的份额，一个小小的焊接问题就有可能造成锅炉生产严重的损失。
因锅炉内部介质具有很高的压力，有一定的温度和程度不同的腐蚀性等等，并且在不停地运动，不停地对压力容器产生各种物理的、化学的作用，因而使容器产生腐蚀、变形、裂纹、渗漏等缺陷。因此，锅炉的受压元件焊接设计合理，制造质量很好，对锅炉的品质有着直接的影响。锅炉的受压元件合理设计，是保证锅炉安全运行的重要的必不可少的措施。
诚然，锅炉的安全制造既影响到国民经济各部门和人们的衣食住行，生活设施中的各种设备，涉及到社会发展和人们的生命安全。因此，对锅炉受压元件焊接工艺的研究具有十分重要的意义。
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第2章 锅炉材料的选用
锅炉焊接材料的选择和使用一直都是压力容器和焊接行业非常关键的问题。2000年版《压力容器焊接工艺评定》（JB4708-2000）和《压力容器焊接工艺规程》标准已正式颁布实施，“新标准”对焊接的适用提出了新的要求。“新标准”规定的焊接材料选用原则是：焊缝金属的力学性能应高于或等于母材的力学性能。因此，焊材选择的主要依据是保证其焊缝接头的力学性能，包括焊接接头在实际工况下的高/低温力学性能，抗动载荷，疲劳载荷等性能。焊缝金属与母材强度匹配是压力容器行业和焊接行业的热点问题之一，争论颇多，对于强度型低合金钢按等强度原则选用焊接材料，能够保证焊接接头具有足够的韧性储备，适当超强有利于提高焊接接头的抗脆断性能。根据等强，匹配原则，指定出来的选用规范，以进行材料的选用，但一切焊接材料的选用，都是在焊接实验测试焊缝金属的力学性能符合要求后，才能进行的。[3]
2.1 DZL锅炉材料的选用及性能分析
1.筒体和管板的选材。 DZL29受压元件所用的材料主要是Q245R，属于结构钢，是专用于承压容器的钢板，是用于制造石油、化工、气体分离、气体贮运的容器或其他类似设备，如各种塔器、换热器、贮罐、罐车等的优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢钢板，参见GB713—2008，交货状态为热轧控扎或正火，其化学成份和力学性能见表2.1、表2.2。[4]
表2.1 Q245R的化学成分
化学 元素 成分含量（%） C Si Mn ≤0.5-1.0 P ≤0.025 S ≤0.015 Alt ≥0.020 Mo ≤0.20 ≤0.35 2.对集箱、接管、下降管和烟管的焊接材料的选择。常选用材质为20号钢，属于优质低碳碳素钢，强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性。冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气
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焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。其化学成份和力学性能见表2.3、表2.4。
表2.2 Q245R的力学性能
180°弯曲板厚（mm） 屈服强度（N/m） 2抗拉强度（N/m） 2伸长率（A%） 试验弯曲直径（a≥35mm） 冲击吸收能量（KV2/J） ≤16mm 16-36mm 36-60mm 60-100mm 245 235 225 205 400—520 400—520 400—520 390-510 25 25 25 24 d=1.5a d=1.5a d=1.5a d=2a ≥31 ≥31 ≥31 ≥31 表2.3 20钢的化学成分 名称 C 20 0.14 0.24 0.49 0.014 0.026 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 Si 化学成份（质量分数）（%） Mn S P Cr Ni Cu 表2.4 20钢的力学性能
名称 抗拉强度σb 20 （MPa） 445 屈服强度σs （MPa） 285 力学性能 断面收缩率ψ （%） 60 未热处理，≤156HB 硬度 伸长率σ5（%） 31
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2.2 焊接材料的选用及性能分析
压力容器的焊接中经常选用H08MnA焊丝、J427焊条和HJ431焊剂。其化学成份和力学性能见表2.5、表2.6、表2.7。
焊丝H08MnA是低碳结构钢镀铜埋弧焊丝，配合焊剂HJ431、HJ433进行埋弧自动焊，焊缝具有优良的力学性能，适用于低碳钢,低合金钢的船舶、锅炉、压力容器结构等的焊接
焊条J427是低氢钠型药皮碳钢焊条，可进行全位置焊接，焊缝金属具有优良的力学性能和抗裂性能，用于焊接较重要的碳钢和低合金钢。[5]
HJ431焊剂是熔炼型高锰高硅低氨焊剂，焊接工艺性能良好，对焊接区轻微锈迹不敏感；抗热裂纹性能好，又一定的抗潮能力。 配合H08MnA,H08Mn2Si等焊丝，可焊接低碳钢及某些低合金钢（16Mn15MnV）结构，如锅炉、船舶、压力容器等。
表2.5各焊丝、焊条的化学成份
焊接 材料 H08MnA J427 C Mn 化学成份（质量分数）（%） Si Cr 0.20 0.20 Ni 0.30 0.30 S P Cu 0.20 0.20 0.10 0.80-1.10 0.07 0.11 1.25 0.90 0.030 0.030 0.035 0.040 表2.6 各焊丝焊条的力学性能
力学性能 焊接材料 屈服强度（MPa） H08MnA J427 ≥330 ≥420 抗拉强度（MPa） 410-550 ≥330
延伸率（％） 冲击值J（0℃） ≥22 ≥22 ≥27 ≥27 15
表2.7 HJ431焊剂化学成份
焊接材料 SiO2 HJ431 40-44 34-38 3-7 5-8 ≤6 ≤4 ≤1.8 ≤0.06 ≤0.08 MnO HJ431焊剂化学成份（质量分数）（%） CaF2 MgO CaO A12O3 FeO S P 2.3 锅炉材料的焊接性分析
焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。而其中影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影响程度一般都比碳小得多。钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。通常，把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢，塑性和冲击韧性优良，焊后的焊接接头塑性和冲击韧性也很好。焊接时不需要预热和焊后热处理，焊接过程普通简便，因此具有良好的焊接性。随着含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向，所以，含碳量大于0.25%的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。
1.材料焊接性的估算
由于碳的影响最为明显，其他元素的影响可折合成碳的影响。碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为式2.1所示：
W=W(C)+1/6[W(Mn)]+ 1/5[W(Cr)+W(Mo)+W(V)]+1/15[W(Ni)+W(Cu)] （2.1） 根据经验 当W<0.4%～0.6%时，钢的焊接性良好，应考虑预热。
当W=0.4%～0.6%时，焊接性相对较差。
当W>0.4%～0.6%时，焊接性很不好，必须预热到较高温度。
从计算结果看，Q245R钢缺口敏感度低，疲劳强度和裂纹倾向小，具有良好的焊接性而且价格低廉，常用于中低压容器。20钢材中碳当量低，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织和淬硬组织。这种钢的塑性和韧性优良，焊接接头的塑性和韧性也好。通常情况下，焊接时一般不需要预热、控制层间温度和
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