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)壓力容器(qi)內壁不(bu)銹鋼(gang)堆焊(han)(han)層(ceng)(ceng)，通(tong)常第一(yi)層(ceng)(ceng)完全是(shi)異種材(cai)(cai)料焊(han)(han)接，第二層(ceng)(ceng)以上(shang)才大致是(shi)同(tong)材(cai)(cai)焊(han)(han)接，因而(er)一(yi)般(ban)情況下，第一(yi)層(ceng)(ceng)和(he)(he)第二層(ceng)(ceng)以上(shang)使(shi)用(yong)成(cheng)分不(bu)同(tong)的(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)料。其(qi)次，對只堆焊(han)(han)一(yi)層(ceng)(ceng)就達到所(suo)規(gui)定的(de)成(cheng)分的(de)單層(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)層(ceng)(ceng)用(yong)焊(han)(han)材(cai)(cai)和(he)(he)堆焊(han)(han)二層(ceng)(ceng)以上(shang)得到規(gui)定成(cheng)分的(de)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)，所(suo)使(shi)用(yong)的(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)料也不(bu)相(xiang)同(tong)。
不(bu)銹鋼(gang)在(zai)碳(tan)鋼(gang)和低合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)中堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)方法(fa)很多，常見的(de)有手工(gong)電弧焊(han)(han)(han)(han)、熔(rong)(rong)(rong)化極(ji)氣(qi)體(ti)保護焊(han)(han)(han)(han)、帶極(ji)埋弧（或電渣）堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)、絲極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)等。無論(lun)哪(na)一(yi)種堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)方法(fa)，第一(yi)層堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)都是由(you)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)材料的(de)熔(rong)(rong)(rong)敷金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)和熔(rong)(rong)(rong)人的(de)母材金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)熔(rong)(rong)(rong)合(he)(he)而成(cheng)的(de)。由(you)于母材的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)含(han)(han)量(liang)很低，所(suo)以它對(dui)第一(yi)層焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)成(cheng)分具有稀釋作用。因此，可能(neng)(neng)使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)中奧(ao)氏體(ti)和鐵素(su)體(ti)形成(cheng)元素(su)含(han)(han)量(liang)不(bu)足，結果堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)可能(neng)(neng)出現大量(liang)的(de)馬氏體(ti)組(zu)織(zhi)，并可能(neng)(neng)產生裂紋，同時導致堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層韌性降低。
焊縫(feng)金屬成分和組(zu)織決(jue)定(ding)(ding)于(yu)堆焊材料和母(mu)材熔入量即熔合(he)比（也稱稀釋(shi)率(lv)）。當堆焊工藝(yi)確定(ding)(ding)之(zhi)后，稀釋(shi)率(lv)基本確定(ding)(ding)。
稀(xi)釋率是(shi)確(que)定(ding)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)材料(liao)的(de)(de)成(cheng)分的(de)(de)依據。以(yi)手工(gong)電(dian)焊(han)(han)(han)條為例(li)，焊(han)(han)(han)條的(de)(de)熔合比一(yi)般是(shi)20%左右，如用(yong)20-10型(xing)的(de)(de)電(dian)焊(han)(han)(han)條，經母(mu)材稀(xi)釋以(yi)后(hou)(hou)，堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬成(cheng)分將變成(cheng)16-型(xing)，焊(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)可能(neng)是(shi)奧氏(shi)體(ti)＋馬氏(shi)體(ti)組(zu)織。若在實際(ji)操作(zuo)中(zhong)(zhong)熔合比較(jiao)大時，就有可能(neng)在焊(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)大量的(de)(de)脆硬(ying)馬氏(shi)體(ti)，而且由于(yu)稀(xi)釋作(zuo)用(yong)，焊(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)的(de)(de)Ni含量較(jiao)低，在熔合線附近產(chan)生(sheng)較(jiao)寬的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)。這(zhe)樣的(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)無論是(shi)力(li)學性能(neng)、耐蝕性能(neng)，還是(shi)抗裂(lie)性能(neng)都很差(cha)。同樣的(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)方法，若選用(yong)24-13型(xing)的(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)材料(liao)，經母(mu)材稀(xi)釋后(hou)(hou)，堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬成(cheng)分是(shi)19-9或18-8型(xing)，這(zhe)樣第一(yi)層(ceng)(ceng)就基本(ben)達到堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)成(cheng)分的(de)(de)要(yao)求，而且焊(han)(han)(han)縫組(zu)織是(shi)奧氏(shi)體(ti)＋鐵素體(ti)組(zu)織焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬就具有較(jiao)高的(de)(de)抗熱裂(lie)性能(neng)和抗腐蝕性能(neng)。
在過渡(du)層上再堆(dui)(dui)焊(han)不銹(xiu)層，則(ze)可采(cai)用相(xiang)應的焊(han)材，如308L、347L及310MoL分別(bie)適(shi)合于核電、石油加氫及尿素等壓力容(rong)器的堆(dui)(dui)焊(han)。
2. 堆焊方法
表4-6是幾種在低合金鋼壓(ya)力容器內壁不銹鋼堆焊中常用的方法及(ji)其(qi)使用部位、使用特點(dian)和發展趨勢。
在表4-6的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)焊(han)(han)接方法中，使(shi)用最多的(de)(de)是(shi)帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)。帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)的(de)(de)效率是(shi)手工(gong)(gong)電(dian)弧(hu)(hu)焊(han)(han)的(de)(de)10~20倍，稀釋率較(jiao)(jiao)低而且可(ke)以得到美(mei)觀、穩定的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層，適合于厚壁容器大面積堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)。對小口徑管件(jian)和堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)較(jiao)(jiao)小的(de)(de)構件(jian)，MIG、TIG及等離子弧(hu)(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)使(shi)用得較(jiao)(jiao)多。手工(gong)(gong)電(dian)弧(hu)(hu)焊(han)(han)在形狀復雜(za)的(de)(de)部位和不能用平焊(han)(han)的(de)(de)場(chang)(chang)合或修補堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)的(de)(de)場(chang)(chang)合具有施工(gong)(gong)簡(jian)便(bian)的(de)(de)特點，故(gu)手工(gong)(gong)電(dian)弧(hu)(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)與帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)一起(qi)成為最普遍應用的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)方法。
帶(dai)(dai)(dai)極(ji)堆(dui)(dui)焊(han)(han)可(ke)分(fen)為(wei)埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)（SAW法(fa)）、電渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)（ESW法(fa)）和(he)(he)(he)高速帶(dai)(dai)(dai)極(ji)堆(dui)(dui)焊(han)(han)方法(fa)（HSW法(fa)）。按堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)數(shu)又可(ke)分(fen)為(wei)單(dan)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)和(he)(he)(he)雙(shuang)層(ceng)(ceng)、多層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)工(gong)(gong)藝。單(dan)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)可(ke)只(zhi)用一種不(bu)(bu)(bu)銹鋼帶(dai)(dai)(dai)，減少(shao)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接和(he)(he)(he)熱處理(li)(li)工(gong)(gong)序，縮(suo)短制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)周(zhou)期，從而降低制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)成(cheng)本。但是只(zhi)堆(dui)(dui)焊(han)(han)一層(ceng)(ceng)不(bu)(bu)(bu)銹鋼就達到設計(ji)規(gui)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)、金(jin)相組織和(he)(he)(he)各(ge)項力學(xue)性能，在技(ji)(ji)術(shu)上有很大難度，對堆(dui)(dui)焊(han)(han)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)和(he)(he)(he)堆(dui)(dui)焊(han)(han)工(gong)(gong)藝參數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)均非常嚴格。雙(shuang)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)雖然帶(dai)(dai)(dai)極(ji)種類(lei)增加了，但由于過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在（高Cr、Ni含量(liang)），使耐蝕層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超低碳，一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Ni含量(liang)就較容易保證(zheng)，因此(ci)對于焊(han)(han)接技(ji)(ji)術(shu)和(he)(he)(he)生(sheng)產管理(li)(li)水平不(bu)(bu)(bu)是非常高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)企業，一般均采用雙(shuang)層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)工(gong)(gong)藝。帶(dai)(dai)(dai)極(ji)尺(chi)寸(cun)可(ke)以有不(bu)(bu)(bu)同厚度和(he)(he)(he)寬度，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.目前用得較廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是：0.4mm×50 mm、75mm和(he)(he)(he)0.5mm×60mm,帶(dai)(dai)(dai)極(ji)越寬，生(sheng)產率(lv)越高，但同時會帶(dai)(dai)(dai)來磁(ci)偏吹現象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加重和(he)(he)(he)由于電流(liu)加大造(zao)(zao)成(cheng)抗(kang)氫(qing)致剝離能力下降。故(gu)目前生(sheng)產中用得較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)極(ji)尺(chi)寸(cun)為(wei)0.5mm×60 mm、0.4mm×50mm、75mm。
3. 堆焊材(cai)料
壓力容器(qi)堆焊材(cai)料主要取決于(yu)使(shi)用(yong)(yong)介質(zhi)。表4-7、表4-8中，20-10型(xing)焊材(cai)00Cr20Ni10、00Cr20Ni10Nb 和(he)00Cr18Ni12Mo2分別用(yong)(yong)于(yu)核電(dian)石油加氫及化肥(fei)等環(huan)境，作(zuo)為堆焊層(ceng)的不銹層(ceng)使(shi)用(yong)(yong)，而(er)24-13型(xing)焊材(cai)00Cr24Ni13、00Cr24Ni13Nb、00Cr24Ni13Mo等則用(yong)(yong)作(zuo)過渡(du)層(ceng)焊。表中00Cr25Ni22、Mn4Mo2N的焊材(cai)是大化肥(fei)尿(niao)素合(he)成塔等專用(yong)(yong)的焊材(cai)，既用(yong)(yong)作(zuo)過渡(du)層(ceng)也(ye)用(yong)(yong)于(yu)不銹層(ceng)的堆焊。
4. 堆焊工(gong)藝要點
低合(he)(he)金(jin)鋼壓(ya)力容器(qi)內壁不銹鋼堆(dui)(dui)焊(han)(han)時，首先用高鉻鎳的(de)24-13型不銹鋼焊(han)(han)接(jie)材(cai)料在(zai)(zai)低合(he)(he)金(jin)鋼母材(cai)上堆(dui)(dui)焊(han)(han)一(yi)層(ceng)過(guo)渡(du)層(ceng)。堆(dui)(dui)焊(han)(han)時要(yao)嚴(yan)格控制(zhi)工藝參數，保(bao)證(zheng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)的(de)稀(xi)釋率均勻和(he)堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)成分(fen)(fen)和(he)組(zu)織的(de)穩定，這對于過(guo)渡(du)層(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)是至關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。當堆(dui)(dui)焊(han)(han)耐腐蝕層(ceng)時，仍應采用小熱(re)輸入。所選(xuan)用的(de)鉻鎳奧氏體鋼堆(dui)(dui)焊(han)(han)材(cai)料應能(neng)保(bao)證(zheng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)的(de)含(han)碳量(liang)、鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)以及其(qi)他(ta)化學成分(fen)(fen)符合(he)(he)技術(shu)條件(jian)要(yao)求。常用的(de)有(you)20-10型、20-10Nb型、18-12Mo型等材(cai)料堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)通常在(zai)(zai)3%~10%(石油(you)化工）和(he)5%~12%(核電）范圍(wei)，而尿素(su)裝置堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)用25-22-2焊(han)(han)材(cai)，堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)鐵(tie)素(su)體要(yao)求≤0.6%,即盡可(ke)能(neng)低的(de)鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)。
表(biao)(biao)4-9、表(biao)(biao)4-10、表(biao)(biao)4-11分別是手工焊(han)條、鎢(wu)極氬(ya)弧焊(han)和帶(dai)極堆焊(han)的工藝(yi)參數(shu)。
對帶極埋(mai)弧焊(han)和電(dian)渣堆焊(han)，國內外經(jing)過幾十(shi)年的研究，現大(da)多采用燒結焊(han)劑(ji)，典(dian)型配套焊(han)接(jie)材料(liao)見(jian)表 4-12。
5. 預熱和焊后熱處理
厚壁壓力容器堆(dui)(dui)焊前預熱(re)，是(shi)為(wei)了防止焊接熱(re)影(ying)響區的裂紋。預熱(re)溫度(du)(du)可(ke)控制為(wei)100~150℃之間，堆(dui)(dui)焊時如果預熱(re)溫度(du)(du)過(guo)高(gao)，使(shi)母材熔深(shen)增加過(guo)多，造(zao)成(cheng)稀釋率過(guo)大是(shi)不理(li)想的。堆(dui)(dui)焊第二(er)層(ceng)(ceng)和二(er)層(ceng)(ceng)以上的堆(dui)(dui)焊層(ceng)(ceng)則不需要(yao)進行預熱(re)。
厚壁壓(ya)力(li)容(rong)器在制造過程中要經受多次中間熱(re)處(chu)(chu)理和(he)最終熱(re)處(chu)(chu)理。這些(xie)熱(re)處(chu)(chu)理的(de)目的(de)是(shi)(shi)：①. 消除(chu)焊(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)氫，防止(zhi)產生冷(leng)裂紋；②. 消除(chu)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和(he)熱(re)影(ying)(ying)響區(qu)的(de)淬硬傾向，改善其(qi)塑(su)韌性(xing)；③. 消除(chu)焊(han)(han)接殘余應力(li)，防止(zhi)變形和(he)產生冷(leng)裂紋；④. 穩定(ding)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和(he)熱(re)影(ying)(ying)響區(qu)的(de)組織結構，改善其(qi)性(xing)能(neng)。這些(xie)熱(re)處(chu)(chu)理主要是(shi)(shi)針(zhen)(zhen)對壓(ya)力(li)容(rong)器的(de)基體(ti)金屬即低(di)合金鋼及其(qi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)，而不(bu)是(shi)(shi)針(zhen)(zhen)對不(bu)銹(xiu)鋼堆(dui)焊(han)(han)層的(de)。相(xiang)反(fan)，熱(re)處(chu)(chu)理過程對堆(dui)焊(han)(han)層來說是(shi)(shi)不(bu)利的(de)，因為焊(han)(han)后熱(re)處(chu)(chu)理可能(neng)引(yin)起(qi)不(bu)銹(xiu)鋼堆(dui)焊(han)(han)層發生碳化物析出，鐵素體(ti)相(xiang)轉變（為o相(xiang)）和(he)熔合區(qu)引(yin)起(qi)脫(tuo)碳、增碳等現(xian)象，從而導致堆(dui)焊(han)(han)層和(he)熔合區(qu)的(de)耐(nai)蝕性(xing)和(he)塑(su)韌性(xing)的(de)降低(di)。
壓力(li)容器(qi)制(zhi)造過程中(zhong)(zhong)進行的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)稱為中(zhong)(zhong)間(jian)熱(re)處(chu)(chu)理(li)，而產品制(zhi)造完畢在出廠之(zhi)前進行的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)則稱之(zhi)為最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理(li)（PWHT).中(zhong)(zhong)間(jian)熱(re)處(chu)(chu)理(li)和(he)最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理(li)對不同鋼(gang)種(zhong)來說是不一樣的(de)，表(biao)4-13中(zhong)(zhong)列出了常用的(de)幾(ji)種(zhong)壓力(li)容器(qi)用鋼(gang)的(de)中(zhong)(zhong)間(jian)熱(re)處(chu)(chu)理(li)和(he)最終(zhong)熱(re)處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度供參考。至于在熱(re)處(chu)(chu)理(li)時(shi)的(de)保溫(wen)時(shi)間(jian)，一般均按容器(qi)壁(bi)厚以1小時(shi)／英寸(cun)來確定，但(dan)不小于1小時(shi)。
