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第一章 概述 1

一、厚壁压力容器的技术进展 1

（一）压力容器向大型化过渡 1

1．石油化工容器 1

目录 1

2．核反应堆压力容器 2

3．电站锅炉 3

（二）低合金高强度钢的广泛应用 3

（三）焊接新工艺、新技术的推广和使用 4

二、对焊接接头的基本要求和存在问题 5

（一）对焊接接头的基本要求 5

（二）厚壁压力容器焊接中存在的问题 5

（一）低合金高强度钢的特点 8

第二章 低合金高强度钢在焊接时的转变特性 8

一、压力容器用低合金高强度钢简介 8

（二）低合金高强度钢的分类 9

（三）低合金高强度钢的组织和性能 12

二、低合金高强度钢焊接热影响区的特点 13

（一）热影响区的焊接热过程 13

（二）焊接热影响区组织和性能的变化 16

三、低合金高强度钢在焊接加热和冷却时的转变 19

（一）钢在焊接加热时的转变 19

（二）钢在焊接冷却时的转变 20

1．连续冷却转变图（CCT图）的建立 20

2．低合金高强度钢的连续冷却转变特点 22

3．连续冷却转变图的应用 24

第三章 低合金高强度钢厚壁压力容器的焊接工艺 27

一、厚壁压力容器的制造工艺 27

（一）厚壁压力容器制造工艺过程 27

1．超高压锅炉汽包 27

2．原子能电站稳压器 27

3．钻－钼加氢反应器 33

4．尿素合成塔 33

5．氨合成塔 33

（二）筒身制造 33

1．单层容器 33

2．多层容器 34

1．冲压成形 35

（三）封头制造 35

2．旋压成形 36

3．铸造封头 36

（四）焊接坡口准备和容器组装 36

1．焊接坡口准备 36

2．焊缝组装 37

（五）预热和热处理 38

1．预热 38

2．中间热处理和去氢处理 41

3．调质（或正火加回火）处理 41

4．焊后热处理 41

二、筒身纵缝焊接 46

（一）电渣焊 46

1．单层容器 47

（二）埋弧自动焊 47

2．多层容器 48

三、容器环缝焊接 49

（一）单层容器 49

（二）多层容器 50

（三）深坡口焊接技术 52

1．导电嘴和焊丝对中 52

2．引弧技术 55

3．根部焊接技术 56

四、大接管焊接 58

（一）接管与筒体的焊接 58

（二）接管端的过渡段焊接 61

（一）补焊工作的特点 64

五、补焊 64

（二）补焊的原则及注意事项 65

1．补焊方案的确定 65

2．压力容器补焊中的注意事项 68

（三）压力容器的补焊举例 69

1．电站锅炉汽包大型不全焊透、插入式双面焊大接管根部裂缝的现场补焊 69

2．电站锅炉汽包内伸式下降管焊接接头中再热裂缝的补焊 70

3．压力容器大口径厚壁接管焊接接头层状撕裂的补焊 71

4．化肥设备多层容器环焊缝锻件封头处裂缝的补焊 72

5．汽包筒体裂缝挖除后的镶块补焊 74

六、耐蚀层堆焊 75

（一）不锈钢带极堆焊的几个问题 76

1．稀释和过渡层的堆焊 76

1．电源 77

（二）堆焊工艺参数的选择 77

2．熔合区的塑性 77

3．碳的迁移及其对接头性能的影响 77

2．堆焊电流 78

3．电弧电压 78

4．焊接速度 78

（三）堆焊材料的选择 79

（四）堆焊层的性能 80

1．堆焊层的脆性 80

2．耐晶间腐蚀能力 82

3．耐均匀腐蚀和应力腐蚀的能力 83

4．压力容器部件堆焊技术 83

1．熔化极脉冲堆焊的特点 85

（一）熔化极脉冲堆焊 85

七、耐蚀密封面堆焊 85

2．堆焊规范参数 86

3．堆焊层性能 87

（二）带极埋弧堆焊 89

八、不锈复合材料的焊接 90

（一）不锈复合板的焊接特点 90

（二）不锈复合容器的焊接 90

1．手工电弧焊 90

2．双丝埋弧焊 91

3．窄带极焊 93

（一）热影响区冷裂缝的特点 95

一、热影响区冷裂缝 95

第四章 低合金高强度钢的焊接裂缝 95

（二）形成热影响区冷裂缝的主要因素 96

1．敏感的显微组织 96

2．足够高的氢浓度 98

3．拘束度与残余应力 101

（三）防止热影响区冷裂缝的措施 102

1．焊接材料的控制 102

2．冷却速度的控制 103

3．后热的应用 104

4．结构拘束度和残余应力的控制 105

1．最高硬度试验 106

（四）焊接根部焊缝预热温度的确定 106

2．自拘束裂缝试验 107

3．开裂参数的研究 108

4．临界断裂应力？的研究 109

（五）多层焊预热、层间和后热温度的确定 111

1．多层焊的特点 111

2．预热和层间温度的确定 112

3．后热温度和时间的确定 114

二、焊缝金属冷裂缝 115

（一）焊缝金属冷裂缝的特点 115

（二）形成焊缝金属冷裂缝的主要因素 116

（三）防止焊缝金属冷裂缝的措施 117

（一）焊缝金属热裂缝的特点 118

三、焊缝金属热裂缝 118

（二）形成焊缝金属热裂缝的主要因素 121

1．焊缝金属的化学成分 121

2．焊缝金属的一次组织 122

3．熔池形状和焊缝成形 122

4．母材强度 122

5．焊接接头刚性拘束条件 124

（三）防止焊缝金属热裂缝的措施 124

1．焊缝金属化学成分的控制 124

2．焊接应力和应变的控制 125

3．焊接规范的控制 125

（一）热影响区液化裂缝的特点 126

四、热影响区液化裂缝 126

（二）形成热影响区液化裂缝的主要因素 128

1．母材的化学成分 128

2．焊缝形状 128

3．焊接热输入置 129

（三）防止热影响区液化裂缝的措施 129

五、再热裂缝 129

（一）再热裂缝的特点 129

（二）再热裂缝的研究概况及其机理 133

（三）形成再热裂缝的主要因素 138

1．合金元素的影响 138

2．焊接残余应力的影响 139

3．热处理温度和保温时间的影响 140

（四）防止再热裂缝的措施 141

1．材料的选择 141

4．焊接规范参数的影响 141

2．焊缝金属的选择 142

3．结构刚性及焊接残余应力的控制 143

4．采用合适的焊接工艺 143

5．热处理制度的选择 144

6．重视焊接质量的检验 144

六、层状撕裂 145

（一）层状撕裂的特点 145

（二）形成层状撕裂的主要因素 146

1．钢材性能 146

1．专门设计的层状撕裂敏感性试验 147

（三）钢板层状撕裂敏感性的评定方法 147

3．焊接工艺 147

2．结构形式 147

2．厚度方向拉伸试验 148

（四）防止层状撕裂的措施 149

1．冶金方面的措施 149

2．结构上的措施 149

3．工艺上的措施 150

第五章 低合金高强度钢焊接接头的机械性能 153

一、影响焊缝金属和焊接接头机械性能的主要因素 153

（一）焊缝金属化学成分 153

（二）焊接热输入量 155

（三）焊后热处理规范 158

二、18MnMoNb钢焊接接头的机械性能 160

（二）18MnMoNb钢手工电弧焊接头的机械性能 162

（一）18MnMoNb钢的焊接要点 162

（三）18MnMoNb钢电渣焊接头的机械性能 165

（）18MnMoNb钢埋弧自动焊接头的机械性能 167

三、13MnNiMo54（BHW-35）钢焊接接头的机械性能 170

四、20MnNiMoNb钢焊接接头的机械性能 171

第六章 厚壁压力容器的窄间隙焊接 177

一、窄间隙焊接的概况 177

二、窄间隙焊接的特点 178

三、粗丝窄间隙气电焊的工艺规范 181

四、焊接材料 184

五、窄间隙焊接接头的性能 186

六、窄间隙气电焊在压力容器制造中的应用 189

（一）低应力脆性破坏 197

一、低应力脆性破坏和断裂质量控制 197

第七章 断裂力学在压力容器焊接中的应用 197

（二）断裂质量控制 198

二、派林尼断裂分析图的应用 200

（一）派林尼断裂分析图的意义 200

（二）派林尼断裂分析图应用举例 201

三、压力容器焊接缺陷的断裂力学分析 202

（一）线弹性断裂力学 203

（二）弹塑性断裂力学 208

（三）焊接缺陷的评定 212

（四）疲劳裂缝扩展速率 215

1．疲劳裂缝扩展特性 215

2．压力容器疲劳寿命的估算 216

（五）断裂安全分析应用举例 217