图1 焊缝分布图
3、焊接方法及焊材的选择
3.1焊接方法的选择
本次设计锅筒的壁厚30mm，属中厚板。生产中比较常用的几种焊接方法有，手工电弧焊（SMAW），埋弧焊（SAW），二氧化碳气体保护焊（GMAW），氩弧焊（GTAW），其中不同焊接方法的适用性不同。
3.1.1手工电弧焊：设备简单价格便宜；操作灵活方便；能进行全位置焊接，适合不同材料的焊接；但是其缺点是效率太低，劳动强度大，多焊工的技术要求较高。因此在压力容器制造中，焊条电弧焊仍占有一定的应用比率，特别是容器接管的焊缝、内件、附件焊缝以及难焊位置的焊缝大都采用焊条电弧焊。
3.1.2埋弧焊：埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一。其主要优点有： 1、生产效率高
这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因 此电弧的熔深和焊丝熔敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅 也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。 2、焊缝质量高
熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。 3、劳动条件好
除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，减轻了对焊接操作者的伤害，这是埋弧焊的独特优点。 4、 埋弧焊常用于中厚板的焊接。
以上诸多特点决定了埋弧焊的应用范围，目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起
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重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛，压力容器壳体纵、环焊缝几乎都采用埋弧焊方法焊接。
3.1.3二氧化碳气体保护焊：CO2气体保护焊是利用CO2保护气体的熔化极气体保护焊方法，简称为CO2焊。CO2焊是目前焊接钢铁材料的重要方法之一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊。
优点：
1、焊接成本低。
2、生产效率高。其生产率是焊条电弧焊的1至4倍。
3、操作简便。明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。 4、焊缝抗裂性能高。焊缝低氢且含氮量也较少。
5、焊后变形较小。
6、焊接飞溅小。当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飞溅。
缺点：机械化程度低，焊缝成形受焊工操作的限制，在焊接厚板长焊缝时效率和焊缝成形都不如埋弧焊好。
3.1.4氩弧焊：氩弧焊可焊金属多，除黑色金属外，可用于焊接不锈钢、铝、铜等有色金属及合金钢。但氩弧焊成本高；而且氩气电离势高，引弧困难；氩弧焊产生紫外线强度高于手工焊条电弧焊5—30倍；另外，钨极有一定放射性，对焊工也有一定的危害氩弧焊适合焊接薄板，完成的焊缝性能较差。
综合来看，锅炉筒体的纵焊缝和环焊缝选择埋弧焊是比较高效、合理而且经济的，其附件（如底座、法兰、耳板等）使用手工电弧焊。
3.2焊材的选择
焊材对压力容器焊缝金属性能的基本要求：压力容器与其他的焊接结构不同，是一种特殊的全焊结构，其焊接接头承受着与容器壳体相同的各种载荷、温度和工作介质的物理、化学作用。对焊缝金属不仅要求具有与壳体材料基本相等的静载强度，而且还要求具有足够的塑性和韧性，以防止受压部件焊接接头在加工过程中以及在运行过程中，由于在各种应力和沮度的共同作用下，提前失效或产生脆性破裂。此外，在某些应用场合，还要求焊缝金属具有扰丁作介质腐蚀的性能。因此，对压力容器焊缝金属的性能要求应遵循等强度、等塑性、等韧性和等耐蚀性的原则.。
3.2.1等强度原则
压力容器焊接接头的等强度应理解为其强度性能不低于母材标准规定的下限值。强度性能包括常温，高温短时强度。实际上，焊接接头的强度值与母材相应强度值的绝对等同是不可能的，而且也无此必要。另外，母材和焊缝金属由于金相组织的差异，屈强比也不尽相同。很难使焊缝金属的抗拉强度和屈服强度同时达到母材标准的规定值。按GB150-1998 《钢制压力容器》设计标准，压力容器的强度计算中，按钢材抗拉强度选取的许用应力，通常低于按屈服点选取的许用应力。因此，按抗拉强度指标考核焊缝金属和焊接接头的强度较为合理。
对于高温压力容器，焊接接头的强度指标应该是最高工作温度下的高温暂时抗拉强度，而不必强求同时达到常温强度的规定指标。
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3.2.2等塑性和等韧性原则
压力容器焊接接头等塑性和等韧性是指其塑性和韧性不低于母材标准规定的塑性和韧性指标的下限值，或不低于容器制造技术条件的规定值。
这里所讨论的塑性和韧性的含义应包括低温塑性和韧性，高温塑性和韧性以及在加工过程中接头应具有的变形能力，并保证多次热处理和长期高温运行后的塑性和韧性。
焊接接头或焊缝金属的塑性通常以横向弯曲或纵向弯曲试验来测定。按我国《压力容器安全技术监察规程》的规定焊接接头弯曲试验的合格标准见表3 -1所列。即按钢种和接头形式规定了不同的合格指标。这种分等的合格指标不尽合理，作为压力容器用钢，无论是碳钢，还是合金钢，在压力容器制作过程中，都要经过相同的加工工艺，都应具有符合要求的塑性变形能力，应当对其规定相同的最低合格标准。在这方面可以借鉴美国ASME《锅炉与压力容器法规》第九卷的有关规定，对于碳钢，低合金钢和奥氏体不锈钢焊接接头。取弯心直径为4倍试样厚度、合格弯曲角均为180°。
按现行有关标准，压力容器焊接接头或焊缝金属的冲击韧度，通常采用夏比V形缺口冲击试验来侧定，并以冲击吸收功（J）来表征。检查焊接材料和产品见证件试板时冲击式样的缺口开在焊缝金属的中心。而在新钢种的焊接性试验和焊接工艺评定试验中，冲击试验的缺口分别开在焊缝金属、熔合区和热影响区。各区的缺口冲击韧度均不低于钢材标准规定的下限值。
表3 压力容器焊接接头弯曲试验合格标准 焊接工艺 双面焊 钢种 碳钢、奥氏体钢 其他合金钢 碳钢、奥氏体钢 其他合金钢 3δ 5.2δ 弯心直径d/mm 支点距离/mm 弯曲角度/（°） 180 100 90 50 单面焊 注：δ表示试件厚度。
3.2.3等耐蚀性原则
压力容器焊接接头的等耐蚀性原则可以理解为其耐蚀性，抗氢性和抗氧化性不低于母材标准规定的指标或产品制造技术条件相应的规定值。为满足这一要求，焊缝金属的合金成分不低于母材标准规定值，考虑到焊接热过程对接头的耐蚀性可能产生不利的影响，应选择主要合金成分略高于母材，而含碳量低于母材的焊接材料。
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根据以上对焊接材料的要求，可以确定使用的焊材，埋弧焊焊丝可选用H08MnA焊丝配HJ431焊剂，焊条可选用E5015低氢焊条。
4、焊接工艺评定
工艺评定报告 表（二）
单位名称： 安徽机电职业技术学院 焊接工艺评定报告编号： PQR-01 焊接工艺指导书编号WPS-1 焊接方法： 埋弧焊 机械化程度：（手工、半自动、自动） 自动 接头简图：（破口形式、尺寸、衬垫、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度） 焊接接头： 对接接头 （长度>=200mm 有或无钝边 坡口间隙1~2） 简图：（接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺寻） 破口形式： U型 衬垫（材料及规格）： 无 其他： 反变形量3o~4o 9