过程设备制造与检测

1、一，绪论 1，如何划分压力容器的压力等级？ 答：按压力容器的设计压力（ P）分为低压、中压、高压、超高压四个等级： 1. 低压：O.IMpaW Pv 1.6 Mpa 2. 中压：1.60Mpa Pv 10 Mpa 3. 高压：10.0Mpa 100 Mpa 2，单层卷焊式压力容器壳体的制造工艺流程。 选择材料、复检材料、净化处理、矫形、戈U线、切割、成型、组对装配、焊接、热处理、检验 划线过程细分三步骤：展图、放样、标记 成型过程细分三个步骤：筒节卷制、封头成型、管子弯曲 检验包括无损检测，耐压实验等 3，简述压力容器的发展特点 1，压力容器向大型化发展 2，压力容器用钢逐渐完善，专业用钢特点

2、越来越明显 3，焊接新材料，新技术的不断出现和使用，使焊接质量日趋稳定并提高 4，无损检测技术的可靠性逐步提高，有力的保证了装备制造及运行的安全 二，检测 1, 射线检测的原理 利用射线检测时，若被检工件内存在缺陷，缺陷与工件材料不同，其对射线的衰减程度不同，且透过厚度不同， 透过后的射线强度则不同。 2, 射线检测的准备 在射线检测之前，首先要了解被检工件的检测要求、验收标准，了解其结构特点、材质、制造工艺过程，结合 实际条件选择合适的射线检测设备、附件，如射线源、胶片、增感屏、象质计等，为制定必要的检测工艺、方法做好准 备工作。 3，射线照相的质量等级要求 照相标准： 根据 JB4730-

3、 94压力容器无损检测标准射线透照的质量等级分三个级别，即 A 级（普通级）、 AB 级 （较高级）、B 级（高级）。 压力容器 AB 类射线检测一般不低于 AB 级。 一般情况下选用 ab 级的照相方法，重要部分可考虑 B 级，不重要部位选用 A 级 4，焊缝的质量分级 根据相关标准（JB4730、GB3323）中关于钢制压力容器对接焊缝透照缺陷等级评定的内容，根据缺陷的性质 和数量，焊缝质量分为四级，1级焊缝要求的质量最高，依次下降。具体内容见下表： I级焊缝内不允许有裂纹、未融合、未焊透和条形夹渣存在 H级焊缝内不允许有裂纹、未融合、未焊透存在。 川级焊缝内不允许有裂纹、未融合以及双面焊

4、或相当于双面焊的全焊透对接焊缝和加垫板的单面焊中的未焊透。不加垫 板的单面焊中的未焊透按相关规定进行评定。 焊缝缺陷超过川级者为”级 5，影响底片几何不清晰度的因素 1，有效焦点尺寸，2,射线照相焦距，3,缺陷至胶片的距离等 6，射线防护 1 射线防护标准 对于检测人员每年允许接受的最大射线照射剂量为 5 雷姆。 控制辐射剂量的方法： （1）照射时间（2）距离（3）屏蔽 第 3 章 ut 检测 超声检测原理：超声波在材料中传播遇到缺陷时会发生一些特性的变化（如能量损失、反射等） ，通过这些特性的变化 来判断材料的缺陷 1，超声波检测前做的准备工作 1，调节扫描速度 调节扫描速度是在试块工件上接

5、受反射波并调节其在示波屏上基扫描线（扫描速度）水平刻度值读数的适当位置。为准 确的进行缺陷检测做准备 2，调节检测灵敏度 检测灵敏度是衡量超声波在在最大声程处所能扫描到的规定尺寸缺陷的能力。在实际检测时，扫描灵敏度至少应比基准 灵敏度（判伤灵敏度）高 6 个分贝，以保证发现缺陷 2，如何绘制距离波幅曲线，作用 距离波幅曲线是根据所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制的，该曲线由评定线，定量线，和判废线组成 可以通过距离波幅曲线的绘制来选择相应检测灵敏度，以进行检测和评定工作 3，磁粉检测 1 检测原理 当一被磁化的工件表面和内部存在缺陷时，缺陷的导磁率远小于工件材料，磁阻大，阻碍磁力线顺利通过，

6、造 成磁力线弯曲。如果工件表面、近表面存在缺陷 （没有裸露出表面也可以），则磁力线在缺陷处会逸出表面进入空气中, 形成漏磁场。（参见图 4-1 的 SN 磁场） 此时若在工件表面撒上导磁率很高的磁性铁粉，在漏磁场处就会有磁粉被吸附，聚集形成磁痕，通过对磁痕的 分析即可评价缺陷。 影响漏磁场强度的主要因素 （1） 外加磁场强度 （2） 缺陷的形状和位置 （3）被检材料的性质 （4）被检材料表面状态 4，磁粉检测的特点 适用于能被磁化的材料（如铁、钴、镍及其合金等），不能用于非磁性材料（如铜、铝、铬等）。 适用于材料和工件的表面和近表面的缺陷，该缺陷可以是裸露于表面，也可以是未裸露于表面。不能检测

7、较深处 的缺陷（内部缺陷）。 能直观地显示出缺陷的形状、尺寸、位置，进而能做出缺陷的定性分析。 检测灵敏度较高，能发现宽度仅为 0.1 卩 m 的表面裂纹。 可以检测形状复杂、大小不同的工件。 检测工艺简单，效率高、成本低。 5, 磁化方法及特点 常用方法有线圈法、磁轭法、轴向通电法、中心导体法、触头法、平行电缆法和旋转磁场法。 周向磁化法一利用周向磁场进行磁化。线圈法、磁轭法 纵向磁化法一利用纵向磁场进行磁化。轴向通电法、中心导体法、触头法、平行电缆法 组合磁化法一利用合成磁场进行磁化。旋转磁场法。 第 4 章制造 1, 钢材的预处理 预处理包括：净化、矫形和涂底漆。 净化处理的目的和方法

8、目的 铝、不锈钢制造的零件应在进行纯化处理前，先进行酸洗，以便钝化时形成均匀的金属保护模，提高其 耐腐蚀性能。 对焊接坡口处进行净化处理，清除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量。 可以提高下道工序的配合质量。 方法（手工净化、机械净化、化学净化法） 2, 零件的划线 是在原材料上划出下料线、加工线、孔位置线等。 划线工序包括：展开、放样、打标号等一系列操作过程。 3, 排样 原则有两条： 一是提高材料利用率，就是要节约材料，充分利用原材料。 二是合理配置焊缝，意义比较重大。 因焊缝是容器上的薄弱环节，焊缝位置不合理严重影响容器质量。 国家标准中对排样的规定： a.筒体要使其周向与钢板轧制方向

9、一致 ； b.设计的焊缝位置要符合下列规定 展开零件拼焊时： 焊缝尽量少和短；封头、管板拼接时，公称直径 Dg 不大于 2200mm 时，拼接焊缝不多于 大于 2200mm 时拼接焊缝不多于 2 条，其拼接形式如下： 当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，焊缝至封头中心的距离 ew Dg/4 封头由瓣片和顶圆板拼制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的 筒体焊缝要求 每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径 Dg 不大于 1800mm 时，拼接焊缝不多于 2 条； Dg 大于 1800mm 时拼接焊缝不多于 3 条。 筒体的拼接焊缝，每节筒体纵向焊缝中心线间的弧长不应小于 300mm 相邻筒体纵

10、向焊缝，中心间的弧长不得小于 100mm 4, 氧气切割 氧气切割简称气割，也称火焰切割。 切割时需要预热火焰和高速纯氧切割气流。 预热气体 混合气体(C2H2+O2 或 CH4+ O2) 切割过程 整个切割过程分为四步： 预热 混合气体从喷嘴外周喷出；预热火焰把切口处金属 (表层)加热至燃点。 氧化 切割纯氧从喷嘴中心喷出成一细柱状，把已达到燃点的金属氧化燃烧成氧化物 一一渣。 吹渣 氧化物被高速氧气吹走，暴露出未熔化的金属。 新暴露出来的金属，一是主要受金属的氧化热作用而升温至燃点； 而是继续被氧流氧化燃烧成渣、被吹走，直至整个厚度金属被氧化吹通。 前进 此时通孔四壁的金属亦同时被加热至燃

11、点，氧气流按切割方向前进，则成切口。 切割条件 金属的熔点，必须高于金属氧化物的熔点，这样才能使氧化过程不断进行。 金属的熔点必须高于金属的燃点。 金属的氧化潜热大，导热系数低。 5, 等离子切割 利用等离子体，既有高温(1800030000K),又有冲力的特性，来熔断材料的技术称等离子切割。 它不受物性限制，可切金属也可切非金属。 等离子弧的特点 是一束细长、高温且有高流速的流体。 等离子体的功率，主要由电流确定； 其冲刷力，则决定于气流速度。 等离子切割技术的特点 它是通过一束细长、高温且高速的流体的加热和冲击切割。故它不受物性限制，能切割任何材料，可切金属也 可切非金属； 主要用于气割无

12、法应用的不锈钢、铝、铜等工件。 6, 冲压后封头壁厚变化 A，球形封头 直边和靠近直边部分，冲压时切向压应力大，壁厚增加；且越接近边缘，增加壁厚越大。 球形封头底部，冲压过程一直受拉应力，减薄量最大 B,椭圆形封头 直边和靠近直边部分，冲压时切向压应力大，壁厚增加；且越接近边缘，增加壁厚越大。 标准椭圆封头底部，与球形封头比较，冲压过程一直受较小的拉应力，减薄量较小 7, 弯管时产生的缺陷和控制方法。缺陷：1 ）外侧受拉减薄，严重时可产生微裂纹；2 ）内侧受压增厚，严重时可使管壁失稳产生折皱 ；3 ）截面形状变扁。 控制方法：为尽量预防弯管缺陷的产生，管子弯曲半径不宜过小，以减小变形度，若弯曲

13、半径较小，可适当采取想一个 的工艺措施，如管内充砂，加芯棒，管子外用槽轮压紧等工艺。 管子的尺寸规格和弯曲半径：管子的外径大、管1 条, 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。 壁较厚、弯曲半径较小时 ，多采用热弯，相反则采用冷弯 管子 材质：低碳钢、低合金钢可以冷弯或热弯合金钢、高合金钢应选择热弯 导槽式弯管机在管子内放置一根芯棒 ，预防管子变形。 采用反变形弯管法，可预 防变形 8，如何处理对称式三辊卷板机产生直边的问题 处理直边问题（被卷钢板两端有一段无法弯卷而产生直边） ，通常在卷板之前通常将钢板两端进行预弯曲 。特殊情况 下，纵缝采用电渣焊

14、 时，也可以保留直边以利于电渣焊 ，焊后校圆。 9，封头旋压和特点 旋压成形的特点：优点： 适合制造尺寸大、壁薄的大型封头； 旋压机比水压机轻巧； 旋压模具比冲 压模具简单、尺寸小、成本低； 工艺装备更换时间短，适于单件小批生产； 封头成形 质量好，不易产生减薄和折 皱；自动化程度也很高，操作条件好。 不足：冷旋压成形后部分钢材需热处理；对于厚壁小直径封头采用旋压成形时，需增加附件；旋压过程较 慢，生产率低。 10，冷卷、热卷筒节成形的特点 冷卷特点：室温下，不需要加热设备，不产生氧化皮，操作工艺简单、方便操作，费用低 热卷特点：优点：防止产生冷加 工硬化，提高塑性和韧性，不产生内应力，减轻卷

15、板机工作负担。厚板 或小直径筒节通常采用热卷。 缺点：需要加热设备，费用较大，在高温下加工，操作麻烦，钢板减薄严重。 加热温度：一般取 9001000 C ,弯曲终止 温度不应低于 800 C加热速度：在保证钢材表里温差不太大，膨胀均匀的前提下，加热速度越快越好，只有导热 性较差的高碳钢和高合金钢或截面尺寸较大的工件 ，低温预热或在 600 C以下缓慢加热。一般低碳钢或合金钢板，在任 何温度范围内都可以快速加热 。 第 5 章焊接 5,1 焊接接头分类及作用 根据 GB150-1998钢制压力容器标准，主要受压部分的焊接接头分为 A B、C、D 四类。 分类的根据：基本是根据位置的重要程度及零

16、件的形状划分的。 1 , A 筒节纵向焊缝（多层包扎容器层板纵向焊缝除外） 球形封头与筒体间的环形焊缝 凸形封头中的拼接焊缝 接管与筒体的对接焊缝 2, B 壳体部分的环向焊缝 锥形封头小端与接管接缝 长颈法兰与接管接缝 但已规定为 A、C D 类的焊接接头除外。 3, C 法兰与壳体连接的接头 法兰与接管连接的接头。 多层包扎容器层板层纵向接头。 4, D 焊接接头的分类，对于压力容器的设计、制造、维修、管理等工作都有着很重要的指导作用； A 类焊缝的壳体组对要求，焊接要求，无损检测要求最高。 5，2 焊接接头的基本形式 选用 原因 对接接头、角接接头、T 形接头、十字接头、端接接头、卷边、

17、 套管、斜对接、锁底对接 5,5 焊接坡口的选择与设计 根据坡口的形状，坡口分成 I形（不开坡口）、V 形、Y 形、双 Y 形、U 形、双 U 形、单边 V 形、双单边 Y 形、J 形 等各种坡口形式。 正确地选择焊接坡口形状、尺寸 ，是一项重要的焊接工艺内容，是保证焊接接头质量的重要工艺措施。 设计、选择焊接坡口时主要应考虑以下几个问题。 设计或选择坡口的主要目的一一是保证焊接接头全焊透。 设计或选择坡口形式，首先要考虑被焊接材料的厚度。 薄钢板的焊接，可以不开坡口（亦称为 I形坡口）进行焊接； 中、厚板的焊接坡口 ，还与施焊的方法有关。 例如，手工电弧焊焊较厚的板，一次熔透深度为 68mm

18、 埋弧自动焊焊较厚的板，一次熔透深度为 1214mm 所以，焊接 14mm 的钢板，当采用埋弧自动焊时，可用 I形坡口； 用手工电弧焊，则可设计成单面或双面坡口。 坡口的加工 I形、V 形、X 形等坡口，可以利用气割、等离子切割加工； 而 U 形、双 U 形坡口，则需用刨边机加工。 坡口的形式，影响其焊接变形量 例如，单面坡口比双面坡口变形大；V 形坡口比 U 形坡口变形大等。 应尽量注意减少残余焊接变形与应力。 坡口的设计或选择，还要注意施焊时的可焊到性。 例如，直径小的容器，不宜设计为双面坡口 ，而要设计为单面向外的坡口（外面焊）。 要注意焊接材料的消耗量，应使焊缝的填充金属尽量少。 例如

19、对厚板，单面 V 形坡口比单面 U 形坡口的焊接材料消耗大，成本将要增加。 复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。 1，手工电弧焊的设备、工艺和特点 1 、设备：国内手工电弧焊的设备有三大类 ：弧焊变压器 交流电焊接）弧焊发电机 直流电焊机）和弧焊整流器。 2、 工艺：引弧形成熔池形成焊缝 3、特点：设备简单、操作方便、适合全位焊接 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。 2，埋弧自动焊的设备、工艺和特点 1 、设备：埋弧焊电源和埋弧焊电机 2、工艺：焊前准备、焊丝与焊剂选用、选择焊接规范参数、焊接 纵缝、环缝）3、特点：优点：效率高、成型好、对 人眼伤害小；缺点：焊接过程不可见、只能

20、焊平焊或 小角度倾斜位置 3，术语：焊接，材料的焊接性 可焊性），可焊到性。 1、焊接：利用加热或加压的方法，使两物体间实现原子 分子）的结合。 2、焊接性：金属材料的焊接性是指在一定的 焊接工艺条件下包括焊接方法、焊接材料、 焊接工艺参数和结构形式等）能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊 接接头能否在使用条件下可靠运行。 4，过程设备常用材料（碳钢、合金钢）的焊接注意事项。 1、碳钢：低碳钢：被焊材料和焊接材料的质量是否合格 ，焊接能量不宜过大 在低温 环境下焊接时，课适当考虑预 热。中碳钢：大多数情况下需要预热和控制层间温度 ，以降低冷却速度焊后最好立即进行消除残余应力热处理 焊接沸腾钢时

21、注意向焊缝过渡锰、硅、 铝等脱氧元素，以防止减少气孔的产生 应选低氢焊接材料。高碳钢： 高碳钢 焊接前应先进行退火焊接材料通常不用高碳钢。 2、合金钢：焊接材料的选择要注意控制碳含量 焊前预热是防止焊接冷裂纹和消除应力 裂纹。焊后热处理消除 焊接残余应力，又可以改善组织、提高接头的综合力学性能。 5, 焊后热处理是压力容器制造中，非常重要的工序。 焊后热处理，是对压力容器进行整体或局部均匀加热至金属材料相变点以下，保持一定的时间，然后均匀冷却 的过程。 4.1 目的和规范 目的 松弛焊接残余应力 通过焊后热处理(高温松弛)，焊接残余应力得以充分松弛、降低 稳定结构形状和尺寸 为稳定结构件的形状和尺寸，需要充分松弛残余应力和防止应力的再产生。 改善母材、焊接接头和结构件的性能 a 软化焊接热影响区 但应注意，防止过于软化，保证所规定的强度。 b 提高焊缝的塑性 对于焊接后塑性不良的焊缝金属 ，可以通过焊后热处理得到改善。 c 提高断裂韧性 使焊接残余拉应力得到松驰、降低和重新分布，从而减轻其有害影响； 改善热影响区塑性和韧性。 有利于氢等有害气体扩逸出等。 焊后热处理规范