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. 堆焊的特點
低合金鋼(gang)壓(ya)力容器內(nei)壁不(bu)銹(xiu)鋼(gang)堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)，通常第一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)完全是(shi)(shi)異種材(cai)(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)，第二(er)層(ceng)(ceng)以(yi)上才大致是(shi)(shi)同材(cai)(cai)焊(han)(han)接(jie)(jie)，因而一(yi)(yi)般情況下，第一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)和第二(er)層(ceng)(ceng)以(yi)上使(shi)用(yong)(yong)成(cheng)分(fen)不(bu)同的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)。其次，對只(zhi)堆(dui)焊(han)(han)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)就達到所規(gui)定的(de)(de)成(cheng)分(fen)的(de)(de)單層(ceng)(ceng)堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)用(yong)(yong)焊(han)(han)材(cai)(cai)和堆(dui)焊(han)(han)二(er)層(ceng)(ceng)以(yi)上得到規(gui)定成(cheng)分(fen)的(de)(de)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)，所使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)也不(bu)相同。
不銹鋼在碳鋼和低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼中堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)方(fang)法(fa)很(hen)多，常見(jian)的(de)有(you)(you)手工(gong)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)、熔化極氣體(ti)(ti)保護焊(han)(han)(han)(han)、帶極埋弧（或電(dian)渣）堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)、絲極埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)等。無論(lun)哪一種堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)方(fang)法(fa)，第(di)一層堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)都(dou)是由(you)(you)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)料的(de)熔敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和熔人(ren)的(de)母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)熔合(he)而成(cheng)(cheng)的(de)。由(you)(you)于母(mu)材(cai)(cai)的(de)合(he)金(jin)(jin)元素(su)含量很(hen)低(di)，所以(yi)它對第(di)一層焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)合(he)金(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分具有(you)(you)稀(xi)釋(shi)作用。因此，可(ke)(ke)能使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中奧氏體(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)元素(su)含量不足，結果(guo)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)可(ke)(ke)能出(chu)現大量的(de)馬氏體(ti)(ti)組織，并可(ke)(ke)能產生裂紋，同時導(dao)致(zhi)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層韌性(xing)降(jiang)低(di)。
焊(han)縫金屬成分和(he)組織決定于堆(dui)(dui)焊(han)材料和(he)母材熔入量即熔合比(bi)（也稱稀釋率）。當堆(dui)(dui)焊(han)工藝確定之后，稀釋率基本確定。
稀釋(shi)率是(shi)確定過(guo)渡(du)層(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)材料的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)依據。以手(shou)工電焊(han)(han)(han)(han)(han)條為例，焊(han)(han)(han)(han)(han)條的(de)(de)(de)(de)熔合比一(yi)般是(shi)20%左右，如用(yong)20-10型的(de)(de)(de)(de)電焊(han)(han)(han)(han)(han)條，經(jing)母材稀釋(shi)以后，堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)成(cheng)(cheng)分(fen)將(jiang)變成(cheng)(cheng)16-型，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)可(ke)能(neng)(neng)(neng)是(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體＋馬氏(shi)(shi)(shi)體組織(zhi)(zhi)。若在(zai)實際操作中(zhong)熔合比較(jiao)(jiao)大時，就(jiu)(jiu)有(you)可(ke)能(neng)(neng)(neng)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)產生(sheng)大量的(de)(de)(de)(de)脆硬馬氏(shi)(shi)(shi)體，而(er)且(qie)由于稀釋(shi)作用(yong)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Ni含量較(jiao)(jiao)低，在(zai)熔合線(xian)附近產生(sheng)較(jiao)(jiao)寬的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體過(guo)渡(du)層(ceng)。這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)層(ceng)無論是(shi)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)(neng)、耐蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)(neng)，還是(shi)抗(kang)裂性能(neng)(neng)(neng)都很差。同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)方法，若選(xuan)用(yong)24-13型的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)材料，經(jing)母材稀釋(shi)后，堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)成(cheng)(cheng)分(fen)是(shi)19-9或18-8型，這樣(yang)第一(yi)層(ceng)就(jiu)(jiu)基本(ben)達到(dao)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)要求，而(er)且(qie)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫組織(zhi)(zhi)是(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體＋鐵(tie)素體組織(zhi)(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)就(jiu)(jiu)具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱裂性能(neng)(neng)(neng)和抗(kang)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)(neng)。
在過(guo)渡(du)層上(shang)再堆焊不銹層，則可采(cai)用相(xiang)應的(de)焊材(cai)，如308L、347L及310MoL分別適合于核電、石油加氫及尿(niao)素等壓(ya)力(li)容器的(de)堆焊。
2. 堆焊方(fang)法
表4-6是幾種在低合金鋼壓力容器內壁不銹(xiu)鋼堆焊中常用(yong)的方(fang)法及其(qi)使(shi)用(yong)部(bu)位、使(shi)用(yong)特點和發展趨勢。
在表4-6的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)中，使用(yong)最多的(de)(de)是帶極堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)。帶極堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)的(de)(de)效(xiao)率是手工(gong)(gong)(gong)(gong)電弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)(de)10~20倍(bei)，稀釋率較(jiao)低而且可以得(de)到美(mei)觀、穩定的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層，適合于厚(hou)壁(bi)容器大面(mian)積堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)。對小(xiao)口徑管件和堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)構件，MIG、TIG及等離子弧(hu)(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)使用(yong)得(de)較(jiao)多。手工(gong)(gong)(gong)(gong)電弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)在形狀復雜的(de)(de)部位和不能用(yong)平焊(han)(han)(han)的(de)(de)場合或修(xiu)補堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)的(de)(de)場合具有施(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)簡便(bian)的(de)(de)特點，故手工(gong)(gong)(gong)(gong)電弧(hu)(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)與(yu)帶極堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)一(yi)起(qi)成(cheng)為最普遍應用(yong)的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)方法(fa)。
帶(dai)(dai)極(ji)堆焊(han)(han)(han)可(ke)分(fen)(fen)為(wei)埋弧堆焊(han)(han)(han)（SAW法(fa)(fa)）、電(dian)渣堆焊(han)(han)(han)（ESW法(fa)(fa)）和(he)高(gao)速帶(dai)(dai)極(ji)堆焊(han)(han)(han)方法(fa)(fa)（HSW法(fa)(fa)）。按堆焊(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)數又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)單(dan)層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)(han)和(he)雙層(ceng)(ceng)、多層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)(han)工藝。單(dan)層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)(han)可(ke)只(zhi)用一種(zhong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)帶(dai)(dai)，減少制造(zao)中(zhong)的(de)焊(han)(han)(han)接和(he)熱(re)處理(li)工序，縮短制造(zao)周(zhou)期，從而降(jiang)低制造(zao)成本。但是只(zhi)堆焊(han)(han)(han)一層(ceng)(ceng)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)就達到設計規定的(de)化(hua)學成分(fen)(fen)、金相組織和(he)各(ge)項力學性能，在技(ji)術上有(you)很大(da)難度(du)，對堆焊(han)(han)(han)材料的(de)成分(fen)(fen)和(he)堆焊(han)(han)(han)工藝參數的(de)控制均(jun)非常嚴格(ge)。雙層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)(han)雖然(ran)帶(dai)(dai)極(ji)種(zhong)類(lei)增加了，但由于(yu)過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)存(cun)在（高(gao)Cr、Ni含量），使耐蝕層(ceng)(ceng)的(de)超低碳，一定的(de)Cr、Ni含量就較(jiao)容易保證，因(yin)此對于(yu)焊(han)(han)(han)接技(ji)術和(he)生產管理(li)水平不(bu)(bu)(bu)是非常高(gao)的(de)企業，一般(ban)均(jun)采用雙層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)(han)工藝。帶(dai)(dai)極(ji)尺(chi)(chi)寸可(ke)以有(you)不(bu)(bu)(bu)同(tong)厚度(du)和(he)寬度(du)，如：0.4mm×17.5mm、25 mm、37.5 mm、50 mm、75 mm、150 mm或0.5mm×30 mm、60 mm、90 mm、120 mm、180 mm.目前(qian)用得(de)較(jiao)廣(guang)泛的(de)是：0.4mm×50 mm、75mm和(he)0.5mm×60mm,帶(dai)(dai)極(ji)越寬，生產率(lv)越高(gao)，但同(tong)時會(hui)帶(dai)(dai)來磁偏吹現象(xiang)的(de)加重和(he)由于(yu)電(dian)流加大(da)造(zao)成抗氫致剝離能力下降(jiang)。故目前(qian)生產中(zhong)用得(de)較(jiao)多的(de)帶(dai)(dai)極(ji)尺(chi)(chi)寸為(wei)0.5mm×60 mm、0.4mm×50mm、75mm。
3. 堆焊材料(liao)
壓(ya)力容(rong)器堆焊(han)(han)材(cai)(cai)料主要取決于使(shi)用(yong)(yong)介質。表4-7、表4-8中，20-10型焊(han)(han)材(cai)(cai)00Cr20Ni10、00Cr20Ni10Nb 和00Cr18Ni12Mo2分別用(yong)(yong)于核電石(shi)油(you)加氫及化(hua)肥(fei)等(deng)環境(jing)，作為(wei)堆焊(han)(han)層(ceng)(ceng)的不銹(xiu)層(ceng)(ceng)使(shi)用(yong)(yong)，而(er)24-13型焊(han)(han)材(cai)(cai)00Cr24Ni13、00Cr24Ni13Nb、00Cr24Ni13Mo等(deng)則用(yong)(yong)作過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)。表中00Cr25Ni22、Mn4Mo2N的焊(han)(han)材(cai)(cai)是(shi)大化(hua)肥(fei)尿素合成塔等(deng)專用(yong)(yong)的焊(han)(han)材(cai)(cai)，既用(yong)(yong)作過(guo)渡層(ceng)(ceng)也用(yong)(yong)于不銹(xiu)層(ceng)(ceng)的堆焊(han)(han)。
4. 堆焊工藝要(yao)點
低合金鋼(gang)(gang)(gang)壓力容器內壁不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)堆(dui)(dui)焊(han)時，首先用(yong)(yong)高鉻鎳的(de)24-13型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)接材(cai)料(liao)在低合金鋼(gang)(gang)(gang)母(mu)材(cai)上堆(dui)(dui)焊(han)一層(ceng)(ceng)過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)。堆(dui)(dui)焊(han)時要嚴格控制工藝參數，保(bao)證堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)的(de)稀釋率均勻和堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)成(cheng)分(fen)(fen)和組織的(de)穩定，這對(dui)于(yu)過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)是(shi)至關重要的(de)。當堆(dui)(dui)焊(han)耐(nai)腐蝕層(ceng)(ceng)時，仍(reng)應采(cai)用(yong)(yong)小熱輸入。所選用(yong)(yong)的(de)鉻鎳奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)堆(dui)(dui)焊(han)材(cai)料(liao)應能(neng)保(bao)證堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)的(de)含(han)(han)碳(tan)量、鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)(han)量以及(ji)其(qi)他(ta)化學成(cheng)分(fen)(fen)符(fu)合技術條件(jian)要求。常用(yong)(yong)的(de)有20-10型(xing)(xing)、20-10Nb型(xing)(xing)、18-12Mo型(xing)(xing)等材(cai)料(liao)堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)(han)量通(tong)常在3%~10%(石油化工）和5%~12%(核電）范(fan)圍，而尿素(su)裝(zhuang)置(zhi)堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)用(yong)(yong)25-22-2焊(han)材(cai)，堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)鐵(tie)素(su)體(ti)要求≤0.6%,即盡(jin)可能(neng)低的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)(han)量。
表(biao)4-9、表(biao)4-10、表(biao)4-11分別是手工焊(han)條、鎢極氬弧焊(han)和(he)帶極堆焊(han)的工藝參數。
對(dui)帶極(ji)埋弧焊(han)和(he)電(dian)渣堆焊(han)，國內外經過幾十年的研究，現(xian)大多采用燒(shao)結焊(han)劑(ji)，典型配套(tao)焊(han)接材料見表 4-12。
5. 預熱(re)和(he)焊(han)后(hou)熱(re)處理(li)
厚(hou)壁壓力容器堆(dui)焊(han)前預(yu)熱(re)，是為(wei)了(le)防止焊(han)接(jie)熱(re)影響區(qu)的(de)裂紋。預(yu)熱(re)溫(wen)度可控制為(wei)100~150℃之間，堆(dui)焊(han)時如果預(yu)熱(re)溫(wen)度過(guo)高(gao)，使母材熔深增(zeng)加(jia)過(guo)多，造(zao)成稀釋(shi)率過(guo)大是不理(li)想的(de)。堆(dui)焊(han)第二(er)層(ceng)(ceng)和二(er)層(ceng)(ceng)以上的(de)堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)則不需要進行預(yu)熱(re)。
厚壁壓力容器(qi)在制造過程(cheng)(cheng)中要(yao)經受多次中間熱處(chu)理(li)(li)和最(zui)終(zhong)熱處(chu)理(li)(li)。這(zhe)些熱處(chu)理(li)(li)的(de)(de)目的(de)(de)是：①. 消除焊(han)(han)(han)(han)縫中的(de)(de)氫，防(fang)止(zhi)產生冷裂(lie)紋；②. 消除焊(han)(han)(han)(han)縫和熱影(ying)響區的(de)(de)淬硬傾向，改(gai)善其(qi)塑韌(ren)性(xing)(xing)；③. 消除焊(han)(han)(han)(han)接(jie)殘(can)余應力，防(fang)止(zhi)變(bian)形和產生冷裂(lie)紋；④. 穩定焊(han)(han)(han)(han)縫和熱影(ying)響區的(de)(de)組(zu)織(zhi)結構，改(gai)善其(qi)性(xing)(xing)能。這(zhe)些熱處(chu)理(li)(li)主(zhu)要(yao)是針對(dui)壓力容器(qi)的(de)(de)基體金(jin)屬即低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)及其(qi)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)，而不(bu)(bu)是針對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)的(de)(de)。相反(fan)，熱處(chu)理(li)(li)過程(cheng)(cheng)對(dui)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)來說是不(bu)(bu)利的(de)(de)，因為焊(han)(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)(li)可能引(yin)起不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)發生碳化物(wu)析(xi)出(chu)，鐵素體相轉(zhuan)變(bian)（為o相）和熔(rong)(rong)合(he)區引(yin)起脫(tuo)碳、增碳等現象，從而導致堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)和熔(rong)(rong)合(he)區的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)和塑韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)降低(di)。
壓力容(rong)器(qi)制造(zao)過程(cheng)中(zhong)進行的(de)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)稱(cheng)為中(zhong)間熱(re)處理(li)(li)(li)(li)，而產品制造(zao)完畢在(zai)出(chu)(chu)廠之(zhi)前進行的(de)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)則稱(cheng)之(zhi)為最終(zhong)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)（PWHT).中(zhong)間熱(re)處理(li)(li)(li)(li)和最終(zhong)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)對不同鋼(gang)種來說是不一樣的(de)，表4-13中(zhong)列出(chu)(chu)了(le)常用的(de)幾種壓力容(rong)器(qi)用鋼(gang)的(de)中(zhong)間熱(re)處理(li)(li)(li)(li)和最終(zhong)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)溫度供(gong)參考。至于在(zai)熱(re)處理(li)(li)(li)(li)時(shi)(shi)的(de)保(bao)溫時(shi)(shi)間，一般均按容(rong)器(qi)壁(bi)厚(hou)以1小(xiao)時(shi)(shi)／英寸來確定，但不小(xiao)于1小(xiao)時(shi)(shi)。
