7 压力容器焊接接头设计

个人收集整理-ZQ
压力容器焊接接头分类
目地：为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面有针对性地提出不同地要求，根据位置，根据该接头所连接两元件地结构类型以及应力水平，把接头分成、、、四类，如图.
图压力容器焊接接头分类
类：圆筒部分地纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接地环向接头、各类凸形封头中地所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接地接头.
类：壳体部分地环向接头、锥形封头小端与接管连接地接头、长颈法兰与接管连接地接头.但已规定为、、类地焊接接头除外.
类：平盖、管板与圆筒非对接连接地接头，法兰与壳体、接管连接地接头，内封头与圆筒地搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头.
类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接地接头.但已规定为、类地焊接接头除外.b5E2R。

类焊缝是容器中受力最大地接头，因此一般要求采用双面焊或保证全焊透地单面焊缝；
类焊缝地工作应力一般为类地一半.除了可采用双面焊地对接焊缝以外，也可采用带衬垫地单面焊；
在中低压焊缝中，类接头地受力较小，通常采用角焊缝联接.对于高压容器，盛有剧毒介质地容器和低温容器应采用全焊透地接头.
类焊缝是接管与容器地交叉焊缝.受力条件较差，且存在较高地应力集中.在后壁容器中这种焊缝地拘束度相当大，残余应力亦较大，易产生裂纹等缺陷.因此在这种容器中类焊缝应采取全焊透地焊接接头.对于低压容器可采用局部焊透地单面或双面角焊.p1Ean。

注意：焊接接头分类地原则仅根据焊接接头在容器所处地位置而不是按焊接接头地结构形式分类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容器地重要性、设计条件以及施焊条件等确定焊接结构.这样，同一类别地焊接接头在不同地容器条件下，就可能有不同地焊接接头形式.DXDiT。

1 / 1。

前言错误!未定义书签。

第1部分储罐设计分析错误!未定义书签。

第1章储罐总体分析错误!未定义书签。

1.1 储罐基本设计要求错误!未定义书签。

1.2 储罐材料错误!未定义书签。

1.３储罐用钢板错误!未定义书签。

1.4 配用锻件错误!未定义书签。

1.5 配用螺栓、螺母错误!未定义书签。

第2章储罐罐底设计错误!未定义书签。

2.1 储罐罐底板尺寸错误!未定义书签。

2.2 罐底结构错误!未定义书签。

第3章罐壁结构设计错误!未定义书签。

3.1 罐壁的排板与连接错误!未定义书签。

3.2 罐壁厚度错误!未定义书签。

3.3 罐壁加强圈错误!未定义书签。

第4章罐顶结构设计错误!未定义书签。

第2部分储罐的焊接工艺分析错误!未定义书签。

第5章压力容器的焊接接头错误!未定义书签。

5.1 压力容器焊接接头的分类错误!未定义书签。

5.2 圆筒形容器焊接接头的设计错误!未定义书签。

第6章压力容器的焊接方法错误!未定义书签。

6.1 熔化极氩弧焊错误!未定义书签。

CO气体保护焊错误!未定义书签。

6.226.3埋弧焊错误!未定义书签。

第7章压力容器的焊接工艺错误!未定义书签。

第3部分储罐的组装与检验错误!未定义书签。

第8章储罐的安装施工顺序错误!未定义书签。

8.1储罐底板的焊接顺序错误!未定义书签。

8.2储罐壁板的焊接顺序错误!未定义书签。

8.3储罐固定顶的焊接顺序错误!未定义书签。

第9章储罐焊缝的检验与修补错误!未定义书签。

9.1焊缝检测错误!未定义书签。

9.2焊缝修补错误!未定义书签。

设计体会错误!未定义书签。

参考文献错误!未定义书签。

前言大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。

储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐（包括气柜）和固定顶式储罐（包括内浮顶式储罐），而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。

目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。

常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶，见图1。

钢制压力容器焊接接头系数φ的确定摘要:本文通过归纳、分析钢制压力容器设计计算中焊接接头系数φ与对接接头的焊缝形式、无损检测的长度比例等的关系，以及对标准、规范中相关规定的进一步释义，详解焊接接头系数φ的确定。

关键词:钢制压力容器焊接接头系数对接接头焊缝形式无损检测许久以来，设计(校审)人员(下文简称设计人员)在钢制压力容器焊接接头系数φ的确定问题上一直争论不休，一些论坛上关于这方面的讨论比比皆是。

本文主要根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[1](下文简称《容规》)、GB150.1～150.4-2011《压力容器》[合订本][2](下文简称GB150)等标准、规范的规定，分析钢制压力容器设计中φ的确定因素与确定(选取)。

1 焊接接头系数的确定因素焊接接头系数φ的确定因素有明文规定的，也有引申的，然而都不可忽略。

1.1 确定因素GB150中4.5.2.1:“焊接接头系数应根据对接接头的焊缝形式和无损检测的长度比例确定”。

此规定明确了焊接接头系数φ的确定因素是“对接接头”的“焊缝形式”和“无损检测的长度比例”。

1.1.1 对接接头从而确定:跟φ有关的是A、B类对接接头。

GB150中的公式是根据周向一次薄膜应力的强度导出，所以与之对应的A类焊缝的焊接接头系数φ才是计算参数。

但是为了保证受压元件的强度与安全，要求A、B类接头的焊接接头系数一致，如果由于各种原因不能达到时，应对B类焊缝的质量加以控制，如GB150中10.3.4:“对容器直径不超800mm的圆筒与封头的最后一道环向封闭焊缝，当采用不带垫板的单面焊对接接头，且无法进行射线或超声检测时，允许不进行检测，但需采用气体保护焊打底”。

1.1.2 对接接头的焊缝形式焊制的钢制压力容器，受压元件的对接接头首。

选双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透接头(下文简称全焊透)，然而在制造无法实现的情况下，采用非全焊透的单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板)(下文简称非全焊透)。

压力容器焊接接头分类2009-05-28 14:41 目的：为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据该接头所连接两元件的结构类型以及应力水平，把接头分成A、B、C、D四类，如图。

图压力容器焊接接头分类A类：圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。

B类：壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头。

但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。

C类：平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内圭寸头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头。

D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头。

但已规定为A、B类的焊接接头除外。

A类焊缝是容器中受力最大的接头，因此一般要求采用双面焊或保证全焊透的单面焊缝；B类焊缝的工作应力一般为A类的一半。

除了可采用双面焊的对接焊缝以外，也可采用带衬垫的单面焊；在中低压焊缝中，C类接头的受力较小，通常采用角焊缝联接。

对于高压容器，盛有剧毒介质的容器和低温容器应采用全焊透的接头。

D类焊缝是接管与容器的交叉焊缝。

受力条件较差，且存在较高的应力集中。

在后壁容器中这种焊缝的拘束度相当大，残余应力亦较大，易产生裂纹等缺陷。

因此在这种容器中D类焊缝应采取全焊透的焊接接头。

对于低压容器可采用局部焊透的单面或双面角焊。

注意：焊接接头分类的原则仅根据焊接接头在容器所处的位置而不是按焊接接头的结构形式分类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容器的重要性、设计条件以及施焊条件等确定焊接结构。

这样，同一类别的焊接接头在不同的容器条件下, 就可能有不同的焊接接头形式。

压力容器焊接技术要求压力容器焊接技术要求概述1、焊接是压力容器制造的重要工序，焊接质量在很大程度上决定了压力容器的制造质量；2、影响焊接质量包含诸多方面内容：焊接接头尺寸偏差、焊缝外观、焊接缺陷、焊接应力与变形、以及焊接接头的使用性能等；3、容器产品的设计是获得性能优良的焊接接头的基础：焊接母材的、焊接坡口形式、焊接位置、焊材、无损检测、焊后热处理等的选择，直接关系到焊接质量。

一、压力容器焊接的基本概念1、焊缝形式与接头形式：从焊接角度看，容器是由母材和焊接接头组成的；焊缝是焊接接头的组成部分。

焊缝有５种：对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝。

焊接接头有12种：对接接头、Ｔ型接头、十字接头、搭接接头、角接接头等。

2、焊缝区、熔合区和热影响区3、焊接性能、焊接工艺评定和焊接工艺规程－－压力容器焊接的三个重要环节焊接性能是焊接工艺评定的基础，焊接工艺评定是焊接工艺规程的依据，焊接工艺规程是确保压力容器焊接质量的行动准则。

3.1、焊接性能：材料对焊接加工的适应性和使用可靠性。

3.2、焊接工艺因素：重要因素；补加因素；次要因素。

3.3、焊接工艺评定：JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》JB/T4734《铝制焊接容器》JB/T4745《钛制焊接容器》3.4、焊接工艺规程：二、常用焊接方法及特点1、手工电弧焊（SMAW）2、埋弧焊（SAW）3、钨极气体保护焊（GTAW）?4、熔化极气体保护焊（GMAW）?5、药芯焊丝电弧焊（FCAW）?6、等离子弧焊（PAW）7、电渣焊（ESW）三、焊接材料按JB/T4709选用焊材。

1、焊条：GB/T983《不锈钢焊条》、GB/T5177《碳钢焊条》；2、焊丝3、焊剂4、保护气体四、压力容器焊接设计焊接设计是压力容器设计的一个重要组成部分，包括：钢材、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接接头形式、预热、层间温度、后热、焊后热处理以及检验、检测等；压力容器焊接设计的原则：1、选用焊接性能良好的材料；2、尽量减少焊接工作量；3、合理分布焊缝；4、焊接施工及焊接检验方便；5、有利于生产组织和管理。

压力容器的焊接接头压力容器是一种用于存储气体、液体和气体液混合物的容器。

压力容器通常是制造过程中的一个重要组成部分，被广泛应用于化学、医药、生物、食品、石油、天然气以及其他工业领域中。

它们承受着高压和高温度，为了确保其安全工作，关键部位的质量和可靠性必须得到充分的保证。

焊接接头是压力容器制造中最重要的部分之一，它的质量直接关系着压力容器的安全性。

因此，本文将对压力容器的焊接接头进行详细介绍。

一、焊接接头种类在压力容器的制造过程中，焊接接头是最常见且重要的连接方式之一。

焊接接头种类包括：1. 满焊缝：该接头在板材的整个长度方向上进行焊接，典型的设计有对接型和搭接型，常见于圆形和球形压力容器中。

2. 钢带焊缝：该接头在板材的一部分上进行焊接，常见于锅炉和换热器中。

3. 梳齿形焊缝：该接头呈锯齿状，被用于连接其它压力容器或者许多元件，如法兰和管子。

4. 膨胀式金属密封焊缝：该接头是一种常见的密封法兰连接方式，要求密封件处于完全闭合的状态，同时通过超声波检测来检查结构的完整性和缺陷。

以上四种焊接接头种类是压力容器中比较常见的，但在实际应用中，还有很多其他的焊接接头。

二、焊接接头质量问题焊接接头是压力容器制造中一个重要的质量问题，焊接接头的缺陷可能导致压力容器无法在正常工作条件下安全稳定运行，甚至造成压力容器爆炸。

焊接接头缺陷的形成原因包括焊接质量、焊接过程中的温度变化、焊接时操作不当等。

焊接接头缺陷的形式包括焊接裂纹、焊接气孔、焊接夹杂、氢劈裂等。

三、焊接接头质量保障措施为了保障焊接接头的质量，必须采取一系列的质量保障措施。

接下来，对于焊接接头的质量保障措施将从设备、技术、人员和检验方面进行探讨。

1. 设备对于压力容器内的焊接操作，必须使用适当的设备和工具，比如美国美锟旗下品牌Amada Miyachi提供的焊接设备。

Amada Miyachi的焊接机和配件使焊接成为容易和可靠的过程，并提供了广泛的应用。

压力容器焊接标准规范目录 JB 4708---2000《钢制压力容器焊接工艺评定》标准释义一、前言...................................................................... ... 2 二、标准原理.................................................................. ..... 3 三、范围 ................................................................. ......... 8 四、术语.................................................................. ........ 9 五、总则.................................................................. ....... 10 六、对接焊缝、角焊缝焊接工艺评定规则 ................................................. 12 七、耐蚀堆焊工艺评定规则 (30)八、试验要求和结果评价 ...............................................................31 九、附录A 不锈钢复合钢焊接工艺评定 ................................................. 41 十、型式试验评定方法 .................................................................43 十一、焊接工艺评定一般过程 ........................................................... 45 十二、附录B“焊接工艺指导书”和“焊接工艺评定报告”表格 ............................ 47 JB/T 4709—2000《钢制压力容器焊接规程》.................................................................... ..... 65 二、焊接材标准释义一、前言料.................................................................. ....... 66 三、焊接评定.................................................................. ....... 77 四、焊接工艺.................................................................. ....... 79 五、焊后热处理.................................................................. ..... 83 六、焊接返A 不锈钢复合钢焊接规修...................................................................... ... 94 七、附录程 ..................................................... 99 八、附录B 接头焊接工艺规程表格推荐格式 ............................................ 101 JB 4744—2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》标准释义 JB 4709-2000 标准释义 1 JB 4708---2000 《钢制压力容器焊接工艺评定》标准释义 JB 4709-2000 标准释义2 一、前言 JB 708—1992《钢制压力空器焊接工艺评定》发布之日起便结束了我国压力容器行业各方面没有一致认可的焊接工艺评定标准的忆局面它的实施为确保压力容器焊接质量起到了积极推动作用。

压力容器设计中焊接接头系数Υ值的选取李业勤3 尤爱珍　(宜兴市洪流集团公司)(常州化工设备有限公司) 摘　要　对压力容器设计中几处焊接接头系数Υ值的选取,论述了自己的观点。

关键词　压力容器　焊接接头系数 在学习贯彻GB150-1998、GB151-1999以及国家质量技术监督局《压力容器安全技术监察规程》(下简称《容规》)的过程中,有几处焊接接头系数Υ值的选取易引起争议,为此,笔者谈一下自己的看法,供参考。

1　开孔处计算厚度∆计算式中Υ值的选取 GB150-1998中的81511款给出了对内压容器开孔所需补强面积的计算式:A=d∆+2∆∆et(1-f r)(1)式中∆为开孔处计算厚度。

显然,要求取∆值,就必需解决开孔处焊接接头系数Υ值如何选取的问题。

当壳体的焊接接头系数Υ=1时,任意开孔处Υ=1。

若有人提出,当开孔正好在B类焊接接头上,而B类Υ值又不为1,怎么办?笔者认为,由于B类Υ值不会小于015,不会对开孔处Υ值造成影响。

当壳体Υ值小于1时,开孔处Υ如何选取?这个问题比较复杂,现分析如下: (1)开孔处有效补强范围内,计算截面为母材,此时Υ=1。

(2)开孔处有效补强范围内,计算截面穿过B类焊接接头,由于B类Υ值不小于015,故对计算截面(对圆筒体为轴向截面)而言,其Υ值可取1。

(3)开孔处有效补强范围内,计算截面正好穿过A类焊接接头,而A类Υ值又小于1,例如0185等,笔者认为可仍取1。

理由是:根据GB150-1998第10181212c)款以及10181411 b)和10181412b)款,以开孔中心为圆心、115倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头应全部检测,射线检测、超声检测合格的级别分别为不低于 级和不低于 级,即与壳体相一致,《容规》亦有同样规定,因此有人认为Υ值应等同于壳体的Υ值。

从合理的角度考虑,Υ值取小于1的值,有一定道理,但是,由于设计人员在进行设计计算时是无法预先知道这一情况的,更何况计算截面正好位于A类焊接接头上的情形十分少,如果连这一比较特殊的情形也要分清Υ=1还是Υ<1,对设计人员而言未免太苛刻了。

2016压力容器设计人员考试试题及答案第一篇：2016压力容器设计人员考试试题及答案2016年度压力容器设计人员考核试卷部门：姓名：岗位：成绩：一、填空题（每题2分，共30分）1、对于压力容器，GB150.1-2011适用的设计压力范围是（不大于35MPa）。

2、GB150.1-2011适用的设计温度范围是（-269℃～900℃）。

3、GB150标准直接或间接考虑了如下失效模式（脆性断裂）（韧性断裂）（接头泄漏）（弹性或塑性失稳）（蠕变断裂）（腐蚀破坏）。

17、GB/T151—2014使用的换热器型式是（固定管板式换热器）、（浮头式换热器）、（U形管式换热器）、（釜式重沸器）、（填料函式换热器）和（高压管壳式换热器）；换热管与管板连接的型式有（胀接）、（焊接）、（胀焊并用）和（内孔焊）。

4、泄漏试验包括（气密性试验）、（氨检漏试验）、（卤素检漏试验）和（氦检漏试验）。

5、焊接接头由（焊缝）、（熔合区）（热影响区）三部分组成。

6、GB/T17616规定S1表示（铁素体型）钢，S2表示（奥氏体-铁素体型）钢，S3表示（奥氏体型）钢，S4表示（马氏体型）钢。

7、壳体开孔处引起的应力可分为三种：（局部薄膜应力）（弯曲应力）和（峰值应力）。

8、对于（第III类）压力容器，设计时应当出具包括（主要失效模式）和（风险控制）等内容的风险评估报告。

9、低温容器受压元件禁用硬印标记是为了降低（脆断）风险，而有耐腐蚀要求的不锈钢以及复合钢板的耐腐蚀面则是为了降低（腐蚀失效）风险。

10、PWHT的意思是（焊后热处理）。

11、封头各种不相交的拼接焊缝中心线间距离至少为封头的钢材厚度的（3）倍，且不小于（100mm）。

12、TSG 21-2016规定判断规程的适用范围用的是（工作）压力，在附录A压力容器类别划分时采用的是（设计）压力。

13、压力容器的选材应当考虑材料的（力学性能）、（化学性能）、（物理性能）和（工艺性能）。

制作：逍遥浪子E_Mail：dragon_flowers@—JB/T4746-2002 —- 2 - 钢制压力容器用封头JB/T4746-2002钢制压力容器用封头1 范围1.1本标准规定了钢制压力容器用封头的制造、检验、验收要求，同时给出了钢制压力容器用封头的常用型式与参数。

1.2本标准给出的型式与参数适用于表1所列出类型的整板或拼板采用冲压、旋压及巻制成形的钢制压力容器用封头。

1.3本标准规定的制造、检验与验收要求，既适用于表1所列类型的封头，也适用于其他型式与参数的整板或拼板采用冲压、旋压及巻制成形的钢制压力容器用椭圆形、碟形、折边锥形与球冠形封头。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB150-1998 钢制压力容器GB /T1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定JB4730-1994 压力容器无损检测JB4732-1995 钢制压力容器----分析设计标准压力容器安全技术监察规程原国家质量技术监督局1999年颁布。

3 符号A ——封头内表面积，m2 ;C1——钢材厚度负偏差，按相应钢板标准选取，mm;DN ——封头公称直径（按表1规定），mm;D i——椭圆形、碟形和球冠形封头内直径或折边锥形封头大端内直径，mm;D is——折边锥形封头小端内直径，mm;D o——椭圆形、碟形和球冠形封头外直径或折边锥形封头大端外直径，mm;D os——折边锥形封头小端外直径，mm;H ——碟形、球冠形封头及以内径为基准椭圆形封头总深度或折边锥形封头及外径为基准椭圆形封头总高度，mm;H′——折边锥形封头至锥顶总高度，mm;h ——椭圆形、碟形及折边锥形封头直边高度，mm;m ——封头质量，kg;R i——碟形、球冠形封头球面部分内半径，mm;r ——碟形、折边锥形封头大端过渡段转角内半径，mm;r s——折边锥形封头小端过渡段转角内半径，mm;V ——封头容积，m3;α——折边锥形封头半顶角，（°）;δn——封头名义厚度，mm;δs——钢材厚度，即钢板质量证明书中的规格厚度，mm。

7 承压设备焊接接头设计焊接接头由焊缝金属、热影响区及相邻母材三部分组成。

在压力容器、锅炉和管道等过程设备中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接部件一起承受工作压力、其它载荷、温度和化学腐蚀介质的作用。

焊接接头作为整个受压部件或承压设备不可分割的组成部分，对运行可靠性和工作寿命起着决定性的影响。

因此，焊接接头的正确设计对于保证产品的质量具有十分重要的意义。

7．1 焊接接头设计基础7.1.1 焊接接头的基本类型与特点焊接接头主要起两个作用：一是连接作用，即把被焊件连成一个整体；二是承力作用，即承受被焊工件所受的载荷。

焊接与被焊工件并联的接头，焊缝仅承担很小的载荷，即使焊缝断裂，结构也不会立即失效，这种接头中的焊缝称为联系焊缝，如图7－1a所示。

焊缝与被焊工件串联的接头，焊缝承受全部载荷，一旦焊缝断裂，结构会立即失效，这种焊缝称为承载焊缝，如图7－1b所示。

设计时联系焊缝不一定要求焊透或全长焊接，也不必计算焊缝强度，而承载焊缝必须计算强度，且必须采用全熔透焊接。

过程设备中常用的典型焊接接头类型有对接接头、T形或十字接头、搭接接头和角接接头等，如图7－2所示。

(a) (b)图7－1 联系和承载焊缝a）联系焊缝b）承载焊缝对接接头较其它接头受力状况好，应力集中程度小，焊接时易保证质量，是优先广泛应用的接头。

对于不同厚度的焊件，为了保证焊透，大多都要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。

对接接头焊前对工件的边缘加工和装配要求较高。

通常设备壳体上的纵、环焊缝均为对接接头。

T形及十字形接头能承受各种方向的力和力矩，其接头亦有不同类型，有不焊透和焊透的，有不开坡口和开坡口的。

不开坡口者通常均为不焊透的，其应力集中很大，不适用于重载或动载荷。

开坡口焊透的T形或十字形接头其应力集中显著减小，适用于承受动载荷及重载荷。

接管、人孔等与设备壳体或封头相连的多为T形或角接接头。

搭接接头的应力分布很不均，受力状况不好，疲劳强度较低，不宜承受动载荷。

7 承压设备焊接接头设计焊接接头由焊缝金属、热影响区及相邻母材三部分组成。

在压力容器、锅炉和管道等过程设备中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接部件一起承受工作压力、其它载荷、温度和化学腐蚀介质的作用。

焊接接头作为整个受压部件或承压设备不可分割的组成部分，对运行可靠性和工作寿命起着决定性的影响。

因此，焊接接头的正确设计对于保证产品的质量具有十分重要的意义。

7．1 焊接接头设计基础7.1.1 焊接接头的基本类型与特点焊接接头主要起两个作用：一是连接作用，即把被焊件连成一个整体；二是承力作用，即承受被焊工件所受的载荷。

焊接与被焊工件并联的接头，焊缝仅承担很小的载荷，即使焊缝断裂，结构也不会立即失效，这种接头中的焊缝称为联系焊缝，如图7－1a所示。

焊缝与被焊工件串联的接头，焊缝承受全部载荷，一旦焊缝断裂，结构会立即失效，这种焊缝称为承载焊缝，如图7－1b所示。

设计时联系焊缝不一定要求焊透或全长焊接，也不必计算焊缝强度，而承载焊缝必须计算强度，且必须采用全熔透焊接。

过程设备中常用的典型焊接接头类型有对接接头、T形或十字接头、搭接接头和角接接头等，如图7－2所示。

(a) (b)图7－1 联系和承载焊缝a）联系焊缝b）承载焊缝对接接头较其它接头受力状况好，应力集中程度小，焊接时易保证质量，是优先广泛应用的接头。

对于不同厚度的焊件，为了保证焊透，大多都要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。

对接接头焊前对工件的边缘加工和装配要求较高。

通常设备壳体上的纵、环焊缝均为对接接头。

T形及十字形接头能承受各种方向的力和力矩，其接头亦有不同类型，有不焊透和焊透的，有不开坡口和开坡口的。

不开坡口者通常均为不焊透的，其应力集中很大，不适用于重载或动载荷。

开坡口焊透的T形或十字形接头其应力集中显著减小，适用于承受动载荷及重载荷。

接管、人孔等与设备壳体或封头相连的多为T形或角接接头。

搭接接头的应力分布很不均，受力状况不好，疲劳强度较低，不宜承受动载荷。

压力容器制造焊接相关技术标准及要求摘录川化集团有限责任公司化工设备厂《钢制化工容器制造技术要求》摘录5．焊接和切割5．1 切割5．1．1采用火焰切割下料时，应清除熔渣及有害杂质，并采用砂轮或其它工具将坡口加工平整。

当切割材料为标准规定的抗拉强度σb>540MPa的高强度钢或铬钼合金钢时，火焰切割表面应采用打磨或机械加工的方法清除热影响区和淬硬区，并进行磁粉或渗透探伤。

不锈钢的碳弧气刨表面应采用砂轮打磨，清除渗碳层。

5．1．2火焰切割时的预热与否，一般应符合钢材焊接时的预热要求。

受压元件气割的开孔边缘或剪切下料的端部如未经焊接者（如安放式接管的开孔边缘或内伸式接管的端部），应采用打磨等方法去除3mm以上。

5．2 焊缝位置5．2．1壳体上的开孔应尽量不安排在焊缝及邻近区域，但符合下列情况之一者，允许在上述区域开孔：1．符合GB150开孔补强要求的开孔可在焊缝区域开孔。

2．符合GB150规定的允许不另行补强的开孔，可在环焊缝区域开孔。

但此时应以开孔中心为圆心，对直径为3倍开孔直径长度的圆所包括的焊缝进行100%射线或超声波探伤，并符合要求。

凡因开孔而可予去除的焊缝可不受探伤质量的影响。

3．符合GB150规定的允许不另行补强的开孔，当壳体板厚小于等于40mm时，开孔边缘距主焊缝的边缘应大于等于13mm。

但若按5.2.1条第一款对主焊缝进行射线或超声波探伤并符合要求者，可不受此限。

5．2．2 外部附件与壳体的连接焊缝，如与壳体主焊缝交叉时，应在附件上开一槽口，以使连接焊缝跨越主焊缝。

槽口的宽度应足以使连接焊缝与主焊缝边缘的距离在1.5倍壳体壁厚以上。

5．3 焊接准备5．3．1 焊接坡口及其两侧至少15mm内的母材表面应消除铁锈、油污、氧化皮及其它杂质。

铸钢件应去除铸态表面以显露金属光泽。

5．3．2 气割坡口的表面质量至少应符合下表的要求。

5．3．3 坡口上的分层缺陷应予以清除，清除深度为分层深度或10mm（取小者），并予以补焊。

焊接接头系数在压力容器设计中的选取摘要：文章针对压力容器设计计算过程中的焊接接头系数，分析了焊接接头系数的实质，探讨了各种常见结构焊接接头系数的选取。

关键词：压力容器；焊接接头系数；选取焊接接头是焊接压力容器结构中最重要的连接部位，它是由焊缝区、熔合面、热影响区和基本母材四部分组成。

一般情况下，压力容器的焊接接头采用要求焊接接头的最低抗拉强度应不小于母材的标准抗拉强度的等强度设计原则，但焊接接头在由液态到固态凝固过程中，总是存在着各种裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等焊接缺陷，局部的不均匀冶金过程导致焊接接头内部组织不均匀，这些因素都会影响到焊接接头的强度。

由此可见，焊接接头是压力容器结构中比较薄弱的环节，它的性能将直接影响压力容器的质量和安全。

因此，在压力容器设计计算过程中，引入焊接接头系数φ的概念，定义为焊接接头的强度与母材强度之比，用以反映由于焊接原因使焊接接头强度被削弱的程度。

在压力容器设计过程中，正确地选择焊接接头系数φ，不仅涉及到容器安全性和可靠性，还涉及到容器设计制造过程中的经济性。

文章依据《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150和相关规范标准，以焊制压力容器为讨论对象，探讨压力容器设计过程中如何正确选取焊接接头系数φ。

1焊接接头的分类和焊接接头系数的选取分析我国在国家标准GB150中对压力容器焊接接头的分类有明确的规定，根据接头的位置和形式，分为A、B、C、D四种类型（如图1所示）。

其中A类主要指圆筒部分的纵向接头，凸形封头的拼焊接头等；B类主要指壳体部分的环向接头；C类包括平盖、管板、法兰与圆筒的非对接接头；D类包括接管、人孔、凸缘、补强圈与圆筒的连接接头。

从JB/T4730《承压设备无损检测》与之对应的无损检测方法来看，对A、B 类接头规定采用射线或超声检测，C、D类接头采用磁粉或渗透检测可知，A、B 类接头应为对接接头，C、D类接头应为角接接头。

而根据规则设计的强度计算一般考虑受压元件承受一次的最大薄膜应力，即起控制作用的一次应力进行设计计算的。

收稿日期:２０１８Ｇ０４Ｇ１２.作者简介:李东平,男,１９９７年毕业于天津大学有机化工专业,工学学士,主要从事项目经理工作,高级工程师.E m a i l :l i d p＠s e i ．c o m．c n .压力容器焊接接头系数的本质与选取李东平(中国石化工程建设有限公司,北京１００１０１)㊀㊀摘㊀要:介绍了焊接接头系数的概念,即对接焊接接头强度与母材强度之比值,用以反映由于焊接材料㊁焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,是焊接接头综合力学性能的反映,是影响压力容器安全的主要因素之一.本文分析了压力容器强度计算时,圆筒体㊁半球形封头㊁椭圆形封头㊁锥形封头的受力以及对各受压元件如何正确选取焊接接头系数,以确保压力容器的本质安全.关键词:压力容器㊀焊接接头系数㊀本质㊀选取d o i :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００６－８８０５．２０１８．０４．００５㊀㊀绝大多数金属制压力容器是通过焊接制造完成的.焊接过程是整个压力容器建造过程中影响压力容器本质安全的重要因素之一.本文对如何正确理解焊接接头系数的本质以及常规设计计算时如何正确选取主要受压元件计算公式中的焊接接头系数进行分析,以提高人们对压力容器本质安全的认识.１㊀焊接接头系数压力容器各个零部件之间,除个别采用螺栓(柱)㊁螺母㊁垫片连接之外,基本都是通过焊接连接.在焊缝区,焊接时可能会产生诸如气孔㊁夹渣㊁未融合㊁未焊透㊁咬边㊁裂纹等缺陷,同时由于结构的约束,还会产生较大的焊接应力;在热影响区,晶粒也会变得粗大而降低母材的强度和韧性.因此焊接接头是容器上较母材更为薄弱的地方.为了保证焊接接头与母材具有相当的强度,标准中引入了焊接接头系数的概念,即对接焊接接头强度与母材强度之比值,用以反映由于焊接材料㊁焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,其值为不大于１的常数,是焊接接头综合力学性能的反映.G B１５０规定,焊接接头系数应根据对接接头焊缝形式及无损检测的长度比例来确定,详见表１ʌ１ɔ.当然,在表１中焊接接头系数和检测合格要求不变的情况下,局部无损检测的焊缝也可以要求进行１００％无损检测,但是只提高检测比例,不改变合格级别,这应该是标准赋予设计者根据设备的重要程度进行判断的权利.２㊀如何选取焊接接头系数G B１５０给出了压力容器各受压元件的强度计算公式,其中都含有焊接接头系数ϕ,如何正确理解公式中焊接接头系数的意义和合理地选取数值,是确保容器满足强度要求的关键.表１㊀焊接接头系数㊀㊀常规设计规范G B１５０中采用的是第一强度理论ʌ２ɔ,即最大主应力σm a x ɤ[σ]tϕ.因此,常规设计在选择焊接接头系数之前,首先要了解受压元件中最大主应力的位置.下面通过分析圆筒体㊁球形封头㊁椭圆封头㊁锥形封头等常用的主要受压元件最大主应力的位置来讨论如何选取焊接接头系数.静设备㊀㊀石油化工设备技术,２０１８,３９(４) １６P e t r o ＧC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y２．１㊀受内压作用的圆筒体圆筒体一般由钢板卷制而成,筒体上带有环焊缝和纵焊缝,其所对应的焊接接头系数也有环向和纵向之分.由薄壳无力矩理论分析得知,圆筒体在承受均匀内压作用时,其内壁中产生两向薄膜应力,其性质为一次总体薄膜应力,周向(环向)应力是轴向应力的２倍,或者说,在筒体纵向焊缝所处断面上承受的应力是筒体环向焊缝所处断面上承受应力的２倍,最大主应力在筒体纵向焊缝上,公式中应该取筒体纵向焊缝的焊接接头系数.至于焊接接头系数所取数值,还应根据表１的焊缝形式和无损检测比例来判断,例如:焊缝采用双面焊对接接头,１００％射线检测,要求Ⅱ级合格,则焊接接头系数取１．０;如果同样是双面焊对接接头,局部(不小于整条焊缝长度的２０％)射线检测,要求Ⅲ级合格,则焊接接头系数取０．８５,当然,如果１００％射线检测,要求Ⅲ级合格,焊接接头系数同样要取０．８５.由筒体厚度计算公式可知,焊接接头系数取０．８５时计算得到的筒体壁厚要大于焊接接头系数取１．０时的壁厚,即用增加筒体厚度的代价来减少无损检测的比例和(或)合格等级(缺陷的多少),具体取舍要根据设备的重要程度和(或)增加的筒体厚度与无损检测所花费用的比较,由设计者权衡决定.虽然计算公式中的焊接接头系数是按照最大主应力原则,取纵向焊缝的接头系数,并按照相应的无损检测方法㊁比例及合格要求进行检测,但这并不意味着对环向焊缝可以放任不管.尽管轴向应力水平只是周向应力的一半,但压力容器作为一个整体,应该具有整体的质量,也就是说,环向焊缝与纵向焊缝具有相同的焊接接头系数,所以G B１５０规定,对环向焊缝的质量检测与纵向焊缝采用相同的质量要求,具体来讲,就是具有相同(或相当的)的焊接接头系数㊁无损检测方法和合格要求ʌ３ɔ.当然,如果存在制造上的困难,如:固定管板换热器壳程筒体与管板之间的最后一道环向焊缝,或直径小于８００mm的筒体＋封头的容器中最后一道环向焊缝(无人孔情况下),因焊接结构或无损检测等原因,可能环缝的焊接接头系数与纵缝不完全相同,但在计算圆筒厚度时,仍取纵缝的焊接接头系数,此时设计者应对该环缝的焊接接头提出特殊的技术要求,用焊接工艺措施保证焊接质量.２．２㊀受内压作用的半球形封头由于球壳是全对称结构,球壳上各个方向的应力均相等,且等于等径等厚圆筒体环向应力的一半,所以,球壳的计算厚度只是对应筒体的一半.球壳所对应的应力也是一次总体薄膜应力,且各个方向均相等,所以计算公式中的焊接接头系数可取球壳上所有焊缝的焊接接头系数,包括球壳与圆筒的连接环缝.与圆筒体一样,从设备整体质量考虑,无损检测的方法㊁比例㊁合格要求仍然与圆筒体纵缝取一致.但对于先拼板后成形的封头,要按照G B１５０的规定,进行１００％无损检测,合格要求按照筒体纵缝的合格要求,原因详见２．３节.２．３㊀受内压作用的椭圆封头椭圆封头的强度计算公式是针对由压力引起的一次薄膜应力和由受内压椭圆封头与圆筒的边界效应产生的二次弯曲应力叠加得到的最大应力建立的,最大应力点根据椭圆封头长轴(a)与短轴(b)比值的不同,分布在不同的位置.当１＜(a/b)ɤ１．２时,最大主应力位于椭圆壳赤道处,为周向拉应力,此时如果存在贯穿赤道的经向焊缝,则焊接接头系数应该取此焊缝的焊接接头系数;当１．２＜(a/b)ɤ２．５时,最大主应力位于封头过渡区的内壁,为经向拉应力,此时如果在过渡区存在环向焊缝,则应该取该条焊缝的焊接接头系数,但实际工程中,一般不会在过渡区出现环缝,所以实际的焊接接头系数为１．０,标准椭圆封头[(a/b)＝２]就是这样;当(a/b)＞２．５时,最大主应力位于过渡区外壁,为周向压应力,此时应该考虑的是稳定性问题,而不再是强度问题,其对应的焊接接头系应取１．０ʌ１ɔ.在实际生产中,封头的成形包括整板成形(直径不大时)㊁先拼板后成形(直径不太大时)㊁先成形后拼焊(直径大,由顶圆和若干瓜瓣组成时)三种情况,具体分析如下:１)整板成形的封头由于没有焊接,焊接接头系数自然取１．０;２)先拼板后成形的封头,拼接焊缝不会是贯穿赤道的经向焊缝,所以实际上其强度计算与焊接接头系数无关.但G B１５０规定对拼接焊缝进行１００％无损检测,而焊接接头系数取筒体纵向焊缝的焊接接头系数,无损检测合格要求也按照筒体纵缝的要求.这主要是针对成形过程变形较大,拼接焊缝的缺陷容易扩展,而对整个设备的整７１㊀第３９卷第４期李东平．压力容器焊接接头系数的本质与选取体质量提出的一致性要求;３)先成形后拼焊的封头,当(a/b)＞１．２时,封头的强度计算仍然与拼接焊缝的焊接接头系数无关,可按照先拼板后成形的情况对焊缝按照筒体纵缝的要求提出无损检测要求,而对于１＜(a/b)ɤ１．２的情况,可取瓜瓣之间焊缝的焊接接头系数进行计算,并提出无损检测要求,但考虑到设备质量的一致性,仍然建议取筒体纵缝的焊接接头系数进行强度计算并按照筒体纵缝的要求提出无损检测要求.综上所述,椭圆形封头(含碟形封头)的焊接接头系数及无损检测比例见表２.表２㊀椭圆封头焊接接头系数及无损检测比例２．４㊀受内压作用的锥壳锥壳体是按照锥壳大端的当量圆筒直径,以圆筒进行计算的,其应力计算对象是锥壳中的一次总体环向薄膜应力,计算公式中的焊接接头系数对应于与一次总体环向薄膜应力相关的焊缝,即锥体的纵缝.对于锥壳体大端,其与圆筒体焊接而产生的边界效应,使得圆筒体端部和锥壳体大端局部承受的应力不再仅仅是由内压作用产生的一次总体薄膜应力,取而代之的是一次薄膜应力加上由于边界效应引起的轴向弯曲应力(二次应力).由于边界效应引起的轴向弯曲应力成为控制主因,锥体大端强度计算公式中的焊接接头系数就对应于承受此轴向应力的焊缝,即锥体大端与筒体焊接焊缝(环向焊缝)的焊接接头系数.对于锥壳体小端,其与圆筒体焊接而产生的边界效应,使得圆筒体端部和锥壳体小端局部承受的应力不再是由内压作用产生的一次总体薄膜应力,取而代之的是由于边界效应引起的局部环向薄膜应力.此时,锥体小端强度计算公式中的焊接接头系数就对应于承受此环向应力的焊缝的焊接接头系数,而承受此局部薄膜应力的焊缝包括了锥体小端与筒体焊接的环缝㊁锥体纵缝小端端部及筒体纵缝临近小端端部,所以锥体小端强度计算公式中的焊接接头系数应是上述三条焊缝中较小的焊接接头系数.以上对受内压作用的锥体强度计算时焊接接头系数取值的本质进行了分析,具体取值还要从设备的整体质量以及无损检测的方法㊁比例等方面综合分析.当筒体纵向接头系数取０．８５时,锥体可以取１．０,大端也可以取１．０,而小端则只能取０．８５,但对这些焊缝的无损检测,则都要按照１００％检测,各自的合格级别也要按照表１的相应要求.在实际设计时,无论锥体还是大㊁小端,建议焊接接头系数的取值以及无损检测的方法㊁比例㊁合格等级均与筒体纵向焊接接头一致.２．５㊀承受弯曲应力时的焊接接头系数对于塔器㊁卧式容器,其筒体㊁锥体等会承受由于风载荷或(和)地震载荷等弯矩引起的轴向力的作用,当这个轴向力与内压产生轴向应力叠加后起控制作用时,由于承受这些应力的是环向焊缝,所以在校核其强度时应该采用环向焊接接头的系数.２．６㊀承受外压作用时的焊接接头系数承受外压作用时,考虑的是受压元件的稳定性问题,不存在强度问题,故其焊接接头系数应取１．０.３㊀结语综上分析,在计算各种受压元件的强度时,公式中的焊接接头系数从本质上都有与其对应的焊缝,这些焊缝的具体位置都不尽相同,要从理论上搞清楚弄明白,对压力容器的本质安全至关重要.在工程设计时,要综合考虑各种因素,如容器的设计压力㊁设计温度㊁直径㊁介质的毒性㊁腐蚀性㊁易爆程度㊁制造加工的难易程度㊁所用材质的韧性㊁硬度㊁焊接性㊁贵重程度等等,来分析判断选取相应的焊接接头形式和焊接接头系数,并确定相应的无损检测方法㊁比例及合格要求.尽管从理论上组成压力容器的各个受压元件可以选择不同的焊接接头形式和焊接接头系数,确定不同的无损检测方法㊁比例和合格要求,但考虑到设备整体质量的一致性,压力容器设计仍建议对所有的焊接接头系数取一致的数值,并对所有的焊缝提出相同的无损检测方法㊁比例及合格要求,从本质上保证压力容器的安全性.参考文献:[１]㊀全国锅炉压力容器标准化技术委员会,设计计算方法专业委员会．压力容器工程师设计指南[M]．北京:中国石化出版社,２０１３．[２]㊀全国锅炉压力容器标准化技术委员会．压力容器设计工程师培训教程[M]．北京:新华出版社,２００５．[３]㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会．压力容器:G B１５０．１~１５０．４２０１１[S]．北京:中国标准出版社,２０１２．８１ 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术２０１８年㊀。

压力容器焊接接头在ASMEⅧ.1和GBT150中的对比分析摘要：低温绝热压力容器是储存低温液化气体的重要设备，通常由储液内容器和维持真空绝热空间的外壳组成，内容器通常采用低温韧性良好的奥氏体不锈钢或低温合金钢制成，外壳采用具有良好强度和焊接性的碳钢低合金钢，内外间采用多层真空或真空填充物实现绝热。

低温绝热压力容器常见的储存介质包括液化天然气、液氢等清洁能源气体及液氧、液氮、液氩等工业低温液化气体。

由于低温液化气体介质遇热急剧膨胀，造成压力快速升高，因此此类容器一旦发生事故将产生巨大能量，为经济社会的发展埋下巨大隐患。

关键词：焊接接头分类；焊接接头系数；无损检测；ASMEVIII.1引言作为一种特殊设备，压力贮器的使用安全非常令人担忧，压力贮器的基本安全主要取决于基体和焊接接头的性能，原材料的性能主要通过原材料制造单位的原材料检查来验证焊缝性能保证主要有焊接工艺评价方法、焊缝无损检测、产品焊接试验板、焊缝硬度验证等。

压力容器焊接试验板是检验产品焊接接头力学性能的一种方法，中外规范要求差别很大。

1焊接接头的分类焊接接头分类的目的是根据不同类别的焊接接头制定其适用的焊接结构型式，探伤程度和焊缝系数。

ASMEVIII.1中焊接接头分为A、B、C、D四类，分类是根据容器上接头的位置即按照各焊接接头受力情况进行的。

其中A、B类接头均可按照薄膜理论获得其应力，C、D类接头则分别属于板对壳和壳对壳受力。

而GB/T150是依据我国实际情况，结合焊接接头在容器上的位置和结构型式，将其划分为A、B、C、D、E五类。

ASMEVIII.1中A类中接头基本都承受着最大环向主应力。

其中球壳纵环向应力相同，纵环拼接接头均承受最大主应力；而平盖等的拼接接头最大主应力和结构相关，但出于安全性及操作性考虑，将所有拼接接头均划为A类。

半球形封头不同于其他成型封头，不设直边段，直接与圆筒等元件焊接，受力等同于自身的拼接接头，故而也将此环向接头划分为A类中。

压力容器焊‎接接头分类‎2009-05-28 14:41目的：为对口错边‎量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等‎方面有针对‎性地提出不‎同的要求，GB150‎根据位置，根据该接头‎所连接两元‎件的结构类‎型以及应力‎水平，把接头分成‎A、B、C、D四类，如图。

图压力容器焊‎接接头分类‎A类：圆筒部分的‎纵向接头（多层包扎容‎器层板层纵‎向接头除外‎）、球形封头与‎圆筒连接的‎环向接头、各类凸形封‎头中的所有‎拼焊接头以‎及嵌入式接‎管与壳体对‎接连接的接‎头。

B类：壳体部分的‎环向接头、锥形封头小‎端与接管连‎接的接头、长颈法兰与‎接管连接的‎接头。

但已规定为‎A、C、D类的焊接‎接头除外。

C类：平盖、管板与圆筒‎非对接连接‎的接头，法兰与壳体‎、接管连接的‎接头，内封头与圆‎筒的搭接接‎头以及多层‎包扎容器层‎板层纵向接‎头。

D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与‎壳体连接的‎接头。

但已规定为‎A、B类的焊接‎接头除外。

A类焊缝是‎容器中受力‎最大的接头‎，因此一般要‎求采用双面‎焊或保证全‎焊透的单面‎焊缝；B类焊缝的‎工作应力一‎般为A类的‎一半。

除了可采用‎双面焊的对‎接焊缝以外‎，也可采用带‎衬垫的单面‎焊；在中低压焊‎缝中，C类接头的‎受力较小，通常采用角‎焊缝联接。

对于高压容‎器，盛有剧毒介‎质的容器和‎低温容器应‎采用全焊透‎的接头。

D类焊缝是‎接管与容器‎的交叉焊缝‎。

受力条件较‎差，且存在较高‎的应力集中‎。

在后壁容器‎中这种焊缝‎的拘束度相‎当大，残余应力亦‎较大，易产生裂纹‎等缺陷。

因此在这种‎容器中D类‎焊缝应采取‎全焊透的焊‎接接头。

对于低压容‎器可采用局‎部焊透的单‎面或双面角‎焊。

注意：焊接接头分‎类的原则仅‎根据焊接接‎头在容器所‎处的位置而‎不是按焊接‎接头的结构‎形式分类，所以，在设计焊接‎接头形式时‎，应由容器的‎重要性、设计条件以‎及施焊条件‎等确定焊接‎结构。