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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