E5015 | J507 | HJ402- H10Mn2 | HJ350 | |||
| 16Mn 16MnR | E5016-G | J506RH | —— | —— | —— | —— |
| E5015-G | J507 RH | |||||
| 20 MnMo | E5015-G | J507 RH | H10MnSi H10Mn2 H08MnMoA | HJ401- H08A | HJ431 | |
| E5515-G | J557 | HJ402- H10 Mn2 | HJ350 | |||
| 15CrMo 15CrMoR | E5515-B2 | R307 | H13CrMoA | —— | HJ250G | H13CrMoA |
| 10MoWVNb | E6015-G | J607 RH | —— | —— | —— | —— |
| 1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti | E345 | A137 | H0Cr20Ni10Ti | —— | HJ260 | H0Cr21Ni10Ti |
| E347 | A137 | |||||
| 0Cr18Ni9 | E308-16 | A102 | H0Cr21Ni10 | —— | HJ260 | H0Cr21Ni10 |
| E308-15 | A107 | |||||
| 00Cr19Ni10 | E308-16 | A002 | H0Cr21Ni10 | —— | HJ260 | H00Cr21Ni10 |
| 00Cr17Ni14Mo2 | E316L-16 | A022 | —— | —— | —— | —— |
| 类别 | 接头钢号 | 手弧焊 | 埋弧焊 | |||
| 焊 条 | 焊丝 钢号 | 焊 剂 | ||||
| 型 号 | 对应牌号示 例 | 型 号 | 对应牌号示 例 | |||
| 碳素钢和低合金钢相焊 | Q235系列 +16Mn | E4303 | J422 | H08、 H08Mn | HJ401-H08A | HJ431 |
| 20、20R +16MnR | E4315 | J427 | H08 Mn A | HJ401-H08A | HJ431 | |
| E5015 | J507 | |||||
| 碳素钢、碳锰低合金钢相焊 | Q235系列 +15CrMo | E4315 | J427 | H08、 H08 Mn A | HJ401-H08A | HJ431 |
| 16MnR +15CrMo | E5015 | J507 | —— | —— | —— | |
| 其它钢号和奥氏体高合金钢相焊 | Q235系列 +0Cr18Ni9Ti | E309-16 | A302 | —— | —— | —— |
| E1309Mo-16 | A312 | —— | —— | —— | ||
| 20R +0Cr18Ni10Ti | E309-16 | A302 | —— | —— | —— | |
| E309Mo-16 | A312 | —— | —— | —— | ||
| 16MnR +0Cr18Ni10Ti | E309-16 | A302 | —— | —— | —— | |
| E309Mo-16 | A312 | —— | —— | —— | ||
| 20MnMo +0Cr18Ni10Ti | E309-16 | A302 | —— | —— | —— | |
| E309Mo-16 | A312 | —— | —— | —— | ||
| 15CrMo +00Cr18Ni10Ti | E310-16 | A402 | —— | —— | —— | |
| E310-15 | A407 | —— | —— | —— | ||
4.1焊接坡口
焊接坡口应按图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计，选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：
a.焊缝填充金属尽量少；
b.避免产生缺陷；
c.减少残余焊接变形与应力；
d.有利于焊接防护；
e.焊工操作方便；
f.复合钢板坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。
4.2坡口制备
4.2.1碳素钢和标准抗拉强度不大于540MPa的碳锰低合金钢可采用冷加工方法，也可采用热加工方法置备坡口。
4.2.2标准抗拉强度大于540MPa的强度型低合金钢；宜采用冷加工法。若采用热加工方法，对影响焊接质量的表面层，应用冷加工方法去除。
4.2.3焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，形式和尺寸应符合相应规定。
4.2.4坡口表面及两侧（手弧焊各10mm，埋弧焊、气体保护焊各20mm）应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。
4.2.5奥氏体高合金钢坡口两侧各100mm范围内应涂刷防飞溅剂，以防止沾附焊接飞溅。
4.3焊条、焊剂按规定烘干、保温；焊丝需去除油、锈；保护气体应保持干燥。焊条、焊剂及其它焊接材料贮存库相对湿度不得大于60%。常用焊接材料的烘干温度及时间见表3。
表3 常用焊接材料烘干温度及时间选用表
| 焊接材料类别 | 烘干温度 | 烘干时间（小时） | |
| 焊条 | 酸性焊条（如J422） | 150℃ | 1~2 |
| 低氢碱性焊条（如J427、J507等） | 380℃ | 1~2 | |
| 不锈钢焊条（如A102、A107、A132、A302、A307、A022、A042、A002等） | 150~250℃ | 1~2 | |
| 焊剂 | HJ431 | 250~350℃ | 2 |
| HJ260 | 380℃ | 2 | |
4.4.1根据母材的化学成份、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热，必要时通过试验确定。常用钢号推荐的预热温度见表4。
表4 常用钢号推荐的预热温度
| 钢 号 | 厚 度 | 预热温度℃ |
| Q235-A Q235-B 10、20、20R、25 | 30~50 | ≥50 |
| ＞50~100 | ≥100 | |
| ＞100 | ≥150 | |
| 16Mn、16MnR 15MnV、15MnVR | 30~50 | ≥100 |
| ＞50 | ≥150 | |
| 20MnMo | 任意厚度 | ≥100 |
| 20MnMoNb | ＞50 | ≥200 |
| 12CrMo 15CrMo、15CrMoR | ＞10 | ≥150 |
4.4.3采取局部预热时，应防止局部应力过大。预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。
4.4.4需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。
4.4.5当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时，亦需考虑预热要求。
4.4.6焊接设备等应处于正常工作状态，安全可靠，仪表应定期校验。
4.5组对定位
4.5.1组对时，坡口间隙、错边量、棱角度应符合有关规定的要求。
4.5.2尽量避免强力组对，定位焊缝间距应符合工艺要求。
4.5.3焊接接头拘束度大时，推荐采用低氢型药皮焊条施焊。
4.5.4定位焊缝不得有裂纹，否则必须清除重焊。如存在气孔、夹渣时应予去除。熔入永久4.5.5焊缝内的定位焊两端应便于接弧，否则应予修整。
4.6焊接环境
4.6.1焊接环境出现下列任一情况时，必须采取有效防护措施，否则禁止施焊。
a.风速：气体保护焊时大于2m / s，其它焊接方法大于10m / s；
b.相对湿度大于90%；
c.雨雪环境；
d.焊件温度低于-20℃。
4.6.2当焊件温度为0~-20℃时，应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上。
5.焊接工艺
5.1产品焊接工艺卡的编制依据是经评定合格的焊接工艺评定。根据施工图纸，压力容器产品所有的受压元件，受压元件与非受压元件的焊接接头（对接和角接），受压元件的耐蚀堆焊层均应编制焊接工艺卡。焊接工艺卡上应注明接头编号、工艺评定号、焊工合格项、零部件名称、材质及规格、焊材的牌号、规格及烘焙温度和时间、是否带产品试板、焊接工艺过程、焊接规范参数、焊后热处理类别（需要时）、无损检测种类及比例等，并绘制产品焊接接头布置图，在布置图上标注所有焊接接头的编号。
5.2焊接接头编号
a.筒体（接管）的对接纵缝编号为A；
b.筒体（接管）的对接环焊缝编号为B；
c.筒体与法兰、管板、平盖、接管与法兰连接的角焊缝编号C；
d.接管、人孔、凸缘、补强圈与筒体连接的角焊缝编号为D；
产品焊缝的编号由焊接工艺确定，在制造过程中组对、施焊、检验、探伤等均按确定的编号进行流转。
5.3因材料代用等原因需要变更焊接工艺时，按《焊接工艺管理制度》的规定执行。
6.焊接
6.1 焊工必须严格按焊接工艺文件的规定进行施焊。焊接过程中的有关控制要求见表5。
表5 焊接过程中的控制要求
| 序号 | 控制项目 | 控 制 要 求 |
| 1 | 引弧与收弧 | 应在引弧或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧，焊缝应在收弧板上收弧，弧坑应填满。 |
| 2 | 防止打弧 | 应防止地线、电源线、焊钳与焊件打弧。 |
| 3 | 弧坑的打磨与补焊 | 电弧擦伤处的弧坑需经打磨，使其均匀过渡到母材表面，若打磨后的母材厚度小于规定值时，则需补焊。 |
| 4 | 受压元件角焊缝 | 其根部应保证焊透，焊脚应圆滑过渡。 |
| 5 | 焊接线能量 | 每条焊道的线能量都不高于评定合格数值。 |
| 6 | 多层焊 | 各焊层焊道的接头应尽量错开。 |
| 7 | 清根 | 双面焊要求清理焊根，显露出正面打底的焊缝金属。对于自动焊，若经试验确认能保证焊透，也可不作清根处理。 |
| 8 | 接弧处的要求 | 应保证焊透与熔合 |
| 9 | 层间温度 | 施焊过程中应控制层间温度不超过规定的范围。当焊件预热时，应控制层间温度不低于预热温度。 |
| 10 | 中断焊接时的要求 | 每条焊缝应尽量一次焊完。当中断焊接时，对冷裂纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施。重新焊接时，仍需按规定进行预热。 |
| 11 | 改善焊接质量的锤击 | 需采用锤击改善焊接质量时，第一层焊缝和盖面层焊接不宜锤击。 |
| 12 | 引弧板、收弧板及试板的去除 | 引弧板、收弧板、产品焊接试板不应锤击拆除。 |
a．焊条电弧焊焊接规范见表6。
表6 焊条电弧焊焊接规范参考表
| 焊条牌号 | 焊 条 直 径 | 电源种类 | ||
| φ4 | φ3.2 | φ2.5 | ||
| 160~200(A) | 90~130(A) | 50~90(A) | 交流 | |
| 150~190(A) | 90~130(A) | 50~90(A) | 交流 | |
| 150~180(A) | 90~130(A) | 50~90(A) | 直流反接 | |
| 110~160(A) | 80~110(A) | 50~65(A) | ||
表7 埋弧自动焊焊接规范参考表（不开坡口）
| 板厚（mm） | 间隙（mm） | 焊丝直径（mm） | 层次 | 焊接电流 （A） | 电弧电压（V） | 焊接速度（m / h） | 清根速度（mm） |
| 6 | ＜1 | 3 | 内 | 450—500 | 34~36 | 40 | 1~2 |
| 4 | 外 | 500—550 | 38 | ||||
| 8 | ＜1 | 4 | 内 | 500—550 | 34~36 | 43 | 2~3 |
| 外 | 530—570 | 40 | |||||
| 10 | ＜1 | 4 | 1 | 0—660 | 35~37 | 37.5 | 3~4 |
| 5 | 2 | 650—670 | 29 | ||||
| 12 | ＜1 | 4 | 1 | 620—660 | 35~38 | 34.5 | 4~5 |
| 5 | 2 | 750—800 | 31.5 | ||||
| 14 | ＜1.5 | 5 | 1 | 0—680 | 35~38 | 32 | 5~6 |
| 2 | 770—820 | 28 | |||||
| 16 | ＜2 | 5 | 1 | 700—750 | 36~40 | 30 | 5~6 |
| 2 | 800—850 | 27 |
| 板厚 （mm） | 焊接层次 | 焊丝直径（mm） | 焊接电流（A） | 电弧电压（V） | 焊接速度 （m / h） |
| 8~16 | 内 | 3.2 | 450—500 | 34~37 | 32 |
| 外 | 4 | 600—650 | 29 | ||
| 18 | 内1.2 | 5 | 730—780 | 35~38 | 30 |
| 外1 | 750—800 | ||||
| 20~26 | 第一道 | 5 | 700—750 | 36~40 | 37.5 |
| 其余各道 | 800—850 | 25 |
c.氩弧焊焊接规范见表9。
表9 氩弧焊焊接规范参考表
| 材料类别 | 板厚范围（mm） | 焊接位置 | 电流 （A） | 电压 （V） | 氩气流量（L/min） | 钨极直径（mm） | 焊丝直径（mm） |
| 奥氏体 不锈钢类 | 2-4.5 | 平、立焊 | 30-45 | 11-13 | 正面8-10 背面2-4 | 3 | 2-2.5 |
| 4.5-9 | 平、立焊 | 40-45 | 11-13 | 4 | |||
| 10-18 | 平、立焊 | 45-55 | 12-14 | 4 | |||
| 碳素钢 普低钢 低合金钢 | 2-4.5 | 平、立焊 | 70-100 | 11-13 | 正面8-10 | 3 | |
| 4.5-9 | 平、立焊 | 105-135 | 11-13 | 4 | |||
| 10-18 | 平、立焊 | 115-150 | 12-14 | 4 |
表10 碳弧气刨电流选用参考表（直流反极性）
| 碳棒直径（mm） | 4 | 6 | 8 |
| 电流（A） | 150-200 | 280-300 | 380-400 |
产品焊完后，应按法规标准和《焊工管理制度》的规定做好焊工钢印的标识。
7.产品焊接试板
7.1压力容器产品按《压力容器安全技术监察规程》和GB150《钢制压力容器》等有关标准的要求，每台应制作产品焊接试板。
7.2产品焊接试板的制作要求按《产品焊接试板管理制度》的规定执行。
8.后热
8.1对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件应采取后热处理。后热处理在焊后立即进行。
8.2后热温度一般为200~350℃，保温时间与焊缝厚度有关，一般不低于0.5h。
8.3若焊后立即进行热处理则可不做后热。
9.焊后热处理
9.1焊后热处理应根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、容器使用条件和有关标准综合确定是否需要进行。
9.2焊后热处理应在焊接工作全部结束并检测合格后，压力试验前进行。
9.3焊后热处理的容器按《压力容器热处理通用工艺》及有关法规标准的规定执行。
10.焊缝返修
10.1压力容器产品制造过程中，当焊缝出现超标缺陷时，应按照法规标准和《焊缝返修管理制度》等有关标准的要求进行返修。
10.2焊缝返修程序的控制见表11。
表11 焊缝返修的控制
| 序号 | 控制项目 | 控 制 要 求 |
| 1 | 返修焊工 | 应由合格焊工担任。 |
| 2 | 返修工艺 | 需返修的缺陷应分析产生原因，提出改进措施，根据评定合格的焊接工艺评定，编制返修工艺，并得到焊接质控责任人的批准。 |
| 3 | 返修前的 准 备 | 1）返修前需将缺陷清除干净，必要时可采用表面探伤检验确认。 2）待补焊部位应开宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽，两端有一定坡度。 |
| 4 | 返修次数 | 同一部位（即焊补的填充金属重叠）的返修次数不应超过二次，对经过二次返修仍不合格的焊缝，如再进行返修，应经技术负责人批准。 |
| 5 | 返修过程中的有关要求 | 1）如需预热，预热温度较原焊缝应适当提高； 2）返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同； 3）要求焊后热处理的容器，应在热处理前返修；如在热处理后返修，则返修后应再做热处理； 4）有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有要求； 5）压力试验后，一般不应进行焊缝返修，如需返修时，返修部位须按原有要求经无损探伤合格。由于焊缝或接管泄漏而进行的返修，或返修深度大于1/2壁厚的容器，还应重新压力试验。 |
| 6 | 返修记录 | 返修的次数、部位和无损检测结果等，应记入压力容器质量证明书中。 |
11.1焊接检验的主要项目见表12。
表12 焊接检验的主要项目
| 时 间 | 检 验 主 要 项 目 |
| 焊前 | 1）母材、焊接材料 2）焊接设备、电流、电压表 3）焊接坡口、接头装配及清理 4）焊工资格 5）焊接工艺文件 |
| 施焊过程 | 1）焊接规范参数 2）执行焊接工艺情况 3）执行技术标准情况 4）执行图样规定 |
| 焊后 | 1）实际施焊记录 2）焊接接头外观及尺寸 3）后热、焊后热处理 4）产品焊接试板 5）无损检测 6）耐压试验 7）致密性试验 |
11.2.1焊缝的外观形状尺寸应符合技术标准和设计图样的规定，表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物。
11.2.2 C、D类焊缝应与母材圆滑过渡。在图样未规定焊脚高度时，取焊件中较薄件之厚度。对补强圈的焊脚，当补强圈大于或等于8mm时，其焊脚等于补强圈厚度的70%，且不小于8mm。
11.2.3对标准抗拉强度σb＞540MPa的钢材和采用奥氏体不锈钢制造的容器、低温容器、球罐以及焊接接头系数取1.0的容器，焊接接头表面不得有咬边。除上述以外的容器焊接接头表面的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊接接头两侧咬边的总长不得超过该焊接接头长度的10%。
11.2.4 A、B类焊接接头的余高见表13。A、B类焊接接头的宽度一般比坡口每侧宽度增宽1-2mm。
表13 A、B类焊接接头的余高
| 标准抗拉强度σb＞540MPa的钢材 | 其它钢材 | ||||||
| 单面焊 | 双面焊 | 单面焊 | 双面焊 | ||||
| e1 | e2 | e1 | e2 | e1 | e2 | e1 | e2 |
| 0-10%δs且≤3 | ≤1.5 | 0-10%δs且≤3 | 0-10%δs且≤3 | 0-15%δs且≤4 | ≤1.5 | 0-15%δs且≤4 | 0-15%δs且≤4 |
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