換熱器設(shè)計(jì)、壓力容器焊接與無(wú)損檢Microsoft Word 文檔

1、換熱器設(shè)計(jì)傳熱學(xué)基礎(chǔ)1. .1熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱） 定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。物質(zhì)的屬性：可以在固體、液體、氣體中發(fā)生1.2.導(dǎo)熱的特點(diǎn)必須有溫差物體直接接觸依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移1.3導(dǎo)熱機(jī)理氣體：氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。導(dǎo)電固體：自由電子運(yùn)動(dòng)。非導(dǎo)電固體：晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。液體：很復(fù)雜。1.4熱傳導(dǎo)基本方程傅里葉定律（Fourier）1.5熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)） 具有單位溫度差（1K）的單位厚度的物體(1m)，在它的單位面積上(1m2)、每單位時(shí)

2、間(1s)的導(dǎo)熱量(J)。單位：w/(m.K)熱導(dǎo)率表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力的一個(gè)參數(shù)，為物質(zhì)性質(zhì)之一。熱導(dǎo)率越大，物質(zhì)的導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。熱導(dǎo)率的大小與物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)（溫度、濕度、壓強(qiáng)）等因素有關(guān)。 1.6當(dāng)<0.2 W/(m)時(shí)，這種材料稱為保溫材料。高效能的保溫材料多為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)1.7常壓下氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式估算：m氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m；li氣體混合物中i組分的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m；yi氣體混合物中i組分的摩爾分?jǐn)?shù)；Mi氣體混合物中i組分的摩爾質(zhì)量，kg/kmol。1.8液體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏的情況下，可按下法估算：有機(jī)化合物水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為 有機(jī)

3、化合物的互溶混合液的導(dǎo)熱系數(shù)估算式為 上兩式中x和分別為混合液中i組分的質(zhì)量分率及與混合液相同溫度下i組分的導(dǎo)熱系數(shù)。1.9導(dǎo)熱的幾個(gè)基本概念1） 傳熱速率Q（熱流量）： 指單位時(shí)間內(nèi)通過傳熱面的熱量。整個(gè)換熱器的傳熱速率表征了換熱器的生產(chǎn)能力，單位為W；2 ）熱通量q ： 指單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面積所傳遞的熱量。在一定的傳熱速率下，q越大，所需的傳熱面積越小。因此，熱通量是反映傳熱強(qiáng)度的指標(biāo)，又稱為熱流強(qiáng)度，單位為W/m2。3）穩(wěn)定傳熱（又稱定態(tài)傳熱） ：對(duì)于連續(xù)過程傳熱系統(tǒng)中不積累熱量，即輸入系統(tǒng)的熱量等于輸出系統(tǒng)的熱量。穩(wěn)定傳熱的特點(diǎn)：傳熱速率Q為常數(shù)，并且系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置變化

4、而與時(shí)間無(wú)關(guān)。對(duì)于間歇過程：傳熱系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度不僅隨位置變化且隨時(shí)間變化，稱為不穩(wěn)定傳熱（又稱非定態(tài)傳熱）。2.0平壁導(dǎo)熱由傅立葉定律導(dǎo)過平壁的熱流量：熱流密度：2.1平壁導(dǎo)熱由和分比關(guān)系 2.2平壁導(dǎo)熱例3：硫酸生產(chǎn)中SO2氣體是在沸騰爐中焙燒硫鐵礦而得到的，若沸騰爐的爐壁是由23cm厚的耐火磚（實(shí)際各區(qū)段的磚規(guī)格略有差異）、23cm厚的保溫磚（粘土輕磚）、5cm厚的石棉板及10cm厚的鋼殼組成。操作穩(wěn)定后，測(cè)得爐內(nèi)壁面溫度t1為900，外壁面溫度t5為80。試求每平方米爐壁面由熱傳導(dǎo)所散失的熱量，并求爐壁各層材料間交界面的溫度為多少？由于沸騰爐直徑大，可以將爐壁看作平面壁，已知： 耐火磚

5、， 保溫磚， 石棉磚, 鋼殼 解：由題意根據(jù)多層平壁熱流量公式，得： 求耐火磚與保溫磚的交界面溫度t2 =806.8求保溫磚與石棉板的交界面溫度t3 =317.5 求石棉板與鋼殼的交界面溫度t4 =81.1計(jì)算結(jié)果表明，各分層熱阻越大則溫度降越大，沸騰爐壁主要溫度降在保溫磚和石棉板層。3.圓筒壁導(dǎo)熱1)單層圓筒壁導(dǎo)熱圓筒壁的導(dǎo)熱面積隨半徑而變，S2rL。2) 多層圓筒壁導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)大的材料在外面，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料放在里層對(duì)保溫更有利。4. 1熱對(duì)流與對(duì)流換熱定義與特征定義：流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。 流體中有溫差 熱對(duì)流必然

6、同時(shí)伴隨著熱傳導(dǎo)，自然界不存在單一的熱對(duì)流 對(duì)流換熱：流體與溫度不同的固體壁間接觸時(shí)的熱量交換過程4.2對(duì)流換熱的特點(diǎn)對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差5牛頓冷卻公式（1701） 熱流量W，單位時(shí)間傳遞的熱量q 熱流密度q 熱流密度W/m2h 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)AA 與流體接觸的壁面面積 tw 固體壁表面溫度t 流體溫度6. 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對(duì)流換熱系數(shù)） 當(dāng)流體與壁面溫度相差1度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量。h是表征對(duì)流換熱過程強(qiáng)弱的物理量。影響h因素：流動(dòng)原因、流動(dòng)狀態(tài)

7、、流體物性（、cp)有無(wú)相變、壁面形狀大小等7. 1對(duì)流傳熱機(jī)理 對(duì)流傳熱是流體流動(dòng)過程中發(fā)生的熱量傳遞. 工業(yè)過程的流動(dòng)多為湍流狀態(tài)，湍流流動(dòng)時(shí)，流體主體中質(zhì)點(diǎn)充分?jǐn)_動(dòng)與混合，所以在與流體流動(dòng)方向垂直的截面上，流體主體區(qū)的溫度差很小。 由于壁面的約束和流體內(nèi)部的摩擦作用，在緊靠壁面處總存在滯流底層，故主要熱阻及溫度差都集中在滯流底層。7.2對(duì)流傳熱特點(diǎn) 由于固體壁面對(duì)流體分子的吸附作用，使得壁面上的流體是處于不流動(dòng)或不滑移的狀態(tài) 在流體的黏性力作用下會(huì)使流體的速度在垂直于壁面的方向上發(fā)生改變。流體速度從壁面上的零速度值逐步變化到來(lái)流的速度值。 同時(shí)，通過固體壁面的熱流也會(huì)在流體分子的作用下向

8、流體擴(kuò)散(熱傳導(dǎo))，并不斷地被流體的流動(dòng)而帶到下游（熱對(duì)流），因而也導(dǎo)致緊靠壁面處的流體溫度逐步從壁面溫度變化到來(lái)流溫度。 流體與壁面之間的溫度變化可認(rèn)為全部發(fā)生在厚度為t的一個(gè)膜層內(nèi)，通常將這一存在溫度梯度的區(qū)域稱為傳熱邊界層。傳熱邊界層以外，溫度是一致的、沒有熱阻.8.對(duì)流換熱過程的分類 對(duì)流換熱：導(dǎo)熱 + 熱對(duì)流；壁面+流動(dòng) 對(duì)流換熱的分類：1）流動(dòng)起因：2）換熱表面的幾何因素：3）流動(dòng)狀態(tài)：4）流體有無(wú)相變：9.對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素及其求流體的種類和性質(zhì)；流體的流動(dòng)形態(tài)：流體的對(duì)流狀態(tài)傳熱壁面的形狀、排列方式和尺寸10.對(duì)流傳熱過程中的準(zhǔn)則數(shù)的物理意義10.1稱為雷諾數(shù)，表征了給定流

9、場(chǎng)的慣性力與其黏性力的對(duì)比關(guān)系，也就是反映了這兩種力的相對(duì)大小。利用雷諾數(shù)可以判別一個(gè)給定流場(chǎng)的穩(wěn)定性，隨著慣性力的增大和黏性力的相對(duì)減小，雷諾數(shù)就會(huì)增大，而大到一定程度流場(chǎng)就會(huì)失去穩(wěn)定，而使流動(dòng)從層流變?yōu)槲闪鳌?0.210.3努謝爾特（Nusselt）準(zhǔn)則，它反映了給定流場(chǎng)的換熱能力與其導(dǎo)熱能力的對(duì)比關(guān)系。這是一個(gè)在對(duì)流換熱計(jì)算中必須要加以確定的準(zhǔn)則。 11.對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素(h = f ( 物性、流動(dòng)狀態(tài)、溫度、邊界狀況)1)流體的種類和相變化的情況2)流體的物性導(dǎo)熱系數(shù) l 大，h 大；粘度 m 大，h ??；比熱和密度 rCp 大，h 大；體積膨脹系數(shù) b 大，h 大。3) 流體的

10、溫度 流體物性、附加自然對(duì)流4)流體的流動(dòng)狀態(tài) 滯流小、湍流大5)流體流動(dòng)的原因 自然對(duì)流小、強(qiáng)制對(duì)流大6)傳熱面的形狀、位置和大小形狀：管、板、環(huán)隙、翅片等位置：水平、垂直、管束的排列方式大?。汗軓?、管長(zhǎng)、板高、進(jìn)口效應(yīng)12應(yīng)用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式應(yīng)注意的問題a 定性溫度 b 特征尺寸c 特征流速d 應(yīng)用條件13.特征尺寸、特征流速和定性溫度的確定特征參數(shù)是流場(chǎng)的代表性的數(shù)值，分別表征了流場(chǎng)的幾何特征、流動(dòng)特征和換熱特征。 特征尺寸，它反映了流場(chǎng)的幾何特征，對(duì)于不同的流場(chǎng)特征尺寸的選擇是不同的。流體平行流過平板：流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度尺寸；管內(nèi)流體流動(dòng)：垂直于流動(dòng)方向的管內(nèi)直徑；流體繞流圓柱體流動(dòng)：流動(dòng)方向

11、上的圓柱體外直徑。非圓管：取當(dāng)量直徑4´流動(dòng)截面積/傳熱周邊長(zhǎng)特征流速，它反映了流體流場(chǎng)的流動(dòng)特征。流體流過平板：來(lái)流速度；流體管內(nèi)流動(dòng)：管子截面上的平均流速；流體繞流圓柱體流動(dòng)：來(lái)流速度。定性溫度，無(wú)量綱準(zhǔn)則中的物性量是溫度的函數(shù)，確定物性量數(shù)值的溫度稱為定性溫度。外部流動(dòng)：來(lái)流流體溫度和固體壁面溫度的算術(shù)平均值，稱為膜溫度；內(nèi)部流動(dòng)：管內(nèi)流體進(jìn)出口溫度的平均值（算術(shù)平均值或?qū)?shù)平均值）.14.對(duì)流傳熱膜系數(shù) （無(wú)相變）1)低粘度流體在管內(nèi)強(qiáng)制湍流傳熱：Dittus-Blelter當(dāng)液體被加熱：n=0.4 液體被冷卻：n=0.3 氣體被加熱或冷卻：n=0.4上式的適用范圍1）Re1

12、04，流體呈湍流狀態(tài)。2）若Re=2300104屬于過渡區(qū)，上式計(jì)算的傳熱系數(shù)h作修正3）要求管長(zhǎng)與管徑之比，l/d>60。如果l/d60，由于入口處的影響使增加較多，可將×【1+（d/l)0.7】進(jìn)行修正。4）用于粘度小于2倍水的粘度的流體。5）定性溫度：液體進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值;6) 特征尺寸: 管內(nèi)徑。b、高粘度流體Nu=0.027Re0.8Pr0.33(w )0.14:液體在主體平均溫度下的粘度w：液體在壁溫下的粘度其中（/w）0.14一項(xiàng)是考慮熱流方向影響的校正項(xiàng)。在工程計(jì)算時(shí)，液體加熱(/w）0.14=1.05 ，液體被冷卻時(shí)（/w）0.14=0.95 由于滯流內(nèi)

13、層的厚度粘度隨熱流方向的不同而不同，液體被加熱時(shí)，滯流內(nèi)層的溫度比主體溫度高，又粘度反比于溫度，因此滯流內(nèi)層厚度減薄，致使對(duì)流傳熱系數(shù)增大。液體被冷卻時(shí)，情況相反，對(duì)于液體Pr>1 即 Pr0.4>Pr0.3.因此加熱時(shí)n=0.4。 15.液體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)a. 蒸氣冷凝化工生產(chǎn)中多見的相變給熱是液體受熱沸騰和飽和水蒸氣的冷凝。滴狀冷凝的給熱系數(shù)比膜狀冷凝的給熱系數(shù)可高出數(shù)倍乃至數(shù)十倍，工業(yè)上遇到的大多是膜狀冷凝，因此冷凝器的設(shè)計(jì)總是按膜狀冷凝來(lái)處理，下面介紹純凈的飽和蒸氣膜狀冷凝的傳熱系數(shù)的計(jì)算方法 。1） 豎直平壁：2）傾斜平壁：3）單根水平園管：4）蒸氣在水平管束外的

14、冷凝5）蒸氣在垂直管內(nèi)、外或垂直平板側(cè)的冷凝6）影響冷凝傳熱的因素液膜兩側(cè)溫差凝液物性蒸氣的流向與速度蒸氣中不凝性氣體含量的影響過熱蒸氣冷凝壁面的影響16. 液體沸騰液體通過固體壁面被加熱的對(duì)流傳熱過程中，若伴有液相變?yōu)闅庀啵丛谝合鄡?nèi)部產(chǎn)生氣泡或氣膜的過程稱為液體沸騰，又稱沸騰傳熱。當(dāng)溫差較小時(shí)，加熱面上的液體僅產(chǎn)生自然對(duì)流在液體表面蒸發(fā)，如圖中AB段曲線；當(dāng)t逐漸增高時(shí)，由于氣泡的產(chǎn)生、脫離和上升對(duì)液體劇烈擾動(dòng)，此段情況稱為泡核沸騰，如BC段曲線；圖4-9 水的沸騰曲線：17.工業(yè)上的液體沸騰將加熱壁面浸沒在液體中，液體在壁面處受熱沸騰，稱為大容積沸騰；液體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)受熱沸騰，稱為管內(nèi)沸

15、騰。18.熱輻射（Thermal radiation）1定義物體通過電磁波來(lái)傳遞熱量的方式物體的溫度越高、輻射能力越強(qiáng)；若物體的種 類不同、表面狀況不同，其輻射能力不同輻射換熱：物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量傳遞2輻射換熱的特點(diǎn)不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在真空中就可以傳遞能量在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換 物體熱力學(xué)能 電磁波能 物體熱力學(xué)能無(wú)論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量;總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫。19.斯蒂芬-玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann law）黑體：能全部吸

16、收投射到其表面輻射能的物體。 或稱絕對(duì)黑體。（Black body）黑體的輻射能力與吸收能力最強(qiáng)黑體向外發(fā)射的輻射能： 絕對(duì)黑體輻射力 黑體表面的絕對(duì)溫度（熱力學(xué)溫度） 斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)， 20.化工生產(chǎn)中的傳熱過程及常見換熱器 實(shí)際上，傳熱過程往往并非以某種傳熱方式單獨(dú)出現(xiàn)，而是兩種甚至是三種傳熱方式的組合。20.1 傳熱過程與熱阻 傳熱過程：熱量由熱流體通過間壁傳給冷流體的過程。20.2熱阻分析類比方法 對(duì)各種轉(zhuǎn)移過程的規(guī)律進(jìn)行分析與比較，充分揭示出相互之間的類同之處，并相互應(yīng)用各自分析的結(jié)論，是研究轉(zhuǎn)移過程的一種行之有效方法。 熱電類比（熱阻分析）是傳熱學(xué)常用的研究方法：即將電學(xué)中的

17、歐姆定律及電學(xué)中電阻的串并聯(lián)理論應(yīng)用于傳熱學(xué)熱量傳遞現(xiàn)象的研究。20.3熱阻1）熱阻定義：熱轉(zhuǎn)移過程的阻力稱為熱阻。2）熱阻分類：不同的熱量轉(zhuǎn)移有不同的熱阻，其分類較多，如：導(dǎo)熱阻、輻射熱阻、對(duì)流熱阻等。3）熱阻的特點(diǎn) 串聯(lián)熱阻疊加原則：在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中，若通過各串聯(lián)環(huán)節(jié)的熱流量相同，則串聯(lián)過程的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)的分熱阻之和。 20.4系統(tǒng)內(nèi)由于溫度的差異使熱量從高溫向低溫轉(zhuǎn)移的過程稱之為熱量傳遞過程，簡(jiǎn)稱傳熱過程 化工生產(chǎn)對(duì)傳熱的要求有兩類，一是要求熱量的傳遞速率要高，目的是增大設(shè)備的傳熱強(qiáng)度、提高生產(chǎn)能力或減小設(shè)備尺寸、降低生產(chǎn)費(fèi)用；另一類則是要求盡量避免熱量傳遞，需要采用隔

18、熱等方法減小傳熱速率。 傳熱過程也分為定態(tài)傳熱和非定態(tài)傳熱兩種，換熱器傳熱面上各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而改變的過程稱為定態(tài)傳熱，反之，稱為不定態(tài)傳熱。21.工業(yè)上傳熱的三種基本方式直接接觸式 間壁式蓄熱式21.1 間壁式換熱器中，熱量自熱流體傳給冷流體的過程包括三個(gè)步驟：熱流體將熱量傳到壁面一側(cè)；熱量通過固體壁面的熱傳導(dǎo)；壁面的另一側(cè)將熱量傳給冷流體。即給熱一導(dǎo)熱一給熱的串聯(lián)過程。 21.2 依傳熱面的結(jié)構(gòu)可分為管式換熱器和板式換熱器。管式換熱器的傳熱面是由管子做成的，包括套管式、列管式、蛇管式、噴淋式和翅片管式等；板式換熱器的傳熱面是由板材做成的，包括夾套式、螺紋板式、螺旋板式等。21.3間壁式換熱

19、器的傳熱總方程，適用于傳熱面為等溫面的間壁式熱交換過程。 說(shuō)明定態(tài)傳熱總過程的推動(dòng)力和阻力亦具加和性24.傳熱過程的平均溫度差 冷、熱流體溫度差沿?fù)Q熱器壁面的分布情況，決定了整個(gè)換熱過程的溫度差。 （1）定態(tài)恒溫傳熱（2）定態(tài)變溫傳熱 在相同情況下，逆流傳熱的平均溫度差大于并流傳熱的平均溫度差，這意味著采用逆流傳熱要比并流傳熱相應(yīng)減少傳熱面積或載熱體使用量。 25.熱負(fù)荷及熱量衡算 生產(chǎn)工藝對(duì)換熱器換熱能力的要求稱為換熱器的工藝熱負(fù)荷L。26. 傳熱過程的強(qiáng)化 傳熱過程的強(qiáng)化目的是充分利用熱能，提高換熱器單位面積的傳熱速率；力圖以較小的傳熱面積或較小體積的換熱器完成一定的傳熱任務(wù)。 26.1強(qiáng)

20、化傳熱過程的主要途徑有三條: （1）增大傳熱面積A（2）增大平均溫度差tm（3）增大傳熱系數(shù)K 26.2 提高h(yuǎn)和、降低都能使K值增大。提高K值的具體辦法，可以從以下幾個(gè)方面考慮。 增加湍流程度、減小對(duì)流傳熱的熱阻、提高h(yuǎn)值。盡量選擇h大的流體給熱狀態(tài)。提高、降低.壓力容器焊接與無(wú)損檢測(cè)1 焊接方法的分類 a熔焊 b壓焊 c 釬焊2.同一種焊縫形式可以連接成多個(gè)接頭形式對(duì)接接頭不一定用對(duì)接焊縫連接連接角接接頭的焊縫也不一定是角焊縫 3.焊接性能、焊接工藝評(píng)定和焊接工藝規(guī)程掌握焊接性能、焊接工藝評(píng)定和編制焊接工藝規(guī)程是焊接壓力容器中的三個(gè)重要環(huán)節(jié)。焊接性能是焊接工藝評(píng)定的基礎(chǔ)焊接工藝評(píng)定是焊接工

21、藝規(guī)程的依據(jù)焊接工藝規(guī)程是確保壓力容器焊接質(zhì)量的行動(dòng)準(zhǔn)則4.焊接性能4.1金屬材料的焊接性能是指在限定的施工條件下，焊接成符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)訂服役要求的能力。亦即材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性和使用可靠性。施工條件包括：材料牌號(hào)、結(jié)構(gòu)條件、焊接設(shè)備條件、工藝條件、焊接環(huán)境。設(shè)計(jì)要求包括：焊接尺寸、形位偏差、焊縫內(nèi)外缺陷要求，焊接接頭的性能、焊接技術(shù)條件。服役要求包括：焊接接頭結(jié)合性能、具體工藝介質(zhì)條件下焊接接頭的使用性能及使用環(huán)境下結(jié)構(gòu)抗斷裂能力。4.2材料的焊接性能與條件有關(guān)，在不同條件下有不同表現(xiàn)。焊接性能可分為工藝焊接性能和使用焊接性能：工藝焊接性能是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)

22、質(zhì)、無(wú)缺陷或少缺陷的焊接接頭能力。使用焊接性能是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足各種使用要求的程度。影響焊接性能的因素為材料、焊接方法、結(jié)構(gòu)類型和使用要求。5.焊接工藝焊接工藝是指制造焊件所有相關(guān)的加工方法和實(shí)施要求，包括焊接設(shè)備、材料選用、焊接方法選定、焊接參數(shù)、操作要求等6.焊接工藝評(píng)定為驗(yàn)證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及結(jié)果評(píng)價(jià)稱為焊接7.工藝評(píng)定。正確認(rèn)識(shí)焊接工藝評(píng)定的目的和作用，是執(zhí)行焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的前提。焊接工藝評(píng)定通過焊接試件，進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，因此焊接工藝評(píng)定結(jié)果只對(duì)焊接接頭有效，焊接工藝評(píng)定不能保證產(chǎn)品整體質(zhì)量符合要求，更不能確保壓力容器安全可靠使用。焊接工藝評(píng)定規(guī)則

23、只對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)要求負(fù)責(zé)，當(dāng)增加焊接工藝評(píng)定試件檢驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的焊接工藝評(píng)定規(guī)則對(duì)新增加的檢驗(yàn)項(xiàng)目便不再適用。8.GB150規(guī)定：容器施焊前的焊接工藝評(píng)定，應(yīng)按JB4708進(jìn)行。焊接工藝評(píng)定報(bào)告、焊接工藝規(guī)程、施焊記錄及焊工的識(shí)別標(biāo)記，其保存期不少于7年。9.焊接工藝規(guī)程9.1按照壓力容器焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定合格的焊接工藝只能確保焊接接頭的力學(xué)性能或堆焊層化學(xué)成分或T形接頭符合要求。對(duì)于焊接接頭作為壓力容器的一部分還有缺陷、應(yīng)力、外觀要求；對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品還有外形尺寸、位置偏差、使用性能及其它性能要求；對(duì)于生產(chǎn)管理來(lái)講，還要求提高生產(chǎn)率、操作方便、安全生產(chǎn)等要求。這是焊接工藝指導(dǎo)書不能

24、解決的，也不是焊接工藝評(píng)定的范圍，這只能由焊接工藝規(guī)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。9.2焊接工藝規(guī)程是制造焊件所有相關(guān)的加工和實(shí)踐要求的細(xì)則文件，可保證由熟練焊工操作時(shí)的質(zhì)量再現(xiàn)性。焊接工藝規(guī)程是焊接工藝人員依據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝，針對(duì)具體的焊接接頭，根據(jù)本單位能力與條件，運(yùn)用焊接實(shí)踐知識(shí)和理論知識(shí)編制而成的。焊工必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，才能確保壓力容器的焊接質(zhì)量。10.壓力容器常用焊接方法及特點(diǎn) 手工電弧焊 埋弧自動(dòng)焊 鎢極氣體保護(hù)焊 熔化極氣體保護(hù)焊 等離子弧焊 電渣焊11.焊接材料包括焊條、焊絲、焊帶、焊劑、保護(hù)氣體等12. 焊接設(shè)計(jì)是壓力容器設(shè)計(jì)一個(gè)重要組成部分，包括焊接方法 層間溫度焊接材料 后熱焊接

25、坡口 焊后熱處理焊接接頭型式 檢驗(yàn)預(yù)熱 檢測(cè) 13. 壓力容器焊接設(shè)計(jì)原則13.1選用焊接性能良好的母材13.2盡量減少焊接工作量a減少焊縫數(shù)量b減少坡口截面積c焊縫最好為直線或圓以利使用機(jī)械化、自動(dòng)化焊接方法 13.3合理布置焊縫a焊縫宜對(duì)稱布置b不采用十字交叉c兩焊縫之間最小距離最好不小于100mmd不在受力截面突變處設(shè)置焊縫13.4焊接施工及焊接檢驗(yàn)方便，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量13.5有利于生產(chǎn)組織與管理 14.選擇焊接方法應(yīng)符合以下要求a能保證壓力容器質(zhì)量可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低。b焊接方法一經(jīng)確定，則坡口形式、焊接材料、焊工合格項(xiàng)目、焊接工藝、所需工藝裝備（裝置）等則隨之確定。c各種

26、壓力容器常用焊接方法各有不同特點(diǎn)和適用條件，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和制造廠的生產(chǎn)條件選用。 15焊接接頭設(shè)計(jì)15.1壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為做到合理地選擇焊接接頭的類型，應(yīng)綜合考慮如下因素：a設(shè)計(jì)要求：保證接頭滿足使用要求。b焊接和無(wú)損檢測(cè)的難易與焊接變形：操作容易實(shí)現(xiàn)，焊接應(yīng)力小，變形能夠控制。c焊接成本：接頭準(zhǔn)備和施工時(shí)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好。d施工條件：制造施工單位具備完成施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備條件。16壓力容器焊后熱處理及其目的16.1焊后熱處理 是指為改善焊接接頭的組織和性能，消除焊接殘余應(yīng)力等影響，將焊接接頭及其鄰近局部在金屬相變點(diǎn)以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定的時(shí)間，然后緩慢

27、冷卻的過程。 16.2焊后熱處理的目的a焊后熱處理可以松弛焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減少含氫量，尤其是提高某些鋼種的沖擊韌性，改善力學(xué)性能。b如果焊后熱處理的溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)，反而會(huì)使焊縫金屬中碳化物聚集、粗化，或脫碳層厚度增加，從而造成力學(xué)性能、蠕變強(qiáng)度及缺口韌性的下降。16.3需要進(jìn)行焊后熱處理的條件a容器的焊后熱處理需要大型熱處理裝備，消耗大量能源。所以，應(yīng)綜合考慮容器的安全性與經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)設(shè)定是否需要進(jìn)行焊后熱處理。b由于影響因素較多，尚難判斷將焊接應(yīng)力限制在什么水平是適宜的。c焊接應(yīng)力的大小一般與材質(zhì)、鋼材厚度、預(yù)熱溫度三個(gè)因素有關(guān) 16.4影響焊接應(yīng)力的大小的因

28、素a材質(zhì) 隨著鋼材強(qiáng)度級(jí)別的提高及合金含量的增加，其焊接性變差，在相同的焊接工藝條件下易產(chǎn)生焊接缺陷。b鋼材厚度 鋼材厚度越大則意味著焊縫越深，焊縫冷卻后收縮的傾向越強(qiáng)；且剛性增大，抵抗局部收縮變形的能力越強(qiáng)，從而產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。c預(yù)熱溫度 焊前預(yù)熱可減緩焊縫部位與其它部位的溫度梯度，能減緩高峰值焊接應(yīng)力的產(chǎn)生。16.5GB150等標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)各種材質(zhì)、厚度以及預(yù)熱溫度設(shè)定壓力容器需進(jìn)行焊后熱處理的條件 16.6但是，如果是圖樣上注明有應(yīng)力腐蝕的容器、盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器，不論其材質(zhì)、厚度和預(yù)熱溫度如何，都應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。16.7除圖樣另有規(guī)定，奧氏體不銹鋼的焊接接頭可不進(jìn)

29、行焊后熱處理。 17焊后熱處理的方法1)爐內(nèi)整體熱處理2)分段爐內(nèi)熱處理3)局部熱處理4)現(xiàn)場(chǎng)熱處理18預(yù)熱、層間溫度和后熱18.1層間溫度相當(dāng)于預(yù)熱，當(dāng)不要求預(yù)熱時(shí)，層間溫度應(yīng)加以控制，盡量降低層間溫度；而要求預(yù)熱時(shí)，應(yīng)控制層間溫度不得低于預(yù)熱溫度。18.2后熱的目的是加快焊接接頭中氫的逸出，是防止焊接冷裂紋的有效措施。18.3后熱應(yīng)在焊后立即進(jìn)行，后熱溫度與鋼材有關(guān)，但一般為200350。溫度太低，消氫效果不明顯；溫度過高，若超出馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度則容易在焊接接頭中保留殘存的馬氏體組織。19焊接變形與焊接應(yīng)力的產(chǎn)生a焊接是一種局部加熱過程。b熔池冷卻凝固成為焊縫后將繼續(xù)冷卻到環(huán)境溫度。c隨

30、著溫度的變化，體積相應(yīng)發(fā)生變化，即局部的膨脹和收縮。d焊件局部膨脹和收縮，會(huì)引起焊件的變形。e當(dāng)上述局部體積變化受到限制，就造成焊件內(nèi)的應(yīng)力。f在焊后殘留于工件的變形和應(yīng)力稱為殘余變形和殘余應(yīng)力。 20焊接變形的種類a縱向（沿焊縫方向）和橫向（垂直于焊縫方向）變形b是焊接變形的最基本形式c角變形，亦稱轉(zhuǎn)角變形21.焊接變形的種類a彎曲變形b波浪變形c.扭曲變形，亦稱螺旋變22減少焊接變形的措施a設(shè)計(jì)方面b工藝方面c焊后矯形23焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因 總的來(lái)說(shuō)，焊接應(yīng)力是焊接過程中焊件體積變化受阻而產(chǎn)生。在焊接過程中引起體積變化的主要原因是：由于溫度降低體積收縮和低溫時(shí)組織轉(zhuǎn)變而引起的體積變化。 24降低焊接殘余應(yīng)力的措施 a設(shè)計(jì)方面b工藝措施25焊接殘余應(yīng)力的消除25.1對(duì)于有