压力容器制造的检验和热处理

1、压力容器制造组焊的检验1. 组焊工序及检验1.1. 按订货图进行排版现在一般按订货图进行壳体、封头、人孔节、一些大接管的排版，并编写板材订货技术条件。一个好的排版可节省材料5%左右，排版主要考虑以下几点：1.1.1. 材料套用：接管与壳体、封头与壳体、工艺评定和产品焊接试板、热加工热处理验证试板与封头和筒体等进行统一考虑（试板可根据实际情况适当加厚和减薄），尤其是过渡段和瓜瓣封头、大型封头，应充分提高材料的利用率；1.1.2. 有复验要求的加复验余量，重要的设备材料有的甚至板的两端要进行切割复验；1.1.3. 考虑卷板和起吊能力：最宽最厚的卷制量、最高最重的起吊量，如板厚适当超过卷板能力应考虑

2、卷制直径和宽度以及材料的强度，进行一定的换算。同时，根据热处理设备、道路运输和现场组焊吊装情况进行分段的，排版时应考虑最长的分段程度。1.2. 图纸审查设计、技术、质量、材料采购、生产计划部门对施工图进行统一会审。会审内容:1.2.1. 设计资质章的有效性、三级审核情况、技术特性表的准确性；1.2.2. 图中标注的材质、数量与料表中描述的是否一致，材料的合理性、可采购性等，提出合理的材料代用；1.2.3. 审查评审合同的合理性和科学性，讨论确定初步的生产计划和工艺方案。1.3. 材料和配件采购1.3.1. 排版图作为板材订货的数量依据（定尺板，加相应的切割余量），同时编制相应的订货技术条件，如

3、供货状态、工厂检验要求、钢板表面要求（如抛光、酸洗）、包装要求等；1.3.2. 锻件和封头，制定相应的订货技术条件，主要有检验试验项目（有复验要求的随带试件）、封头母材试板和焊接接头试板的热处理、检验要求等。如：Cr-Mo钢的封头，母材和焊接接头性能验证试板，和封头板进行随炉的压制温度的热加工、恢复母材性能的热处理（正火+回火等）、随设备的中间处理和最终的消应力热处理等。1.4. 材料检验与复验检验复验合格后，方可进行领料和下料。1.4.1. 检验包括：表面质量检验、几盒尺寸检验、质量证明文件检验等。质量证明文件要按标准和技术文件进行机械性能、化学成分（熔炼和成品）、供货状态（如热轧、正火、正

4、火+回火等）、管子的扩口、涡流、水压、超探等。一般错得多的是化学成分，遗漏的一般是扩口、涡流等；1.4.2. 复验：按容规等要求进行按炉号作化学成分、按批号作机械性能复验，重要设备应逐张（甚至每张两端）进行复验，还应进行高温拉伸和低温冲击等。1.5. 号料、下料1.5.1. 分号料线和切割线（二者相距25mm），号料时应进行标记移植，检验时应测量长、宽（一般不大于1mm）、对角线（不大于1.5mm），以防止棱形和筒节间的错口等；1.5.2. Cr-Mo钢、低温钢、高强钢、不锈钢等不允许打制钢印，不锈钢可用化学成分符合要求的记号笔进行号料；1.5.3. 如先需要进行切割的边，对于Cr-Mo钢、低

5、温钢、高强钢、不锈钢等，一般留2mm余量，以利于刨边。1.6. 卷制板材尤其是厚板，滚制时一般会延长，因此厚板滚制时要求来回滚制次数基本一致。1.7. 纵缝组焊1.7.1. 如有焊接产品试板，则必须在第一条纵缝的延长线上进行焊接，拍见证片后割下，并与容器一同进行相同条件的热处理；1.7.2. 对于分瓣组对的封头、大直径筒节，必须在找正、找平的刚性平台上组对，组对间隙上下必须一致，保证端口和棱角的合格。焊接时，应采用合理的顺序，如分段焊、内外交替焊（当然应有合理的坡口设计），使焊接应力和变形最小；1.7.3. 焊接后注意上下口周长的测量，等要注意相邻筒节的周长，以保证环缝错边不超。1.8. 内外

6、件组焊1.8.1. 内件如塔盘支撑件号线前应确认筒体的垂直度满足要求，号线时应在离下封头切线100mm处号制基准圆。组对后焊接前应每层进行测量：测量每层与基准园的间距、每二层之间的间距、每5层10层的间距等，每层的支撑圈、受液盘、降液板的两端都需同时测量，以保证水平度；1.8.2. 加强接管与壁厚相对较厚的筒体组对焊接时，尤其是直径小的接管，应进行焊前预热、保持层间温度和焊后适当保温，以减小拘束应力，防止裂纹的产生。1.9. 大型设备预制及现场组焊大型设备的预制和组焊一般是分段、立式进行的，预制的质量严重影响整体设备的质量。1.9.1. 分瓣卷板时应注意弧度，尤其是端头，以保证棱角合格。组对在

7、水平刚性平台上进行，保证每个筒节的端口不平度在2mm内，焊接时应随时调整内外顺序，用焊接来控制棱角；1.9.2. 分段筒体的环缝组焊也应在水平刚性平台上进行。组对前应彻底调整好筒节的圆度，不然端口会不平，组对时间隙应保证一致，组对后应测量端口不平度和垂直度等，如不合格应采取措施进行调整。环缝焊接宜采用焊工均布、分段退步焊，以减少焊接应力和变形；1.9.3. 垂直分段组焊内外配件，原则上筒体程度不少于10M。号线前应调整好筒体圆度和端口水平度，从下封头切线处上面100mm为基准，向上测量，应测量各层与基准线的间距、每二层之间的间距等，所产生的误差应累计。组对后进行水平度测量，可分别用U型管和多点

8、拉粉线的方法进行测量，有条件的可用激光测量仪测量。水平度和方位检查合格方可进行焊接。必要是可先组对，等在基础上组焊成20M、30M的大段后，再进行测量复验和焊接，以保证整体的水平度等。对于减压塔这样的大型设备，应采用这样的方法可以保证支座、支撑的水平度1.9.4. 筒节和筒体的吊装应采用“十”字，平衡梁，以减少吊装带来的变形。1.9.5. 经常出现的问题：1.9.5.1. 对口间隙过大：由于端口不平、椭圆、热处理、焊接变形等原因，造成间隙过大，从而造成内件间间距和水平度超差；1.9.5.2. 间隙和垂直度之间无法调节。必要时，在2mm范围内作适当的坡口修理。因此，必须注意端口、圆度等，必要时，

9、先组对内件，待环缝焊接后在进行调整和焊接内件。2. 典型材料的焊接2.1. 不锈钢的焊接2.1.1. 针对不锈钢的几个特点475脆性、相脆性等。2.1.2. 奥氏体不锈钢的焊接及其特点很少出现冷裂纹，不存在淬火影响区，热胀冷缩带来的焊接问题是：热裂纹（晶界特性和S、P等微量元素）、焊接变形大、高温催化。2.1.2.1. 热裂纹产生的原因：1、 热导率小、线膨胀系数大，在凝固时产生大的拉应力，这是必要条件；2、 方向性强的焊缝柱状晶组织，有利于有害杂质的偏析及晶界液体夹层的形成，Ni含量高的合金对SP更易形成易熔共晶。防止措施：1、 冶金措施：焊缝金属添加Cr、Mo、V等，使得焊缝金属中生成5-

10、12%的铁素体组织，；控制Cr、Mo比，小于1.61时容易产生热裂纹，而达到2.3-3.2比例时可避免；限制S、P、B等有害元素。2、 工艺措施：选用低氢和无氧化剂焊材以防止热裂纹；减少线能量的输入，控制层间温度；选择合理的焊接结构，使用合理的焊接程序，以减少焊接应力；收弧要慢，以防弧坑裂纹。2.1.2.2. 相导致的脆化由于焊接接头中为提高焊缝抗热裂性使得其有一定体积比例（3-5%最高达12%）的铁素体组织，在650-850间受热过程中产生相。因此要控制铁素体组织含量，降低Cr、提高Ni，同时避免该温度间的停留时间。2.1.2.3. 焊接接头晶间腐蚀450-850间的敏化、贫Cr。防止措施：

11、焊接时应尽量缩短高温时间，快速冷却；采用多层多道焊，不得摆动焊并控制层间温度。对于较厚壁管应采用TIG焊，有条件的对其接触介质的一面最好作最后焊接，以减少焊缝的受热次数；使焊缝中形成一定的铁素体相组织（3-12%），以提高接头的抗晶间腐蚀、应力腐蚀的能力，还可提高抗热裂性，但要避免相的产生；从焊接材料着手，加入一些稳定化元素、控制有害元素、降低含C量、控制铁素体组织含量等。2.1.2.4. 应力腐蚀三个条件：拉应力、介质影响、材料本身。特征：断裂部位不存在均匀腐蚀，断裂往往以点腐蚀、缝隙腐蚀为起点，从表面向深处发展，一般无明显的塑性变形，属于完全的断裂，从微观上看多为穿晶断裂。2.1.2.5.

12、 焊接变形和收缩电阻是碳钢是5倍，因此同样的焊接参数热输入就多；热导率只有碳钢的1/3，因此热传递慢，变形大；线胀系数比碳钢大40%，热胀和冷缩量大，变形就大。2.1.3. 铁素体不锈钢的焊接及其特点2.1.3.1. 焊接接头的晶间腐蚀：在焊接时加热到950以上温度冷却下来时会在晶间参数腐蚀倾向，后如加热到700-850短时间保温的退火可恢复其性能，因此晶间腐蚀部位紧挨焊缝的高温区，而奥氏体不锈钢离稍远（温度稍低），腐蚀机理和奥氏体相同，也是贫Cr原因。2.1.3.2. 焊接接头脆化1、 高温脆化：焊接时从1100以上高温，热影响区的室温韧性降低，其脆化程度与合金元素有关；C、N含量越高，脆化

13、越严重；冷却速度越大，韧性降低越多。2、 相脆性：当Wcr大于21%时，在520-820间长期加热，会出现一种FenCrm的金属间化合物（HV高达800-1000）叫相，一般在800达到最大，低于此温度形成慢。3、 475脆性：Wcr大于15%时产生，当Wcr小于12%时可避免，可通过700-800加热快冷来消除。4、 局部M引起的脆性：当Cr含量低于铁素体区下限时或C、N在允许范围上限时，可能在高温时在晶界形成一些奥氏体，冷却时转变为M组织，产生轻度的脆化，退火处理可以消除。2.1.3.3. 焊接工艺：焊前预热100-200，使材料处于韧性好的状态，降低应力；焊后热处理：进行750-800退

14、火，使过饱和的C和N完全析出，Cr补充到贫Cr区，但应快速冷却，以防475脆性的产生；采用小的线能量，减少高温脆化和475脆性。一般，经常用奥氏体焊材来焊接，可避免预热和热处理，但对于不含稳定因素的铁素体不锈钢焊接接头来说，热影响区的粗晶脆化和晶间腐蚀还是问题，而且会比同质的接头更降低。可以用Ni基焊材如182来进行焊接。2.1.4. 双相不锈钢的焊接及特点2.1.4.1. 成分组织的影响1、 按Cr的含量分为：Cr18、Cr21、Cr25型三类，根据Cr、Ni当量计算再通过舍夫勒组织图找出所在位置来判断二个相的含量；2、 固熔处理温度对相比例的影响：不同的固熔温度对铁素体的形成不一样（如18

15、型的960最佳F55%，1250F达97%），温度过高F含量高，造成晶粒粗大，耐应力腐蚀能力下降；3、 相的影响：在相间上出现，2507型在750-900间形成，850最敏感；4、 475脆性：提高硬度降低韧性，可用重新固熔来消除；5、 N有利于应力腐蚀，提高耐孔蚀和耐缝隙腐蚀能力。6、 耐CL-应力腐蚀不奥氏体不锈钢强几倍，耐晶间腐蚀也强，一般在650、850不会出现，在1250左右出现。2.1.4.2. 焊接2205双相不锈钢具有良好的可焊性，由于化学成分是平衡的，只要工艺方法得当，热影响区内会有足够的奥氏体组织以避免发生局部腐蚀。不同的焊接工艺和方法对其焊接接头性能的影响比较大，通常TI

16、G（GTAW）工艺方法可以获得良好的焊接接头工艺性能，其次是SAW和SMAW工艺方法，但很少采用FCAW、GMAW工艺方法。同样的焊接工艺，接触介质侧后焊，减少了受热次数，该侧的耐腐蚀性能有明显提高；热输入增加，耐腐蚀性能有所降低；工艺焊导致了耐腐蚀性能下降。铁素体含量高的易产生晶间腐蚀，二次析出的A对晶间腐蚀有阻止作用。2.2. 复合板的焊接2.2.1. 坡口形式和宽度的选择；2.2.2. 硫酸铜检验；2.2.3. 堆焊要求（预热、检验、层间温度等）；2.2.4. 现场复合管的焊接；2.2.5. 复合板管件的制作。3. 压力容器和压力管道的热处理3.1.1. 传热分析3.1.2. 局部热处理

17、经验公式3.1.2.1. 加热宽度：B=ns（s为壁厚；n为系数，通常为6-10内部无法保温或管道取上值）； 3.1.2.2. 保温厚度：60-100mm3.1.2.3. 保温宽度：L=（7-8）（DS）1/2；3.1.2.4. 加热功率：（M.Cp.k.f）/860，（M：加热区工件质量，Cp：工件平均比热，k:升温速度，f：传热系数，一般3-4。3.1.3. 常见问题（上海焦化耐热钢热处理问题）3.1.3.1. 加热器未贴紧被加热工件，造成温度无法上升，尤其是下部下垂；3.1.3.2. 热电偶未与工件接触牢固，尤其是与加热器直径相碰，导致温度显示高，而工件温度低的情况；3.1.3.3. 加

18、热器功率不足，保温厚度与宽度不足等。4. 检验中的常见问题4.1. 未按技术要求进行订货（如热处理状态、UT、不锈钢表面处理等）、复验（取样位置、低温冲击、高温拉伸等）；标记移植不做或不全，焊工号不做标识或记录不全。4.2. 封头未按材料要求进行成型，如低温钢、耐热钢等的成型未进行恢复母材的热处理（应做模拟试件或从封头上取样试验），未带封头母材和焊接接头的验证试板等，或热处理曲线不正确，这是个比较常见的现象，在检查中经常出现，也是个致命的问题；封头成型时厚度减薄，厚度不够。4.3. 耐热钢焊前预热和焊后消氢温度不足也是经常发生的问题，这个可从材料表面的颜色可以进行判断。4.4. 角接接头焊接，

19、内部存在大量未透等，尤其是带补强板时，焊接顺序、坡口不合理时造成，一般要求内坡口，内部焊接后外侧清跟焊接，补强最好用接管补强。4.5. 复合板基层焊接时，焊至复层上，应去除并用硫酸铜检验，以防马氏体产生，因此过渡层堆焊前应作检查；堆焊时不得摆焊，收弧起弧最好错开。4.6. 低温钢、不锈钢焊接时采用超线能量的焊接（如大电流、摆动焊等），造成焊缝过宽、不锈钢焊接接头表面发黑，导致低温钢韧性大大降低和不锈钢耐腐蚀性能降低；试板未按要求进行热处理和检验等，或未作相同的热处理。4.7. 不锈钢表面保护不足，如滚制、坡口加工、吊运、组对、焊接清跟等，产生油污、表面损伤、铁离子污染等，应避免内侧气刨和与碳钢混放、用碳钢加固及固定二次线、加工时应作保护，尤其是瓜瓣封头组焊。4.8. 操作不规范，如焊接材料存放（不如保温筒随手抓、领用等不符合要求等；密封面保护不够造成表面电弧划伤或磕碰。4.9. 该做的磁粉、着色不做，存在超次返修（应查原始记录）。4.10. 计量器具不准（损坏的如断的尺）、号线