目录
一：总体焊接结构分析 ................................................................................................................... 2
1. 外形结构分析 ................................................................................................................... 2 2. 焊缝布置及焊接次序分析 ............................................................................................... 2 3. 焊接接头形式分析 ........................................................................................................... 2 4. 焊接可靠性分析 ............................................................................................................... 2 5. 焊缝的可焊到性分析 ....................................................................................................... 3 二：母材的选用与母材的焊接性分析 ........................................................................................... 3
1. 母材的选用 ....................................................................................................................... 3 2. 母材的焊接性 ................................................................................................................... 3 三：焊料分析 ................................................................................................................................... 9 四：焊接方法选择 ......................................................................................................................... 10
1. 埋弧焊的优点： ................................................................................................................ 11 2. 埋弧焊的缺点： ................................................................................................................ 12 3. 埋弧焊的冶金特点 ............................................................................................................ 12 五：接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数 ................................................................................. 13
1. 接头坡口形式及尺寸 ..................................................................................................... 13 2. 焊接工艺参数 ................................................................................................................. 14 六：焊接工艺卡片： ..................................................................................................................... 15
一：总体焊接结构分析
1. 外形结构分析
该容器为受内压的常温中压压力容器，圆柱段长（L）1600mm，直径（D）900m，壁厚（t）8mm。由图可知，筒体两端焊有凸型封头，筒体及封头上均焊有连接管道，外接法兰盘连接管道。主要加工手段为焊接，此外还有冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。
2. 焊缝布置及焊接次序分析
根据焊接的基本原则，尽量减少焊缝数量和长度，尽量对称施焊。 在两块U型钢板上使用线切割切出孔，分别焊接上接头及法兰盘。再将U型钢板对称焊接合体，得到筒体。在凸形封头上焊接管道接头及法兰盘，再与筒体焊合，内衬垫板，单面焊，双面成型。
3. 焊接接头形式分析
综合考虑焊接原则，将该容器的焊缝分为以下几种：U型钢板与 视镜孔及手孔接头的焊缝、U型钢板之间的焊缝、凸形封头与管接头的焊缝、凸型接头与筒体之间的焊缝、法兰盘与接头之间的焊缝。其接头形式分别是：角接接头、对接接头、角接接头、对接接头。
4. 焊接可靠性分析
该压力容器为中压容器，对焊缝要求较高。对焊接接头性能要求 的总原则是等强度、等塑性、等韧性和等耐腐蚀性。结合压力容器的性质及要求，四个接头处焊缝质量最难保证，使用过程中最易出现问题。该接头处焊缝连续较多、应力集中、热输入大、热影响区大、焊
后易变形。焊接时应严格按照焊接参数及技术施焊，最大限度保证焊接质量、减少焊接变形。
5. 焊缝的可焊到性分析
该容器尺寸不大，考虑到人进入其内焊接较为困难，容器密封性要求高，故设计筒体为双U型钢板焊合而成，先焊接U型钢板上的接头，可实现双面焊接，保证焊接质量。凸形封头也能够双面焊接。两块U型钢板焊接及封头与筒体的焊接只能单面焊，采用单面焊双面成型的破口形式及焊接工艺。
二：母材的选用与母材的焊接性分析
1. 母材的选用
结合所给要求，容器受中等压力，采用应用广泛、具有良好焊接 性能的低合金高强钢16MnR。
2. 母材的焊接性
主要受压部分的材料为16MnR，属于低合金高强度钢。 （1）16MnR的特性
碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa（强度级别属于 343MPa级）。其合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16MnR的淬硬倾向比碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。 16MnR的化学成分
16MnR的力学性能
（2）16MnR的焊接性分析
16MnR属于低合金高强度钢，由以上分析可知其力学性能和加工工艺性能良好。这类钢的焊接性通常表现为两个方面的问题：一是焊接引起的各种缺陷，对这类钢来说主要是各类裂纹问题，二是焊接时材料性能的变化，对此来说主要是脆化问题。
1) 裂纹问题
分为三类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。
热裂纹：热轧钢一般含碳量较低，而含锰量较高，因此它们Mn/S 比较大，具有良好的抗热裂纹性能。正常情况下焊缝中不会出现热裂纹，但当材料成分不合格或有严重偏析，使碳、硫含量偏高，Mn/S比偏低，易出现热裂纹。锰在钢中可与硫形成MnS，减少了硫的有害影响，增强了钢的抗热裂性能。增大焊缝成形系数，减少母材在焊缝中的熔合比都能防止热裂纹的产生。
冷裂纹：钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向，而钢材的淬硬
倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素，其碳当量比低碳钢碳当量略高，故16MnR的淬硬倾向比低碳钢要大些，而且随钢材强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度，以控制热赢下去的冷却速度，同时降低焊缝金属的含H量等措施，防止冷裂纹的产生。
再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，由于热轧钢中不含强碳化物形成元素，因此对再热裂纹不敏感，而且还可以通过提高预热温度和焊后立即热处理等措施来防止再热裂纹的产生。
2) 脆化问题
过热区脆化：热轧钢焊接时近缝区中被加热到100°以上粗晶 区，易产生晶粒长大现象，是焊接接头中塑性最差的部位，往往会承受不住应力的作用而被破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度，尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度，缩短在这一温度区间停留时间，减少或防止奥氏体组织的出现，以提高钢的冲击韧性，而且为防止过热区粗晶粒脆化，也不宜采用过大线能量。
热应变脆化：热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖，同时诱发N原子快速扩散聚集在位错区，出现热应变脆化。16MnR具有一定的热应变脆化倾向，焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。 （3）16MnR热轧钢焊接工艺 1） 焊前准备
焊接坡口形式的设计应避免采用焊不透或局部焊透的坡口，还要尽量减少焊缝的横截面积，以降低接头的残余应力，同时也可减少焊接材料的消耗量。
坡口加工采用热切割是应注意防止母材边缘会形成一定深度的淬硬层，这种低塑性的淬硬层往往成为冷加工的开裂源。
焊前必须消除焊接区钢板表面的水分，坡口表面的氧化皮、锈斑、油脂以及其他污物。
焊接材料在使用前应按生产厂推荐的规范进行烘干。 装配定位焊缝必修采用与正式焊缝同一类型的焊条。 2） 焊接线能量的选择
线能量的参数是指焊接电流、电弧电压和焊接速度。低合金结构钢焊接时，线能量参数要保证接头的熔透性和焊缝成型外，还要考虑其对接头性能的影响。焊接碳含量低的热轧钢以及含碳量偏下限的16MnR钢时，对焊接线能量没有严格的限制，但从提高过热区塑性和韧性考虑还是采用偏小线能量更为有利；当焊接含碳量偏高的16MnR钢时，为降低淬硬倾向，防止冷裂纹产生，焊接时线能量应该偏大些。
3） 预热、后热及热处理
预热：焊接低合金结构钢时，焊前预热是防止接头冷裂、改善接头组织性能、减少焊接应力的重要工艺措施。焊前预热的有利作用还在于：改变焊接过程的热循环，降低焊接接头各区高温转变和低温转变温度区间的冷却速度，避免或减少了淬硬组织的形成；减少焊接区
的温度梯度，降低了焊接接头的内应力，并使之叫均匀地分布；扩大了焊接区的温度场，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱了焊接应力的不利影响；延长了焊接区在100℃以上温度的停留时间，有利于H从焊缝金属中逸出。预热温度的确定，随钢材碳当量、板厚、结构的拘束的增加而增加，环境温度的升高为降低。
后热及热处理：后热是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围内，并保持一段时间，这种工艺简称后热。其作用在于首先是降低了接头低温转变区的冷却速度，其效果比预热更显著，其次是延长了接头在100℃以上温度区间的停留时间，使焊缝金属中的H有充分时间向外扩散。在焊缝金属H扩散阶段，从根本上消除了导致冷裂纹形成的力学因素。后热的温度和时间，取决于被焊钢的冷裂敏感性，焊接材料的含H亮和接头的拘束度。后热温度愈高，保温时间愈长，去H效果愈明显。
去H处理时将焊接在焊后立即加热到300~400℃温度并保温一段时间，可加速焊接接头H的扩散逸出。H的排出程度取决于加热温度和时间。温度高保温时间可短一些，温度低去H时间就要加长。生产中消H处理的温度为300~400℃，消H时间为1~2小时。
消除应力处理是将焊件均匀地以一定的速度加热到AC1点以下足够高的温度，保温一段时间后随炉冷却到300~400℃,最后将工件移到炉外空冷。低合金结构钢焊后消除应力处理的目的有以下几点：消除焊缝金属中的H，提高焊接接头的抗裂性和韧性；降低喊姐姐有中的残余应力；改善焊缝及热影响区组织，使淬硬组织经受回火处理而提
高接头各区的韧性；稳定了低合金耐热钢焊缝及热影响区的碳化物，提高了接头的高温持久强度；降低了焊缝及热影响区的硬度，易于切削加工。
4） 16MnR焊接方法及参数
CO2气体保护焊 焊丝牌号：H08AMn2Si
16MnR钢CO2气体保护焊角接工艺参数表：
埋弧焊 16MnR钢板厚度为8mm
对接工艺参数
角接工艺参数
熔化极氩弧焊，开V形坡口
16MnR焊接接头力学性能
焊缝金属及热影响区的力学性能是影响接头使用性能的基本性能，而其强度和韧性有事关键的考核要素。根据材料成分及厚度，结
构等各个要点克制，再次构建中主要有对接接头和角接接头，坡口形式主要为V型坡口。
16MnR不同焊接方法焊接接头力学性能
5） 16MnR自动焊的焊接材料
三：焊料分析
16MnR是广泛应用于生产压力容器的一种低合金高强钢，力学性能和加工工艺性能良好。焊接时要注意防止冷裂纹。它可以使用手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等。各种焊接方法使用
情况如下：
电弧焊一般采用J507焊条，直流反接，160~180A电流，24~26V电压。
埋弧自动焊一般采用H08MnA焊丝、HJ430焊剂，直流正接，电流600~680A，电压32~36V。
CO2气体保护焊一般采用H08AMn2Si焊丝，直流反接，电流250~450A，电压25~28V。
氩弧焊一般采用H10MnSi焊丝，直流反接，电流120~140A,电压11~13V。
各类焊接方法使用的焊丝（焊条）的工艺性分析：
J507：低氢型碱性焊条，可以焊接结构钢材中典型的Q235等钢材，其抗拉强度相对于E4315等普通焊条大得多，所以一般用于焊接受力较大或受动载荷的钢结构焊接中。该焊条直径2.5~6.0mm，可进行全位置焊接。焊接时选用直流反接。
H08MnA：碳素结构钢镀铜埋弧焊丝，它具有优良的焊接工艺性能，电弧燃烧稳定，焊缝成形美观，并且容易脱渣，可满足大线能量多层多道，双面单道，高速焊等焊接方法及工艺需要。广泛用于压力容器或低合金钢的焊接。
H08AMn2Si：焊接间隙窄，特别适合压力容器的焊接。
四：焊接方法选择
综合考虑该压力容器对焊缝的密封、强度和尺寸的要求，以及母
材成分及厚度各方面要求，在各接头与U型钢板及与凸形封头的焊缝采用氩弧焊，U型钢板之间、凸形封头与筒体之间的焊缝采用埋弧焊。筒体与管接头、封头与管接头及管接头与法兰盘的焊接采用氩弧焊，因时间及篇幅有限，在此不再表述。
1. 埋弧焊的优点：
（1） 生产效率高 埋弧焊所用的焊接电流可大到1000A以上，比焊条电弧焊高5~7倍，因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都比较大。这也使得焊接速度可以大大提高。以厚板为8~10mm的钢板对接焊为例，焊条电弧焊的焊接速度一般不超过6~8m/h，而单丝埋弧焊速度可达30~50m/h，如果采用双丝或多丝埋弧焊，速度还可提高1倍以上。
（2） 焊接质量好 这一方面是由于埋弧焊的焊接参数可通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，对焊工操作技术要求不高，因而焊缝成形好,成分稳定；另一方面也与采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。据资料介绍，在焊条电弧焊时，焊缝中氮的质量分数为0.02%~0.03%，而使用HJ431焊剂进行埋弧焊时，焊缝中氮的质量分数仅为0.002%，这可以使焊缝的力学性能显著提高。 （3）劳动条件好 埋弧焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操作。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。
（4）节约金属及电能 对于20~50mm厚以下的焊件可以不开坡口焊接，这既课节省由于加工坡口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝
的填充量大大减少。同时，由于焊剂的保护，金属的烧损和飞溅大大减少。由于埋弧焊的电弧热量能得到充分的力量，单位长度焊缝上所消耗的电能也大大降低。
2. 埋弧焊的缺点：
（1）焊接适用的位置受到限制 由于采用颗粒状的焊剂进行焊接，因此一般只适用平焊（俯焊）的焊接，如平焊位置的对接接头、角接接头以及堆焊等。对于其他位置，则需要采用特殊的装置以保证焊剂对焊缝区的覆盖。
（2）焊接厚度受到限制 这主要是由于当焊接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差，因此不适用焊接厚度小于1mm的薄板。 （3）对焊件坡口加工与装配要求较严 这是因为埋弧焊时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用焊缝自动跟踪装置才能保证不焊偏。
3. 埋弧焊的冶金特点 （1）机械保护作用好
焊接时，焊剂在电弧的作用下发生熔化，并围绕电弧空间形 成一个由液态熔渣膜构成的天然屏障，能有效地阻止空气进入电弧空间。其保护作用好于焊条电弧焊时的气——渣联合保护，这可以从焊缝中的含氮量得到证明。 （2）冶金反应充分
这主要与埋弧焊使用的热输入有关。焊接热输入大，使得焊缝区的金属处于液态的时间长（比焊条焊的时间长几倍），因而使得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金更充分，有利于焊缝得到预期的化学成分。同时熔池中的气体、夹杂物容易逸出，有利于消除气孔、杂渣等缺陷。
（3）焊缝化学成分稳定
在母材一定的情况下，焊缝的化学成分只要受两方面的影响：一个是焊接材料，即焊丝和焊剂，能够决定焊缝的合金系统；另一个是焊接参数。当焊接参数变化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入量发生变化，进而影响焊缝的化学成分；另一方面能够影响焊剂的熔化率，影响化学冶金反应进行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。由于埋弧焊时的焊接参数稳定，因此当焊接材料、母材和焊接参数确定以后，焊缝的化学成分波动较小。 （4）焊缝的组织易粗化
这与埋弧焊时的使用的焊接电流大，因而热输入大有关。热输入大，使得熔池的体积大，熔池金属高温停留的时间长，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧焊的焊缝晶粒容易长大，因此，在许多情况下需要考虑通过焊接材料向焊缝中渗入微量合金元素（如Ti B等）来抑制粗化组织，以获得比较好的韧性。
五：接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数
1. 接头坡口形式及尺寸
由于埋弧焊使用的电流比较大，熔透深度比较大，因此当焊件厚 度小于14mm时可以不开坡口，这样仍能保证焊透和良好的焊缝成型；当焊件厚度为14—22mm时，一般开单面V形坡口；当焊件厚度为22—50时，开X形坡口，以保证根部熔透和消除夹渣等缺陷。根据该压力容器壁厚为8mm，所开I形坡口，装配间隙小于1mm。
2. 焊接工艺参数
该压力容器筒体采用自动埋弧焊，H08A焊丝，HJ431焊剂。焊接工艺参数主要有：焊接电流I、电弧电压U和焊接速度V等。 （1）焊接电流I
其他条件不变时，焊缝熔深H几乎与焊接电流成正比： H=Km I
Km为比例系数，随电流种类、极性、焊丝直径及焊剂的不同而不 一样。结合该容器主体使用的焊接方法及其特点，选取Km为1.1（直流反接，不开坡口）。对接接头焊缝采用550~580A焊接电流。 （2）弧焊电压
电弧电压与电弧长度成正比，在相同的电弧电压和电流数值时， 如果所用的焊剂不同，电弧空间的电场强度也不同，则电弧长度可能不同。极性不同时，电弧电压对熔宽的影响不同。根据前述16MnR的焊接性及焊接方法选取弧焊电压为34~36V。
注意在埋弧焊时，电弧电压是根据焊接电流来确定的。即一定的焊接电流时要保持一定范围的弧长，以保证电弧的稳定燃烧，因此电弧电压的变动范围是有限的。
（3）焊接速度
焊接速度对熔深和熔宽都有明显影响。焊接速度较小时，随焊接 速度的增加，弧柱倾斜，有利于熔池金属向后流动，故熔深略有增加。结合焊接方法、材料及压力容器性能要求等因素，选取焊接速度为34.5m/h。
六：焊接工艺卡片：
筒体纵焊缝焊接工艺
筒体环焊缝焊接工艺
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一：总体焊接结构分析 ................................................................................................................... 2
1. 外形结构分析 ................................................................................................................... 2 2. 焊缝布置及焊接次序分析 ............................................................................................... 2 3. 焊接接头形式分析 ........................................................................................................... 2 4. 焊接可靠性分析 ............................................................................................................... 2 5. 焊缝的可焊到性分析 ....................................................................................................... 3 二：母材的选用与母材的焊接性分析 ........................................................................................... 3
1. 母材的选用 ....................................................................................................................... 3 2. 母材的焊接性 ................................................................................................................... 3 三：焊料分析 ................................................................................................................................... 9 四：焊接方法选择 ......................................................................................................................... 10
1. 埋弧焊的优点： ................................................................................................................ 11 2. 埋弧焊的缺点： ................................................................................................................ 12 3. 埋弧焊的冶金特点 ............................................................................................................ 12 五：接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数 ................................................................................. 13
1. 接头坡口形式及尺寸 ..................................................................................................... 13 2. 焊接工艺参数 ................................................................................................................. 14 六：焊接工艺卡片： ..................................................................................................................... 15
一：总体焊接结构分析
1. 外形结构分析
该容器为受内压的常温中压压力容器，圆柱段长（L）1600mm，直径（D）900m，壁厚（t）8mm。由图可知，筒体两端焊有凸型封头，筒体及封头上均焊有连接管道，外接法兰盘连接管道。主要加工手段为焊接，此外还有冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。
2. 焊缝布置及焊接次序分析
根据焊接的基本原则，尽量减少焊缝数量和长度，尽量对称施焊。 在两块U型钢板上使用线切割切出孔，分别焊接上接头及法兰盘。再将U型钢板对称焊接合体，得到筒体。在凸形封头上焊接管道接头及法兰盘，再与筒体焊合，内衬垫板，单面焊，双面成型。
3. 焊接接头形式分析
综合考虑焊接原则，将该容器的焊缝分为以下几种：U型钢板与 视镜孔及手孔接头的焊缝、U型钢板之间的焊缝、凸形封头与管接头的焊缝、凸型接头与筒体之间的焊缝、法兰盘与接头之间的焊缝。其接头形式分别是：角接接头、对接接头、角接接头、对接接头。
4. 焊接可靠性分析
该压力容器为中压容器，对焊缝要求较高。对焊接接头性能要求 的总原则是等强度、等塑性、等韧性和等耐腐蚀性。结合压力容器的性质及要求，四个接头处焊缝质量最难保证，使用过程中最易出现问题。该接头处焊缝连续较多、应力集中、热输入大、热影响区大、焊
后易变形。焊接时应严格按照焊接参数及技术施焊，最大限度保证焊接质量、减少焊接变形。
5. 焊缝的可焊到性分析
该容器尺寸不大，考虑到人进入其内焊接较为困难，容器密封性要求高，故设计筒体为双U型钢板焊合而成，先焊接U型钢板上的接头，可实现双面焊接，保证焊接质量。凸形封头也能够双面焊接。两块U型钢板焊接及封头与筒体的焊接只能单面焊，采用单面焊双面成型的破口形式及焊接工艺。
二：母材的选用与母材的焊接性分析
1. 母材的选用
结合所给要求，容器受中等压力，采用应用广泛、具有良好焊接 性能的低合金高强钢16MnR。
2. 母材的焊接性
主要受压部分的材料为16MnR，属于低合金高强度钢。 （1）16MnR的特性
碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa（强度级别属于 343MPa级）。其合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16MnR的淬硬倾向比碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。 16MnR的化学成分
16MnR的力学性能
（2）16MnR的焊接性分析
16MnR属于低合金高强度钢，由以上分析可知其力学性能和加工工艺性能良好。这类钢的焊接性通常表现为两个方面的问题：一是焊接引起的各种缺陷，对这类钢来说主要是各类裂纹问题，二是焊接时材料性能的变化，对此来说主要是脆化问题。
1) 裂纹问题
分为三类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。
热裂纹：热轧钢一般含碳量较低，而含锰量较高，因此它们Mn/S 比较大，具有良好的抗热裂纹性能。正常情况下焊缝中不会出现热裂纹，但当材料成分不合格或有严重偏析，使碳、硫含量偏高，Mn/S比偏低，易出现热裂纹。锰在钢中可与硫形成MnS，减少了硫的有害影响，增强了钢的抗热裂性能。增大焊缝成形系数，减少母材在焊缝中的熔合比都能防止热裂纹的产生。
冷裂纹：钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向，而钢材的淬硬
倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素，其碳当量比低碳钢碳当量略高，故16MnR的淬硬倾向比低碳钢要大些，而且随钢材强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大，应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度，以控制热赢下去的冷却速度，同时降低焊缝金属的含H量等措施，防止冷裂纹的产生。
再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，由于热轧钢中不含强碳化物形成元素，因此对再热裂纹不敏感，而且还可以通过提高预热温度和焊后立即热处理等措施来防止再热裂纹的产生。
2) 脆化问题
过热区脆化：热轧钢焊接时近缝区中被加热到100°以上粗晶 区，易产生晶粒长大现象，是焊接接头中塑性最差的部位，往往会承受不住应力的作用而被破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度，尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度，缩短在这一温度区间停留时间，减少或防止奥氏体组织的出现，以提高钢的冲击韧性，而且为防止过热区粗晶粒脆化，也不宜采用过大线能量。
热应变脆化：热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖，同时诱发N原子快速扩散聚集在位错区，出现热应变脆化。16MnR具有一定的热应变脆化倾向，焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。 （3）16MnR热轧钢焊接工艺 1） 焊前准备
焊接坡口形式的设计应避免采用焊不透或局部焊透的坡口，还要尽量减少焊缝的横截面积，以降低接头的残余应力，同时也可减少焊接材料的消耗量。
坡口加工采用热切割是应注意防止母材边缘会形成一定深度的淬硬层，这种低塑性的淬硬层往往成为冷加工的开裂源。
焊前必须消除焊接区钢板表面的水分，坡口表面的氧化皮、锈斑、油脂以及其他污物。
焊接材料在使用前应按生产厂推荐的规范进行烘干。 装配定位焊缝必修采用与正式焊缝同一类型的焊条。 2） 焊接线能量的选择
线能量的参数是指焊接电流、电弧电压和焊接速度。低合金结构钢焊接时，线能量参数要保证接头的熔透性和焊缝成型外，还要考虑其对接头性能的影响。焊接碳含量低的热轧钢以及含碳量偏下限的16MnR钢时，对焊接线能量没有严格的限制，但从提高过热区塑性和韧性考虑还是采用偏小线能量更为有利；当焊接含碳量偏高的16MnR钢时，为降低淬硬倾向，防止冷裂纹产生，焊接时线能量应该偏大些。
3） 预热、后热及热处理
预热：焊接低合金结构钢时，焊前预热是防止接头冷裂、改善接头组织性能、减少焊接应力的重要工艺措施。焊前预热的有利作用还在于：改变焊接过程的热循环，降低焊接接头各区高温转变和低温转变温度区间的冷却速度，避免或减少了淬硬组织的形成；减少焊接区
的温度梯度，降低了焊接接头的内应力，并使之叫均匀地分布；扩大了焊接区的温度场，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱了焊接应力的不利影响；延长了焊接区在100℃以上温度的停留时间，有利于H从焊缝金属中逸出。预热温度的确定，随钢材碳当量、板厚、结构的拘束的增加而增加，环境温度的升高为降低。
后热及热处理：后热是指焊接结束后将焊件或整条焊缝立即加热到150~250℃温度范围内，并保持一段时间，这种工艺简称后热。其作用在于首先是降低了接头低温转变区的冷却速度，其效果比预热更显著，其次是延长了接头在100℃以上温度区间的停留时间，使焊缝金属中的H有充分时间向外扩散。在焊缝金属H扩散阶段，从根本上消除了导致冷裂纹形成的力学因素。后热的温度和时间，取决于被焊钢的冷裂敏感性，焊接材料的含H亮和接头的拘束度。后热温度愈高，保温时间愈长，去H效果愈明显。
去H处理时将焊接在焊后立即加热到300~400℃温度并保温一段时间，可加速焊接接头H的扩散逸出。H的排出程度取决于加热温度和时间。温度高保温时间可短一些，温度低去H时间就要加长。生产中消H处理的温度为300~400℃，消H时间为1~2小时。
消除应力处理是将焊件均匀地以一定的速度加热到AC1点以下足够高的温度，保温一段时间后随炉冷却到300~400℃,最后将工件移到炉外空冷。低合金结构钢焊后消除应力处理的目的有以下几点：消除焊缝金属中的H，提高焊接接头的抗裂性和韧性；降低喊姐姐有中的残余应力；改善焊缝及热影响区组织，使淬硬组织经受回火处理而提
高接头各区的韧性；稳定了低合金耐热钢焊缝及热影响区的碳化物，提高了接头的高温持久强度；降低了焊缝及热影响区的硬度，易于切削加工。
4） 16MnR焊接方法及参数
CO2气体保护焊 焊丝牌号：H08AMn2Si
16MnR钢CO2气体保护焊角接工艺参数表：
埋弧焊 16MnR钢板厚度为8mm
对接工艺参数
角接工艺参数
熔化极氩弧焊，开V形坡口
16MnR焊接接头力学性能
焊缝金属及热影响区的力学性能是影响接头使用性能的基本性能，而其强度和韧性有事关键的考核要素。根据材料成分及厚度，结
构等各个要点克制，再次构建中主要有对接接头和角接接头，坡口形式主要为V型坡口。
16MnR不同焊接方法焊接接头力学性能
5） 16MnR自动焊的焊接材料
三：焊料分析
16MnR是广泛应用于生产压力容器的一种低合金高强钢，力学性能和加工工艺性能良好。焊接时要注意防止冷裂纹。它可以使用手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等。各种焊接方法使用
情况如下：
电弧焊一般采用J507焊条，直流反接，160~180A电流，24~26V电压。
埋弧自动焊一般采用H08MnA焊丝、HJ430焊剂，直流正接，电流600~680A，电压32~36V。
CO2气体保护焊一般采用H08AMn2Si焊丝，直流反接，电流250~450A，电压25~28V。
氩弧焊一般采用H10MnSi焊丝，直流反接，电流120~140A,电压11~13V。
各类焊接方法使用的焊丝（焊条）的工艺性分析：
J507：低氢型碱性焊条，可以焊接结构钢材中典型的Q235等钢材，其抗拉强度相对于E4315等普通焊条大得多，所以一般用于焊接受力较大或受动载荷的钢结构焊接中。该焊条直径2.5~6.0mm，可进行全位置焊接。焊接时选用直流反接。
H08MnA：碳素结构钢镀铜埋弧焊丝，它具有优良的焊接工艺性能，电弧燃烧稳定，焊缝成形美观，并且容易脱渣，可满足大线能量多层多道，双面单道，高速焊等焊接方法及工艺需要。广泛用于压力容器或低合金钢的焊接。
H08AMn2Si：焊接间隙窄，特别适合压力容器的焊接。
四：焊接方法选择
综合考虑该压力容器对焊缝的密封、强度和尺寸的要求，以及母
材成分及厚度各方面要求，在各接头与U型钢板及与凸形封头的焊缝采用氩弧焊，U型钢板之间、凸形封头与筒体之间的焊缝采用埋弧焊。筒体与管接头、封头与管接头及管接头与法兰盘的焊接采用氩弧焊，因时间及篇幅有限，在此不再表述。
1. 埋弧焊的优点：
（1） 生产效率高 埋弧焊所用的焊接电流可大到1000A以上，比焊条电弧焊高5~7倍，因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都比较大。这也使得焊接速度可以大大提高。以厚板为8~10mm的钢板对接焊为例，焊条电弧焊的焊接速度一般不超过6~8m/h，而单丝埋弧焊速度可达30~50m/h，如果采用双丝或多丝埋弧焊，速度还可提高1倍以上。
（2） 焊接质量好 这一方面是由于埋弧焊的焊接参数可通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，对焊工操作技术要求不高，因而焊缝成形好,成分稳定；另一方面也与采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。据资料介绍，在焊条电弧焊时，焊缝中氮的质量分数为0.02%~0.03%，而使用HJ431焊剂进行埋弧焊时，焊缝中氮的质量分数仅为0.002%，这可以使焊缝的力学性能显著提高。 （3）劳动条件好 埋弧焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操作。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。
（4）节约金属及电能 对于20~50mm厚以下的焊件可以不开坡口焊接，这既课节省由于加工坡口而损失的金属，也可使焊缝中焊丝
的填充量大大减少。同时，由于焊剂的保护，金属的烧损和飞溅大大减少。由于埋弧焊的电弧热量能得到充分的力量，单位长度焊缝上所消耗的电能也大大降低。
2. 埋弧焊的缺点：
（1）焊接适用的位置受到限制 由于采用颗粒状的焊剂进行焊接，因此一般只适用平焊（俯焊）的焊接，如平焊位置的对接接头、角接接头以及堆焊等。对于其他位置，则需要采用特殊的装置以保证焊剂对焊缝区的覆盖。
（2）焊接厚度受到限制 这主要是由于当焊接电流小于100A时电弧的稳定性通常变差，因此不适用焊接厚度小于1mm的薄板。 （3）对焊件坡口加工与装配要求较严 这是因为埋弧焊时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，故必须保证坡口的加工和装配精度，或者采用焊缝自动跟踪装置才能保证不焊偏。
3. 埋弧焊的冶金特点 （1）机械保护作用好
焊接时，焊剂在电弧的作用下发生熔化，并围绕电弧空间形 成一个由液态熔渣膜构成的天然屏障，能有效地阻止空气进入电弧空间。其保护作用好于焊条电弧焊时的气——渣联合保护，这可以从焊缝中的含氮量得到证明。 （2）冶金反应充分
这主要与埋弧焊使用的热输入有关。焊接热输入大，使得焊缝区的金属处于液态的时间长（比焊条焊的时间长几倍），因而使得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金更充分，有利于焊缝得到预期的化学成分。同时熔池中的气体、夹杂物容易逸出，有利于消除气孔、杂渣等缺陷。
（3）焊缝化学成分稳定
在母材一定的情况下，焊缝的化学成分只要受两方面的影响：一个是焊接材料，即焊丝和焊剂，能够决定焊缝的合金系统；另一个是焊接参数。当焊接参数变化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入量发生变化，进而影响焊缝的化学成分；另一方面能够影响焊剂的熔化率，影响化学冶金反应进行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。由于埋弧焊时的焊接参数稳定，因此当焊接材料、母材和焊接参数确定以后，焊缝的化学成分波动较小。 （4）焊缝的组织易粗化
这与埋弧焊时的使用的焊接电流大，因而热输入大有关。热输入大，使得熔池的体积大，熔池金属高温停留的时间长，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧焊的焊缝晶粒容易长大，因此，在许多情况下需要考虑通过焊接材料向焊缝中渗入微量合金元素（如Ti B等）来抑制粗化组织，以获得比较好的韧性。
五：接头坡口形式及尺寸与焊接工艺参数
1. 接头坡口形式及尺寸
由于埋弧焊使用的电流比较大，熔透深度比较大，因此当焊件厚 度小于14mm时可以不开坡口，这样仍能保证焊透和良好的焊缝成型；当焊件厚度为14—22mm时，一般开单面V形坡口；当焊件厚度为22—50时，开X形坡口，以保证根部熔透和消除夹渣等缺陷。根据该压力容器壁厚为8mm，所开I形坡口，装配间隙小于1mm。
2. 焊接工艺参数
该压力容器筒体采用自动埋弧焊，H08A焊丝，HJ431焊剂。焊接工艺参数主要有：焊接电流I、电弧电压U和焊接速度V等。 （1）焊接电流I
其他条件不变时，焊缝熔深H几乎与焊接电流成正比： H=Km I
Km为比例系数，随电流种类、极性、焊丝直径及焊剂的不同而不 一样。结合该容器主体使用的焊接方法及其特点，选取Km为1.1（直流反接，不开坡口）。对接接头焊缝采用550~580A焊接电流。 （2）弧焊电压
电弧电压与电弧长度成正比，在相同的电弧电压和电流数值时， 如果所用的焊剂不同，电弧空间的电场强度也不同，则电弧长度可能不同。极性不同时，电弧电压对熔宽的影响不同。根据前述16MnR的焊接性及焊接方法选取弧焊电压为34~36V。
注意在埋弧焊时，电弧电压是根据焊接电流来确定的。即一定的焊接电流时要保持一定范围的弧长，以保证电弧的稳定燃烧，因此电弧电压的变动范围是有限的。
（3）焊接速度
焊接速度对熔深和熔宽都有明显影响。焊接速度较小时，随焊接 速度的增加，弧柱倾斜，有利于熔池金属向后流动，故熔深略有增加。结合焊接方法、材料及压力容器性能要求等因素，选取焊接速度为34.5m/h。
六：焊接工艺卡片：
筒体纵焊缝焊接工艺
筒体环焊缝焊接工艺