厚壁壓力容器是石油深度加工、核電工程和大型化肥等工業部門不可缺少的關鍵裝置，這類容器在高溫、高壓的環境運行，多數情況還受介質的腐蝕作用，因此容器需要足夠的耐腐蝕性。而這類容器厚度通常超過80mm,有的達到200mm以上，如采用整體不銹鋼制造，既不經濟制造難度又大，所以均采用堆焊的方法，在低合金鋼鍛造或軋制的超厚板卷制的容器內壁全面堆焊厚度為5~10mm(根據不同的要求）的在線亞洲日產一區二區:不銹鋼，使容器既具有符合設計的耐壓性能，同時又具有優良的耐蝕性能。
1. 堆(dui)焊的特點
低合金鋼(gang)壓力(li)容器(qi)內壁不(bu)銹鋼(gang)堆焊(han)(han)層(ceng)(ceng)(ceng)，通常(chang)第(di)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)完全是(shi)異(yi)種材(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie)，第(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)以上才大(da)致(zhi)是(shi)同材(cai)焊(han)(han)接(jie)，因而(er)一(yi)般(ban)情況下，第(di)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)和第(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)以上使(shi)用(yong)成(cheng)分不(bu)同的(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)。其(qi)次，對(dui)只堆焊(han)(han)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)就達到所規(gui)定的(de)成(cheng)分的(de)單(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)層(ceng)(ceng)(ceng)用(yong)焊(han)(han)材(cai)和堆焊(han)(han)二層(ceng)(ceng)(ceng)以上得到規(gui)定成(cheng)分的(de)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)(ceng)，所使(shi)用(yong)的(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)也不(bu)相同。
不銹鋼在(zai)碳鋼和(he)低合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼中(zhong)堆焊(han)(han)的(de)(de)方法很(hen)多，常見的(de)(de)有手工電弧(hu)焊(han)(han)、熔(rong)化極(ji)氣體保護焊(han)(han)、帶極(ji)埋弧(hu)（或(huo)電渣）堆焊(han)(han)、絲極(ji)埋弧(hu)堆焊(han)(han)等。無論哪(na)一種堆焊(han)(han)方法，第一層(ceng)堆焊(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)都是由堆焊(han)(han)材料(liao)的(de)(de)熔(rong)敷金(jin)(jin)(jin)屬(shu)和(he)熔(rong)人(ren)的(de)(de)母材金(jin)(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)合(he)(he)(he)而成的(de)(de)。由于母材的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)含(han)量(liang)很(hen)低，所以它對(dui)第一層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)成分具有稀釋作(zuo)用。因此，可(ke)能(neng)使(shi)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)奧(ao)氏(shi)體和(he)鐵素(su)體形成元素(su)含(han)量(liang)不足，結果堆焊(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)可(ke)能(neng)出現大(da)量(liang)的(de)(de)馬氏(shi)體組織，并(bing)可(ke)能(neng)產(chan)生裂紋，同時導致堆焊(han)(han)層(ceng)韌性降低。
焊縫(feng)金屬(shu)成分和(he)組(zu)織決(jue)定于堆焊材(cai)料和(he)母材(cai)熔(rong)入量即熔(rong)合比（也(ye)稱(cheng)稀釋(shi)率）。當(dang)堆焊工藝確定之后，稀釋(shi)率基本確定。
稀(xi)釋(shi)率是(shi)(shi)(shi)確定過渡層堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材料的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)依據。以手工(gong)電焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條為(wei)例，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條的(de)(de)(de)熔合比(bi)一般是(shi)(shi)(shi)20%左右(you)，如用20-10型的(de)(de)(de)電焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條，經母材稀(xi)釋(shi)以后，堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)成(cheng)(cheng)分將變成(cheng)(cheng)16-型，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中可(ke)(ke)能是(shi)(shi)(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)＋馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)。若在(zai)實際操作中熔合比(bi)較(jiao)大時(shi)，就有(you)可(ke)(ke)能在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中產生大量的(de)(de)(de)脆(cui)硬馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，而(er)且(qie)由于稀(xi)釋(shi)作用，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)(de)(de)Ni含量較(jiao)低(di)，在(zai)熔合線附(fu)近產生較(jiao)寬(kuan)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)過渡層。這樣的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)層無(wu)論是(shi)(shi)(shi)力(li)學性(xing)(xing)能、耐蝕性(xing)(xing)能，還(huan)是(shi)(shi)(shi)抗(kang)裂性(xing)(xing)能都很差。同(tong)樣的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)方法，若選用24-13型的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)材料，經母材稀(xi)釋(shi)后，堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)成(cheng)(cheng)分是(shi)(shi)(shi)19-9或18-8型，這樣第一層就基本達到堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)要求，而(er)且(qie)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)組織(zhi)是(shi)(shi)(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)＋鐵素體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)就具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)抗(kang)熱裂性(xing)(xing)能和抗(kang)腐蝕性(xing)(xing)能。
在過渡(du)層上再(zai)堆焊(han)不銹層，則可(ke)采用相(xiang)應的焊(han)材，如308L、347L及310MoL分別適合于核(he)電、石油加氫(qing)及尿(niao)素等壓力容器的堆焊(han)。
2. 堆焊方法
表4-6是幾種(zhong)在低合(he)金鋼壓(ya)力容器內壁不銹鋼堆焊中常用(yong)(yong)的方法及其使用(yong)(yong)部位(wei)、使用(yong)(yong)特點和發展(zhan)趨勢。
在表4-6的(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)(fang)法中，使用(yong)(yong)最多的(de)是(shi)(shi)帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)。帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)效(xiao)率是(shi)(shi)手(shou)(shou)工(gong)電弧焊(han)(han)(han)(han)的(de)10~20倍，稀釋率較(jiao)低而且可以得(de)到(dao)美觀、穩定的(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層，適合(he)于(yu)厚(hou)壁容器大面積堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)。對小口徑管(guan)件和(he)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)較(jiao)小的(de)構件，MIG、TIG及等(deng)離子弧堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)使用(yong)(yong)得(de)較(jiao)多。手(shou)(shou)工(gong)電弧焊(han)(han)(han)(han)在形狀復雜的(de)部位和(he)不(bu)能用(yong)(yong)平焊(han)(han)(han)(han)的(de)場合(he)或修補堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)場合(he)具有施工(gong)簡便的(de)特點，故手(shou)(shou)工(gong)電弧堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)與帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)一起成為最普遍(bian)應用(yong)(yong)的(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)方(fang)(fang)法。
帶(dai)(dai)極(ji)(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)可(ke)分(fen)為埋弧堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)（SAW法(fa)(fa)）、電渣堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)（ESW法(fa)(fa)）和(he)(he)(he)高速帶(dai)(dai)極(ji)(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)方法(fa)(fa)（HSW法(fa)(fa)）。按堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)數又可(ke)分(fen)為單層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)和(he)(he)(he)雙(shuang)層(ceng)(ceng)、多(duo)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)工藝。單層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)可(ke)只用一(yi)種不銹(xiu)鋼(gang)帶(dai)(dai)，減少(shao)制(zhi)造(zao)中的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)和(he)(he)(he)熱(re)處理工序，縮短制(zhi)造(zao)周期，從而降低制(zhi)造(zao)成(cheng)(cheng)本。但(dan)(dan)是(shi)(shi)只堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)一(yi)層(ceng)(ceng)不銹(xiu)鋼(gang)就(jiu)達到設計規定(ding)(ding)的(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)、金相組(zu)織(zhi)和(he)(he)(he)各項力學性能(neng)，在技術上有(you)很大(da)難(nan)度，對堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)材料的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)和(he)(he)(he)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)工藝參數的(de)(de)(de)控制(zhi)均非常(chang)(chang)嚴格。雙(shuang)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)雖然帶(dai)(dai)極(ji)(ji)種類增加(jia)了，但(dan)(dan)由(you)于過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)存在（高Cr、Ni含量(liang)），使耐蝕層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)超低碳，一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)Cr、Ni含量(liang)就(jiu)較(jiao)容易保證(zheng)，因此對于焊(han)接(jie)技術和(he)(he)(he)生產(chan)管(guan)理水平不是(shi)(shi)非常(chang)(chang)高的(de)(de)(de)企(qi)業，一(yi)般均采用雙(shuang)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)工藝。帶(dai)(dai)極(ji)(ji)尺寸(cun)可(ke)以(yi)有(you)不同厚(hou)度和(he)(he)(he)寬(kuan)度，如：0.4mm×17.5mm、25 mm、37.5 mm、50 mm、75 mm、150 mm或(huo)0.5mm×30 mm、60 mm、90 mm、120 mm、180 mm.目前用得較(jiao)廣泛的(de)(de)(de)是(shi)(shi)：0.4mm×50 mm、75mm和(he)(he)(he)0.5mm×60mm,帶(dai)(dai)極(ji)(ji)越寬(kuan)，生產(chan)率越高，但(dan)(dan)同時會帶(dai)(dai)來(lai)磁偏吹現(xian)象的(de)(de)(de)加(jia)重和(he)(he)(he)由(you)于電流加(jia)大(da)造(zao)成(cheng)(cheng)抗氫致剝離能(neng)力下降。故(gu)目前生產(chan)中用得較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)帶(dai)(dai)極(ji)(ji)尺寸(cun)為0.5mm×60 mm、0.4mm×50mm、75mm。
3. 堆焊材料
壓力(li)容器(qi)堆焊(han)材(cai)料(liao)主要取(qu)決于使用(yong)(yong)介(jie)質。表4-7、表4-8中，20-10型(xing)焊(han)材(cai)00Cr20Ni10、00Cr20Ni10Nb 和00Cr18Ni12Mo2分別(bie)用(yong)(yong)于核電石油加氫(qing)及(ji)化肥(fei)等環境(jing)，作為堆焊(han)層的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹層使用(yong)(yong)，而24-13型(xing)焊(han)材(cai)00Cr24Ni13、00Cr24Ni13Nb、00Cr24Ni13Mo等則(ze)用(yong)(yong)作過渡層焊(han)。表中00Cr25Ni22、Mn4Mo2N的(de)(de)(de)焊(han)材(cai)是(shi)大(da)化肥(fei)尿素合成塔等專用(yong)(yong)的(de)(de)(de)焊(han)材(cai)，既用(yong)(yong)作過渡層也用(yong)(yong)于不(bu)(bu)銹層的(de)(de)(de)堆焊(han)。
4. 堆焊工藝要點
低合(he)金鋼(gang)(gang)壓(ya)力(li)容器內(nei)壁不銹鋼(gang)(gang)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)時，首先用(yong)(yong)高鉻鎳(nie)的(de)(de)24-13型不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接材料(liao)在低合(he)金鋼(gang)(gang)母(mu)材上堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)一(yi)層過渡層。堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)時要(yao)(yao)嚴格控(kong)制(zhi)工(gong)藝參數，保(bao)證(zheng)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層的(de)(de)稀(xi)釋率(lv)均(jun)勻和堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層成(cheng)(cheng)分和組織的(de)(de)穩定，這對(dui)于過渡層堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)是至關重要(yao)(yao)的(de)(de)。當(dang)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)耐腐蝕層時，仍應采用(yong)(yong)小熱輸(shu)入。所選用(yong)(yong)的(de)(de)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)材料(liao)應能(neng)保(bao)證(zheng)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層的(de)(de)含碳量(liang)、鐵素(su)體(ti)含量(liang)以及其他化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分符合(he)技(ji)術條(tiao)件要(yao)(yao)求。常用(yong)(yong)的(de)(de)有20-10型、20-10Nb型、18-12Mo型等材料(liao)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層鐵素(su)體(ti)含量(liang)通常在3%~10%(石油化(hua)工(gong)）和5%~12%(核電(dian)）范圍，而(er)尿素(su)裝置堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層用(yong)(yong)25-22-2焊(han)(han)(han)(han)材，堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層鐵素(su)體(ti)要(yao)(yao)求≤0.6%,即盡可能(neng)低的(de)(de)鐵素(su)體(ti)含量(liang)。
表4-9、表4-10、表4-11分別(bie)是手工焊(han)條、鎢極氬(ya)弧焊(han)和帶極堆(dui)焊(han)的工藝參(can)數。
對帶極埋弧焊(han)(han)和電渣堆焊(han)(han)，國內外經(jing)過幾十年的研究，現大多(duo)采用燒結焊(han)(han)劑，典型配套焊(han)(han)接(jie)材料(liao)見表 4-12。
5. 預熱(re)和焊(han)后熱(re)處(chu)理(li)
厚(hou)壁壓力(li)容器堆(dui)(dui)(dui)焊(han)前(qian)預(yu)(yu)熱(re)(re)，是(shi)(shi)為了防(fang)止焊(han)接(jie)熱(re)(re)影響(xiang)區的裂紋。預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度可控制(zhi)為100~150℃之間，堆(dui)(dui)(dui)焊(han)時如果預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度過(guo)(guo)高，使母材熔深增加過(guo)(guo)多(duo)，造成稀(xi)釋率過(guo)(guo)大是(shi)(shi)不理想的。堆(dui)(dui)(dui)焊(han)第(di)二層和二層以上的堆(dui)(dui)(dui)焊(han)層則不需要進行預(yu)(yu)熱(re)(re)。
厚壁(bi)壓(ya)力(li)容器在(zai)制造過(guo)程(cheng)中要經受多次中間熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)和(he)(he)最終熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)。這些熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)：①. 消除(chu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)(de)(de)氫，防(fang)止(zhi)產生(sheng)(sheng)冷裂(lie)紋；②. 消除(chu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)和(he)(he)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響區(qu)的(de)(de)(de)淬硬傾向(xiang)，改善其(qi)塑(su)韌性；③. 消除(chu)焊(han)(han)(han)接殘(can)余應力(li)，防(fang)止(zhi)變(bian)形和(he)(he)產生(sheng)(sheng)冷裂(lie)紋；④. 穩定焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)和(he)(he)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響區(qu)的(de)(de)(de)組織結構(gou)，改善其(qi)性能(neng)。這些熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)主要是(shi)(shi)針(zhen)對壓(ya)力(li)容器的(de)(de)(de)基(ji)體金屬即(ji)低合金鋼(gang)及其(qi)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)，而不是(shi)(shi)針(zhen)對不銹鋼(gang)堆(dui)焊(han)(han)(han)層的(de)(de)(de)。相(xiang)(xiang)反，熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)過(guo)程(cheng)對堆(dui)焊(han)(han)(han)層來說是(shi)(shi)不利(li)的(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)(wei)焊(han)(han)(han)后熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)可能(neng)引(yin)起不銹鋼(gang)堆(dui)焊(han)(han)(han)層發生(sheng)(sheng)碳(tan)化物(wu)析出，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)轉變(bian)（為(wei)(wei)o相(xiang)(xiang)）和(he)(he)熔(rong)合區(qu)引(yin)起脫碳(tan)、增碳(tan)等現象，從而導致堆(dui)焊(han)(han)(han)層和(he)(he)熔(rong)合區(qu)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性和(he)(he)塑(su)韌性的(de)(de)(de)降低。
壓力(li)(li)容(rong)器制造過程中進行的(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理稱為中間(jian)(jian)熱(re)處(chu)(chu)理，而產品制造完畢在(zai)出廠(chang)之(zhi)前(qian)進行的(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理則(ze)稱之(zhi)為最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理（PWHT).中間(jian)(jian)熱(re)處(chu)(chu)理和(he)最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理對不同鋼種來說是不一樣的(de)(de)，表4-13中列出了常用的(de)(de)幾種壓力(li)(li)容(rong)器用鋼的(de)(de)中間(jian)(jian)熱(re)處(chu)(chu)理和(he)最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理溫度供參考。至于(yu)(yu)在(zai)熱(re)處(chu)(chu)理時(shi)(shi)的(de)(de)保溫時(shi)(shi)間(jian)(jian)，一般均按容(rong)器壁厚以1小(xiao)時(shi)(shi)／英(ying)寸來確(que)定，但不小(xiao)于(yu)(yu)1小(xiao)時(shi)(shi)。
