压力容器的基础知识

1、第一章压力容器的基础知识第一节概述1 、压力容器的定义 2、压力容器的分类 3、压力容器的结构特征及常见破坏形式 第二节常见物理量及量纲 第三节压力容器常用术语 第二章压力容器的介质分类及特性 第一节压力容器的常用介质 第二节压力容器的常用介质分类 第三节压力容器常用介质特性 第三章压力容器的常用材料 第一节常用材料及其性能 第二节材料的常见缺陷 第四章焊接缺陷及无损检测相关知识 第一节焊接材料 第二节常见焊接方法及坡口形式 第三节无损检测知识简介 第五章压力容器定期检验 第一节定期检验项目及合格判定 第二节定检常用工具仪器设备 第六章安全实用与管理第一节安全附件简介第二节操作与使用管理安全规

2、程第一章压力容器的基础知识第一节概述压力容器是工业生产过程中不可缺少的一种设备.随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,压力容器的使用越来越广泛,它不仅用于工业、 农业、 科研、 国防、 医疗卫生和文教体育等国民经济各部门，而且已深入到千家万户之中。 压力容器不仅数量多， 增长速度快， 而且类型复杂， 发生事故的可能性较大。 作为压力容器的检验检测人员 ,保证压力容器的安全运行是自己应尽的职责,为了帮助检验检测人员提高理论知识和实际操作水平,本章将较详细的讲解和介绍一些与压力容器相关的基础知识。一、压力容器的定义所谓容器， 通常的说法是： 由曲面构成用于盛装物料的空间构件。通俗地讲，就是化工、

3、炼油、医药、食品等生产所用的各种设备外部的壳体都属于容器。 不言而喻， 所有承受压力的密闭容器称为压力容器，或者称为受压容器。我国对压力容器的界限范围是根据：国务院第 549 号令 特种设备安全监察条例 第 99 条第二款规定： 压力容器是指承装气体或者液体， 承载一定压力的密闭设备， 其范围规定为最高工作压力大于或者等于 0.1Mpa （表压） ，且压力与容积的乘积大于或者等于 2.5MPa.L 的气体,液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；承装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积德乘积大于或者等于.OMpa.L的气体、液化气体和标准

4、沸点等于或者低于60摄氏度液体的气瓶，如氧舱等。二、压力容器的分类压力容器的分类方法很多，其主要方法有：1 .按设计压力分类：按设计压力P的高低，容器可分为低压、中压、高压及超高压四个等级。其划分的范围及代号见表 1 1表1 1压力容器压力等级的划分表1 1压力等级代号设计压力范围低压容器L0.1MP wP<1.6MPa中压容器M1.6MPa<P<10MPa高压容器H10MPa <P<100MPa超高压容器UP> 100MPa2 .按制造材料分类：按制造材料的不同，金属容器可分为黑金属压力容器和有色金属 压力容器。由于有色金属的市场价格高，制造成本高，所以往

5、往将有 色金属与碳钢不锈钢复合后制作压力容器， 且只限制在特殊的情况下 使用。具划分范围见表12表12容器按制造材料的划分铜制容器有色金属压力容色钛制容器-铝制容器L金属压力容器锦可容器一铸造容器-铸铁容器一黑色金属压力容器-碳钢容器一钢制容器合金钢容器-一不锈钢容器匚3 .按按压力容器等级、品种及介质的危害程度分类为了便于安全技术监督和管理，容规按压力容器设计压力、 介质危害程度以及生产工艺过程中的作用原理将压力容器分为第一 类压力容器、第二类压力容器及第三类压力容器， 我国将化学介质危 害分为极度危害、高度危害、中度危害、和轻度危害四个等级，具体 划分见表13:表13化学介质危害程度等级划

6、分（1）极度危害（I级）最高允许浓度 0.1mg/m3（2）高度危害（II级）最高允许浓度 0.11.0mg/m3（3）中度危害（田级）最高允许浓度 1.010mg/m3（4）轻度危害（IV级）最高允许浓度n 10mg/m3（1）下列情况之一，为第三类压力容器：高压容器；PV中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）； 中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 乘积大于等于10MPa m3）;中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且 PV 乘积大于等于0.5MPa m3）;低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且 PV乘积 大于等于0.2MPa -m3）;高压、中压

7、管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高 （指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于 540MPa ）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车，（介质为液化气体、低温液体） 、 罐式汽车液化气体运输 （半挂） 车、 低温液体运输 （半挂） 车、永久气体运输（半挂）车 和罐式集装箱（介质为液化气体，低温液体）等；球形储罐（面积大于等于 50m3 ）;（ 2 ）下列情况之一的，为第二类压力容器；中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器 （仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质） ；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。（ 3 ）低压容器

8、为第一类压力容器（一） （二）中规定的除外）剧毒介质指进入人体量 50g 即导致肌体严重损伤或致死 的介质，如氟、氢氟酸、氢氰酸、光气、氟化氢、碳酰氟等有毒介质是指进入人体量大于等于 50g 即导致人体正常功能损伤的介质，如二氧化碳硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二氧化碳、乙炔、硫化氢等易燃介质一一指与空气混合的爆炸下限10%,或爆炸上限与下限之差 20% 的气体，如一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环丙烷、氢、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁烯、丙烷、甲烷等4、从安全技术管理角度分类按安全技术管理分类， 压力容器可以分为固定式容器和移动式容器两大类。（ 1 ）固定式容器系指有

9、固定的安装和使用地点， 工艺条件和使用操作人员也比较固定， 一般不是单独装设， 而是用管道与其他设备相连接的容器。 如 合成塔、蒸球、管壳式余热锅炉、热交换器、分离器等。（ 2 ）移动式容器系指一种储装容器， 如气瓶、 汽车槽车等。 其主要用途是装运有压力的气体。 这类容器无固定使用地点， 一般也没有专职的使用操作人员，使用环境经常变化，管理比较复杂，较易发生事故。在上述分类方法中,只用第三类分类方法综合考虑了压力容器的设计压力、 几何容积、 材料强度、 应用场合和介质危害程度等多种影响因素，分类方法比较科学、合理，因此得到了广泛的应用。三、压力容器的结构特征及常见的破坏形式1 、压力容器的结

10、构特征压力容器是为介质的物理反应、化学反应、换热、储存、分离等提供一个密闭空间， 其结构一般比较简单。 压力容器根据其用途不同，结构形式也多种多样。主要有球形、圆筒形、箱形、锥形等。现将两种常见容器结构形式介绍如下：球形容器球形容器的本体是一个球壳， 此种结构由许多块预先按一定尺寸压制成形的球面板拼焊而成， 直径较大。 由于球壳是中心对称的结构，应力分布均匀， 球壳体应力是相同直径圆筒形壳体应力的一半， 压力截荷相同的情况下所需板材厚度最小，相同容积的结构表面积最小。因此可节省大量材料 （与同压力截荷、 同容积的圆筒形容器相比， 可节约材料 3040% ） 。但由于制造工艺复杂、拼焊要求高，再

11、加上内部工艺附件安装困难， 故一般用于大型储罐， 也有时用作蒸汽直接加热的容器。圆筒形容器圆筒形容器是轴对称结构， 此种结构没有形状突变， 应力健在比较均匀， 受力虽不如球形容器， 但比其他结构形式好得多， 制造工艺较简单， 便于内部工艺附件的安装， 便于工作介质的流动， 因而是使用最普遍的一种压力容器。圆筒形容器一般也采用焊接结构。2、压力容器的基本构成压力容器一般由筒体、 封头 （端盖） 、 法兰、 接管、 人（手） 孔、密封元件、安全附件、支座等部分组成，筒体筒体是压力容器的重要部件，与封头或管板共同构成承压壳体，为物料的储存和完成介质的物理， 化学反应及共他工艺用途提供所必需的空间。筒

12、体通常用金属板材卷制焊接而成。封头（端盖）封头是保证压力容器密闭的重要部件。 凡是与筒体采用焊接联接而不可拆的称为封头；与筒体以法兰等联接而可拆的，称为端盖。法兰由于生产工艺需要和安装检修的方便， 不少容器需采用可拆的连接结构， 如压力容器的端盖与筒体之间、 接管与管道之间的连接。 这时通常采用法兰结构。 法兰通过螺栓、 楔口等连接件压紧密封件保证容器的密封。 故法兰连接是由法兰、 螺栓、 螺母及密封元件所组成的密封连接件。法兰按照所连接的部件可分为容器法兰及管法兰。 前者用于容器的端盖与筒体连接；后者用于接管（管道）与管道之间的连接。法兰按其整体性程度分成三种形式：整体法兰、松式法兰和任意式

13、法兰。密封元件是指接触面之间或封头与筒体顶部的接触面之间， 借助于螺栓等连接件压紧力可达到密封的目的。 按其所用材料的不同分为非金属密封元件（石棉垫、橡胶O 型环等） 、金属密封元件（紫铜垫、铝垫、软钢垫等）和组合式密封元件（铁包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫等） 。按其截面形状又可分为平垫片、 三角形垫片、 八角形垫片、 透镜式垫片等。 不同的密封元件和不同的连接件相组配， 构成了各种不同的密封结构。强制密封：通过坚固端盖与筒体法兰的联接螺栓等强制方式将密封面压紧，从而达到密封的目的，如平垫密封、卡扎里密封等。自紧密封：利用容器内介质的压力使密封面产生压紧力来达到密封目的。 它的密封力随着介质压力的

14、增大而增大， 因而在较高的压力下也能保持可靠的密封性能， 如组合式密封、 “ O ” 形环密封、 “ C”形环密封、“B”形环密封、楔形密封、八角垫和椭圆垫密封、平垫自紧密封、伍德密封、氮气式密封等。半自紧密封： 既利用容器内介质的压力， 又利用坚固件的联接使密封面产生压紧力来达到密封的目的，如双锥密封就属于此。接管适应压力容器安全运行及生产工艺的需要而设置于封头（端盖）及筒体上，用于介质的进出、安全附件的安装等。人孔、手孔根据结构、介质等情况，压力容器需设置人孔或手孔等检查孔，用于容器的定期检验、 检查或清除污物。 人孔和手孔按其其形状可分为圆形及椭圆形两种；按其封闭形式可分为外闭式及内闭式

15、两种。安全附件为了保证压力容器安全稳定可靠的运行， 往往需要在压力容器上设置一些安全装置用以监测和监控压力容器内工作介质的参数。 压力容器的安全附件主要有安全阀、 爆破片、 紧急切断阀、 安全连锁装置、 压力表、液面计、测温仪表等。支座支座是用于支承容器重量并将它固定在基础上的附加部件， 其结构形式决定于容器的安装方式， 容器重量及其他载荷， 一般分为三大类： 即立式容器支座、 卧式容器支座及球形容器支座。 立式支座中最常见的有悬挂式支座（耳式支座） 、支承式支座及裙式支座主要用于高大的直立容器 （塔类） 。 卧式容器支座的结构形式主要有鞍式支座、支承式支座等。 支承式支座只适用于小型容器；

16、鞍式支座常用于大中型容器； 圈座适用于薄壁容器及多于两个支承的长容器。 球容器中常见的有裙式支座和柱式支座。裙式支座一般用于小型的球型容器。3、常见的破坏形式及其预防1 、韧性破坏（ 1 ）概念容器在内部压力作用下， 器壁上的应力达到了材料的强度极限而发生破裂的一种破坏形式。应力达到屈服点时发生较大的塑性变形，达到拉伸强度时破裂。（ 2 ）特征有显著地宏观变形爆破时一般不产生碎片爆破压力与理论计算值相近断口呈灰暗色，无金属光泽，断口为一条长缝（ 3 ）预防措施规范操作、不要超压、及时检查腐蚀情况，保持各种安全装置、仪器仪表完好灵敏等。2、脆性破坏（ 1 ）概念断裂时没有宏观的塑性变形， 器壁上

17、的应力远小于材料的强度极限， 有的甚至低于屈服点。 一般是在较低温度或存在缺陷 （裂纹的影响最明显）的情况下发生。发生脆性断裂要具备三个条件： 一是容器本身存在缺陷， 二是有一定水平的应力，三是材料的韧性很差。（ 2 ）特征无明显的塑性变形，厚度也没有明显的减薄瞬间发生，一般有许多碎片飞出材料脆化而破坏， 总是首先在缺陷或几何形状突变处首先发生，然后延伸， 断口呈金属晶粒状、 并富有光泽， 断口平直且主应力方向垂直。破坏时名义工作应力较低， 通常低于材料的屈服点获接近， 特 别是裂纹缺陷引起的脆性断裂，破裂时应力一般不会超过屈服点。（ 2 ）预防确保材料有良好的韧性，特别是在低温情况下。避免或

18、降低容器的应力集中， 如尽量采用圆弧过渡、 接管根部双面焊透且焊缝表面磨平等。焊后热处理消除残余应力。加强对在役容器的无损检测。3、疲劳破坏（ 1 ）概念由于交变载荷作用， 在容器某些应力集中部位短时间内由于疲劳而在低应力状态下突然发生的一种破坏形式。交变载荷有机械载荷、热载荷、压力载荷。对压力容器如压力波动、温度波动等。（ 2 ）特征就部位而言， 一是在结构不连续处发生， 如接管的根部、 开孔处、受力较大且有尖角的部位；二是在有裂纹类原始缺陷的焊缝处。疲劳断裂的基本形式是爆破和泄漏。 材料强度偏高且韧性较差，则表现为爆破；若材料强度较低而韧性较好，则疲劳裂纹扩展泄漏。断口分疲劳扩展和最终破裂

19、两个区域，疲劳扩展区平整光滑、有贝壳花纹状疲劳线；最终破裂区呈明显的放射性及人字形纹状。（ 3 ）预防选用合适的抗疲劳材料， 不宜用强度偏高的合金钢， 而应用有较大塑性应变能力的低碳钢和碳锰钢。采用分析设计法设计。注意结构的抗疲劳性， 如带补强圈的接管处、 尽量直接管避免斜接管。提高制造质量，严格进行在役设备检验。（ 4 ）腐蚀破坏（ 1 ）概念均匀腐蚀使器壁厚度减薄， 点蚀形成局部凹坑， 晶间腐蚀使材料的强度和韧性丧失，应力腐蚀使材料以裂纹的形式产生破坏。（ 2 ）特征根据金属的腐蚀形式 ,可以将其分为均匀腐蚀、局部腐蚀，而局部腐蚀又包括区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀不同腐蚀

20、破坏其特征不同。（ 3 ）预防选择合适的抗腐蚀材料使容器与介质隔离消除引起腐蚀的因素（ 5 ）蠕变破坏（ 1 ）概念压力容器母体材料长期在高温下受到拉应力的作用， 拉应力虽小于材料的屈服极限， 但材料也会缓慢的产生塑性变形， 这种变形我们称之为蠕变。 发生蠕变的容器体积变大， 容器的器壁减薄， 最后导致容器破裂。这种由材料蠕变而使容器发生破裂称为蠕变破坏。（ 2 ）特征蠕变破坏只发生在一些高温设备上， 破裂后一般都有较为明显的残余变形， 通过金相分析可以发现微观组织有明显的变化， 其断口金属颗粒粗大，并且没有金属光泽。在容器直径方向有着明显变形， 并伴有许多沿经线方向的小蠕变裂纹，甚至出现表面

21、的龟裂，或引起壁厚减薄，断口与壁面垂直，具有脆性断口的某些特征。（ 3 ）预防选材上和设计上要充分考虑容器的蠕变特征。使用过程中注意避免高温或局部过热。第二节常用物理量及量纲第三节压力容器的常用术语一、一般术语压力 :垂直作用在物体表面上的力。即物理学中的压强环境大气压力：压力容器所在地的大气压力。真空度： 表示真空状态下气体的稀薄程度。 即负表压力的绝对值。温度：表示物体冷热程度的度量。环境温度 :容器周围的大气温度。月平均最低气温：当月个天的最低气温值相加后除以当月天数。介质 （物料 ） ：容器使用过程中的内部盛装物。容积： 对于容器或容器室， 是指在对外连接的第一个密封面或第一个焊缝坡口

22、面范围内的内部体积。扣除不可拆卸内件的体积。二、关于容器及其结构的术语压力容器：压力作用下盛装流体介质的密闭容器。内压容器：正常操作时，其内部压力高于外部压力的容器。外压容器：正常操作时，其外部压力高压内部压力的容器。常压容器：与环境大气压直接连通或工作表压力为零的容器。固定式压力容器：安装在固定位置使用的压力容器。移动式压力容器： 安装在交通工具上， 作为运输装备的压力容器。腔（室） ：容器内的介质所在的相对独立的密闭空间。元件： 组成压力容器的基本单元零件。 （如壳体、 封头， 法兰等）受压元件：承受压力载荷的容器零部件。非受压元件： 为满足容器要求与容器直接或间接连接而不受压力 载荷的零

23、部件。第二章压力容器的介质分类及特性第一节、压力容器的常用介质压力容器的常用介质有：空气、氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、液化石油、硫化氢、氨氯、乙炔等。第二节、压力容器常用介质分类压力容器常用瓶装气体介质分类：压缩气体、液化、 （低温液化气体） 、溶解气体、吸附气体。第三节、压力容器中常用介质的特性压力容器中盛装的大多具有易燃、易爆、有毒有害的特性 ,了解和掌握这些气体的各种特性,对于压力容器的安全运行和事故预防是至关重要的。本节主要介绍几种常用气体的特性。1 、空气。空气是无色、无味、无嗅的气体,在 0 0.101325MPa下,每升空气重1.293 克。用增加压强和降低温度的

24、办法,能使空气变成液态。按体积计算，氧气约为21 %，氮气约为78 % ,惰性气体约为0.94 %，二氧化碳约0.03 %淇它气体和杂质约0.03 %。2 、氧气。氧气是无色、无味、无嗅的气体,在标准状态下,与空气的相对密度为 1.105 。 临界温度 118.37 ,临界压力 5.05MPa, 氧气微溶于水.氧的化学性质特别活跃,易和其它物质发生氧化反应并放出大量的热量.氧气具有强烈的助燃性 ,若与可燃气体氢气、 乙炔、 甲烷、一氧化碳等按一定的比例混合,即成为易燃易爆的混合气体,一旦有火源或引爆条件就能引起爆炸。3 、氢气。氢气是无色、无味、无嗅、无毒的可燃窒息性气体。氢气是最轻的气体,具

25、有很大的扩散速度,极易聚集于建筑物的顶部而形成爆炸性的气体.氢气的化学性质特别活跃,是一种强的还原剂 ,其渗透性和扩散性强。4 、氮气。氮气是无色、无味、无嗅的窒息性气体。常温下 ,氮气的化学性质不活泼,在工业上,常用于容器在检修前的安全防爆防火置换和耐压试验用气。人处在氮含量高于94 %的环境中，会因严重缺氧而在数分钟内窒息死亡。在生产和检修中,接触高浓度氮气的机会非常多 ,因氮气窒息造成死亡的事故屡见不鲜 ,因此切不可掉以轻心。5 、一氧化碳。一氧化碳是含碳物质在燃烧不完全时的产物.是一种无色、 无嗅的毒性很强的可燃气体。 一氧化碳的毒性作用于对血红蛋白有很强的结合能力,使人因缺氧中毒。在

26、工业生产中,常以急性中毒的方式出现,吸入高浓度一氧化碳时,若抢救不及时则有生命危险。6 、二氧化碳。 是一种无色、无嗅、无毒,稍有酸味的窒息性气体能溶于水。二氧化碳能压缩液化成液体,液体二氧化碳压力下降时会蒸发膨胀,并吸收周围大量的热而凝结成固体干冰。液态二氧化碳的膨胀系数较大,超装很容易造成气瓶爆炸。7 、 乙烯。 乙烯是一种无色、无嗅、 稍有甜香气味的可燃性气体。乙烯的化学性质活泼,与空气和氧气混合,能形成爆炸性气体.乙烯属于低毒物质,但具有较强的麻醉作用。8 、液化石油气。是一种低碳的烃类混合物,主要由乙烷、乙烯、丙烷、 丁烷、 丁烯及少量的戊烷、 戊烯等组成。 在常温常压下为气体,只有

27、在加压和降低温度条件下 ,才变为液体。液化石油气无色透明 ,具有烃类的特殊味道,是一种很好的燃料。液化石油气的饱和蒸汽压随温度升高而急剧增加,其膨胀系数较大,气化后体积膨胀250 300 倍。液化石油气的闪点、沸点都很低,都在0以下,爆炸范围较宽,由于比空气重,容易停滞和积聚在地面的低洼处,与空气混合形成爆炸性气体遇火源便可爆炸。9 、硫化氢。是一种具有恶臭味的有毒有害气体。相对密度比空气高,易积聚在低洼处.硫化氢在大气中超过10ppm 时即可察觉,起初臭味的增强与浓度的升高成正比，但当浓度超过10嗯/立方米之后，浓度继续升高臭味反而减弱。在高浓度时,很快引起嗅觉疲劳而不能察觉硫化氢的存在 ,

28、所以不能依靠其臭味的强弱来判断硫化氢浓度的大小.硫化氢是一种可燃性气体,与空气混合达到爆炸极限时,可发生强烈爆炸。10 、氨。是一种无色有强烈刺激性臭味的气体。氨中有水分时将会腐蚀铜合金,所以充装液氨的压力容器不能采用铜管及铜合金制的阀件，一般规定液氨中含水量不能超过0.2 %。氨对人体有较大的毒性,主要是对上呼吸道和眼睛的刺激和腐蚀。11 、氯。氯是一种草绿色带刺激性臭味的剧毒气体,可液化为草绿色透明的液体,在一定的温度下,容器内同时存在液态和气态。氯是活泼的化学元素,是一种强氧化剂,其用途广泛,常用作还原剂、溶剂、冷冻剂等。氯是一种极度危害的介质,对人的皮肤、呼吸道有损害,甚至导致死亡。1

29、2 、乙炔。乙炔是一种无色的易燃易爆的气体,纯乙炔气体是没有臭味的,用电石制成的工业乙炔气体具有一种难闻的臭味。乙炔很容易溶解在水中和其它溶剂中 .纯净的乙炔气体本身是无毒的,但长时间吸入后,人会因为氧量不足引起窒息的危险。乙炔的爆炸极限范围很大在空气中乙快的含量为7% 13 %时爆炸能力最强。乙快在氧气中燃烧的火焰温度可高达3500 ,常用于熔融和焊接金属。第三章压力容器的常用材料第一节常用材料及其性能一、压力容器常用材料1 、钢材分类钢材的形状包括板、管、棒、丝、锻件、铸件等。压力容器本体主要采用板材、管材和锻件。钢板钢板是压力容器中最常用的材料，如圆筒、封头的制作钢管接管、换热管一般由无

30、缝钢管制成锻件高压容器的平盖、端部法兰、接管法兰等锻件2、钢材类型3、压力容器用钢可分为碳素钢、低合金钢和高合金钢（ 1 ）碳素钢压力容器常用碳素结构钢有Q235B 、 Q235C ；常用优质碳素结构钢有20g、20R、10G;压力容器专用钢板有 Q245R、HP245、HP265 、 HP295 。Q235B钢的应用举例：Q235B级钢主要用于建筑、桥梁工程上制造质量要求较高的焊接结构。其技术标准为:种品技术标准种品技术条件术条技GB150 -98钢制压力容器材板 GB912-89碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢管件GB700 -98碳素结构钢GB3274 -88碳素结构钢和低合金结构

31、钢热轧厚钢板和钢带20g钢20g钢是制造锅炉的常用碳素钢板。是用于制造压力小于6MPa , 壁温低于450 C的船舶锅炉、蒸汽锅炉以及其他锅炉构件。20厚壁钢管。主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴 承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构管等。其技术标准为：技术标准GB713-86锅炉用碳素钢和低合金钢钢板YB/T40 -87压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板10G是GB/5310国标钢号（国外对应牌号：德国 st45.8、 日本STB41、美国SA106B ）,为最常用锅炉钢管用钢10G钢管主要 用于制造高压和更高参数锅炉管件，低温段过热器、再热器，省煤器 及水冷壁等；如小口

32、径管做壁温W500c受热面管子、以及水冷壁管、省煤器管等，大口径管做壁温 W450c蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低温过热器和再热器联箱），介质温度w 450c管路附件等。由于碳钢在450 C以上长期运行将产生石墨化，因此作为受热面管子长 期最高使用温度最好限制到450 c以下。该钢在这一温度范围，其强 度能满足过热器和蒸汽管道要求、且具有良好抗氧化性能，塑性韧性、 焊接性能等冷热加工性能均很好，应用较广。此钢在伊朗炉（指单台） 上所使用部位为下水引入管（数量为18吨）、汽水引入管（10吨）、 蒸汽连接管（16吨）、省煤器集箱（8吨）、减温水系统（5吨），其 余作为扁钢、吊杆材料使用（约 8

33、6吨）。（2）低合金钢压力容器常用的低合金钢，包括专用钢板Q345R、15CrMoR、 16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR、07MnCrMoNbDR、16MnR、 16Mng、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、09Mn2VDR、HP345 HP325、HP365 钢管 16Mn、09MnD 锻件 16Mn、20MnMo、16MnD、 09MnNiD、12Cr2Mo。低合金耐热钢包括珠光体耐热钢和贝氏体耐 热钢。珠光体耐热钢：12CrMo 15CrMo 14Cr1Mo;贝氏体耐热钢： 12Cr2Mo 15CrMoR 14CrMoR 12Cr2Mo1R 。16MnR这

34、是一个成熟的钢种，广泛应用于石油化工设备中-40 C以上的低压及中压容器、锅炉、高压容器层板和绕带、低压及中压钢管等承受负荷的各种焊接构件。特别适合于 -40 C以下寒冷地区的低温压力容器。其技术标准为：名称技术标准技术条件GB150-1998钢制压力容器GB/T1591 -94低合金高强度结构钢管材GB150-1998钢制压力容器GB5311 -89高压用无缝钢管圆管坯GB6479-86化化肥设备用高压无缝钢管锻件GB150-1998钢制压力容器20MnMo主要用于重要的大中型锻件如压力容器的封头、法兰等，使用温度为-40470 C。具技术标准为：名称技术标准技术条件JB755-85压力容器

35、锻件技术条件锻件JB4726 -94压力容器用碳素钢和低合金钢锻件16MnDR用于制造-40 C设备，如液氮设备。具技术标准为:名称技术标准技术条件GB150-1998钢制压力容器钢板GB3531 -1996低温压力容器用低合金钢钢板09Mn2VDR 用于制造-70 C的低温设备，如冷冻设备、液态气贮罐、石油化工低温设备等。常见的液丙烯（-47.7 C）、硫化碳 酰（-50 C）、液硫化氢（-61 C）等设备均可用09Mn2VDR制造。技术标准为：名称技术标准技术条件GB150-1998钢制压力容器钢板GB3531 -1996低温压力容器用低合金钢钢板16MnR 是我国目前用途最广、用量最大的

36、压力容器专用钢板，主要用于中、低压压力容器。其技术标准为：名称技术标准板材GB6654-1996压力容器用钢板YB (T) 40-87压力容器用碳素钢板和低合金钢厚钢板带材YB/T5139 -93压力容器用热轧钢带15MnVNR 以钢板、钢管、圆管以及各种型钢形式，广泛用 于制造中、高压石油化工容器、锅炉、以及其他大型焊接结构件、低 温设备等。18MnMoNbR 我国发展的490Mpa级的中文压力容器用钢， 用于制造锅炉和石油化工厚壁容器以及大型锻件，可作为抗氢钢应用。(3)高合金钢压力容器常用的低碳或超低碳高合金钢大多是耐腐蚀、耐高温钢,主要有铭钢、铭银钢和铭银铝钢。主要钢种有0Cr13 0

37、Cr18Ni90Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti 00Cr19Ni10 0Cr17Mn13Mo2N铭钢0a13 (S11306 )是常用的铁素体不锈钢。主要用于制 造抗水蒸气、碳酸氢镂母液以及540 c以下含硫石油等介质腐蚀设备 的衬里、内部元件以及垫圈等。以此钢为复层的复合钢板已广泛应用 于与热含硫石油及其他侵蚀介质接触的设备壳体(如精微塔、反应器 等)在化工工业中尚可以代替 18-8Ti不锈钢用于要求防止污染和耐蚀性不强的设备，如不含醋酸的维尼纶介质及制药工业部分设备。 0Cr18Ni9作为不锈钢耐热钢广泛应用于食品设备、一般化工设备、 原子能工业用设备等。 适用于制造深冲成型的

38、零件如垫片以及输酸管道、 容器等。 也可用作焊接铬镍不锈钢和铬不锈钢的焊条芯材、非磁性部件以及低温环境下使用的部件等。 0Cr18Ni9Ti用于制造耐酸容器和设备衬里、输送管道，如氮肥工业用的吸收塔、 热交换器等。 石油工业中可用作650 以下催化、裂化反应器、换热器等。化学工业中用作稀硝酸和硝铵设备、氨合成塔内件、 尿素和维尼纶中部分设备。 还可以用作要求耐蚀的锻件和螺栓。 0Cr17Mn13Mo2N奥氏体 -铁氏体双相不锈钢。用于制造尿素工业设备如合成塔、 高压一段分离器等， 其耐蚀性可超过一般常用的 0Cr18Ni10Mo2Ti 。在用来制造醋酸、维尼纶、卡普隆及涤纶等合成纤维工业设备时

39、亦有良好的耐蚀性能，可替代 18-8 型铬镍钼钢使用。二、金属材料的基本性能金属材料是现代工业、 农业、 国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。 这不仅是由于奇来源丰富， 生产工艺简单、 成熟， 而且还因为它们具有优良的性能。通常我们所指的金属材料的性能包括以下三个方面:1 、 使用性能： 即为保证机械零件、 设备、 结构件等能正常工作，材料所应具备的性能，主要有机械性能、物理性能、化学性能，使用的性能觉定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。（ 1 ）机械性能材料的机械性能是指在外力的作用下， 材料抵抗破裂和过度变形的能力。它包括材料的强度、弹性、塑性、韧性、疲劳强度、断裂韧性

40、和硬度等。（ 2 ）化学性能（耐腐蚀性 ）腐蚀不仅会造成金属的损失， 更重要的是会导致金属的破坏， 从而威胁到压力管道的安全。 事实已证明， 许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生;选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力， 以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效。（ 3 ）物理性能材料的物理性能主要是指：密度p （kg/m3）、导热系数、比热、熔点Tm（C）、线膨胀系数、弹性模量E、比重2、工艺性能：即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，如

41、锻造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、 生产效率、 产品质量有重要的影响。（ 1 ）制造工艺性能材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素。主要包括有：切削加工性能；可铸性;可锻性；可焊性;热处理性能;3、材料的经济性。（ 1 ） 材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用， 这就是工程材料研究与一般材料研究区别的显著标志。（ 2 ）材料的选材的原则：设计选材既要可靠， 又要经济， 能用低等级材料时就不要选用高等级材料。对材料的制造要求也应适当， 要结合使用条件来规定各项检查试验要求。对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长

42、避短，物尽其用。第二节材料的常见缺陷1 、 结疤（ 1 ） 结 疤的缺陷特征结疤型钢表面上的疤状金属薄块。其大小、深浅不等，外形极不规则，常呈指甲状、鱼鳞状、块状、舌头状无规律地分布在钢材表面上，结疤下常有非金属夹杂物。（ 2 ）产生原因由于钢坯未清理，使原有的结疤轧后仍残留在钢材表面上。2、表面夹杂（ 1 ）表面夹杂的缺陷特征暴露在钢材表面上的非金属物质称为表面夹杂,一般呈点状、 块状和条状分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等，机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落后出现一定深度的凹坑，其大小、形状无一定规律。（ 2 ）产生原因钢坯带来的表面非金属夹杂物。 在加热或轧制过程中， 偶然有非金属夹杂韧 （

43、如加热炉的耐火材料及炉渣等） ，炉附在钢坯表面上，轧制时被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落3、分层（ 1 ）分层的缺陷特征此缺陷在型钢的锯切断面上呈黑线或黑带状，严重的分离成两层或多层，分层处伴随有夹杂物。（ 2 ）产生的原因主要是由于镇静钢的缩孔或沸腾钢的气囊未切净。 钢坯的皮下气泡，严重疏松，在轧制时未焊台，严重的夹杂物也会造成分层。 钢坯的化学成份偏析严重， 当轧制较薄规格时， 也可能在特定情况下形成分层。4 、气泡 （ 凸包）（ 1 ）气泡的缺陷特征钢表面呈现的一种无规律分布的园形凸起称为凸包， 凸起部分的外缘比较园滑， 凸包破裂后成鸡爪形裂口或舌形结疤， 叫气泡。 多产生于型钢的角部及

44、腿尖。（ 2 ）产生的原因钢坯有皮下气泡，轧制时未焊合。5、裂纹（ 1 ）裂纹的缺陷特征顺轧制方向出现在型钢表面上的线形开裂， 一般呈直线形， 有时呈“Y”形，多为通长出现，有时局部出现。（ 2 ）产生原因钢坯有裂缝或皮下气泡、非金属夹杂物，经轧制破裂暴露。加热温度不均匀，温度过低，轧件在轧制时各部延伸与宽展不一致。加热速度过快、炉尾温度过高或轧制后冷却不当，易形成裂纹，此种情况多发生在高碳钢和低合金钢上。6、划伤（刮伤、擦伤、划痕）（ 1 ）划伤的缺陷特征一般呈直线或弧形的沟槽， 其深度不等， 通长可见沟底， 长度自几毫米到几米，连续或断续地分布于钢材的局部或全长，多为单条，有时出现多条。（

45、 2 ）产生原因导卫板安装不当，对轧件压力过大，将轧件表面划伤。导卫板加工不良，口边不圆滑，或磨损严重，粘有氧化铁皮，将轧件表面划伤。孔型侧壁磨损严重，当轧件接触时产生弧形划伤。钢材在运输过程中与表面粗糙的辐道、盖板、移钢机、活动挡板等接触划伤。第四章焊接缺陷及无损检测相关知识第一节焊接材料焊接材料是焊接时使用的形成熔敷金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等等。包括焊条、焊丝、电极、焊剂、气体、衬垫等。（ 1 ）焊条焊条由焊芯和药皮组成。手工焊条电弧焊时，焊条焊芯既是电极，又是填充金属。1 、常用焊条类型及其特点焊条药皮类型主要有6 种，其特点如下

46、：低氢型焊条：一一药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成的碱性焊条， 可分为低氢钠型 （型号为 EXX15 碱性， 只能用直流电源） 和低氢钾型 （型号为 EXX16 碱性， 也可以是钛型或钛钙型，可交直流两用）两种。正确使用时，熔敷金属中的扩散氢的含量低，其冲击韧性和塑性较好。这类焊条熔渣流动性好，焊接工艺性一般， 焊波较粗， 飞溅稍大， 电弧较短， 熔深较深， 脱渣一般，适于全位置焊接。一般用直流电源。是压力容器用得最多的一种焊条。钛钙型焊条：一一（型号为EXX03）药皮中含有质量分数为30%以上氧化钛（金红石或钛白粉）及适量的（质量分数 20% ）的钙和镁碳酸盐矿石的酸性焊条。这类焊条熔

47、渣流动性好，电弧较稳定，熔深一般，脱渣容易，飞溅少，焊波美观，适于全位置焊接，电源可为交直流。属于钛钙型焊条的还有铁粉钛钙型EXX23)钛铁矿型焊条：一一（型号为EXX01）药皮中含有质量分数为 30% 以上钛铁矿一定量的碳酸盐的酸性焊条。 这类焊条熔渣流动性良好，电弧稍强，熔深较深，烙渣覆盖良好，脱渣容易，飞溅一般，焊波整齐，适于全位置焊接，可交直流两用。高钛型焊条：一一药皮中以氧化钛为主要组成物，其质量分数A35%的酸性焊条，可分为高钛钠型（型号为EXX12）和高钛钾型（型号为EXX13）两种。这类焊条电弧稳定，引弧容易，熔深较浅、熔渣覆盖良好、焊波美观、脱渣容易、飞溅少，适于全位置焊接，

48、 可交直流焊接。 但熔敷金属的塑性和抗裂性较差。 EXX14、EXX24 是铁粉钛型焊条，后者比前者铁粉量更多些。高纤维素型焊条： 药皮中含有多量有机物的酸性焊条。可分为高纤维素钠型（型号为 EXX10）和高纤维素钾型（型号为EXX11）两种。纤维素含量约占药皮总量的20%30%。这类焊条的纤维素产生大量气体保护熔敷金属，电弧吹力强，熔深深，熔化速度快，脱渣少，飞溅一般，适于全位置焊接，尤其是立焊仰焊，也可向下焊，可交直流两用。氧化铁型焊条：一一（型号为EXX20、EXX22, 20不适用于薄板焊接，而 22 适用于薄板焊接）药皮中含有多量氧化铁及二氧化硅组成物的酸性焊条。 这类焊条熔化速度快

49、， 焊接生产率高，电弧稳定， 引弧容易， 熔深较深， 飞溅稍多， 最适合中厚板平焊，立焊和仰焊的操作性能较差，熔敷金属抗裂性较好，可交直流用。2、国产焊条的分类(1) 按焊条用途分(即按焊接材料产品样本分类)构钢焊条，以“结”字或“ J”表示；和铭铝耐热钢焊条，以“热”字或“R”表示； 锈钢焊条，以“铭”和“奥”字或"G”或«A表示; 焊焊条，以“堆”字或“D ”表示； 温钢焊条，以“温”字或“W ”表示；铁焊条，以“铸”字或“ Z”表示； 及镍合金焊条，以“镍”或“Ni ”表示； 及铜合金焊条，以“铜”或“T ”表示； 及铝合金焊条，以“铝”或“L ”表； 殊 用途焊条，

50、以“特”或“TS ”表示。( 1 )按焊条药皮熔化后熔渣性质分类：酸性焊条；碱性焊条。(2 )焊丝1 、焊丝的种类实心焊丝是从金属线材直接拉拔而成的焊丝。药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成份的药粉，经拉制而成的焊丝。2、实芯焊丝牌号编制方法H X X X Xttttl1-表示优质品（A）或高级优质品（E）I 表示合金元素之一的元素符号，含量1%时不表示同上同上 表示焊接用实芯焊丝（3） 焊齐【J埋弧时、电渣焊都用焊剂。焊剂其作用相当于焊条的药皮，它的作用如下：护熔池，防止空气中氧、氮等气体侵入；具有脱氧与合金化作用，与焊丝配合可得到所需成分和性能焊缝金属；使焊缝成

51、形良好；使熔敷金属的冷却速度减慢，减少气孔、夹渣等缺陷产生；防止飞溅，减少损失，提高熔敷系数。熔炼焊剂主要由矿物熔炼后成玻璃状再碎成一定粒度的颗粒，制造时耗能多，焊剂中不能加入脱氧剂和合金剂，但颗粒强度高，不易粉化，耐潮性较好。烧结焊剂由药粉加粘结剂拌好后造粒烧结而成。 制造时耗能较少，焊剂中可加入脱氧剂和合金剂，有利于提高焊缝质量和性能，但颗粒强度低，易粉化，耐潮性不好。常用焊剂有熔炼焊剂和烧结焊剂。其主要指标见表 4.1和表4.24.1熔炼焊剂牌号与硅、氟量牌号焊齐”类型二氧化硅Si02(%)氟化钙CaF2(%)HJX 1 x低硅低氟<10<10HJX 2X中硅低氟10-30&

52、lt;10HJX 3X局硅低氟>30<10HJX 4X低硅中氟<1010-30HJX 5X中硅中氟10-3010-30HJX 6X局硅中氟>3010-30HJX 7X低硅高氟<10>30HJX 8X中硅高氟10-30>30HJX 9X其他表4.2熔炼焊剂牌号与氧化镒含量牌号焊齐”类型氧化镒Mn0含量(%)HJ1 x x无镒<2HJ2X X低镒25HJ3X X中镒1530HJ4X X高镒>30第二节常用的焊接方法及坡口形式在压力容器的制造中，焊接工作量占整个工作量的30%以上焊接质量对承压类特种设备产品质量和使用安全可靠有着直接影 响。许多承

53、压类特种设备事故源于焊接缺陷。因此，对承压类特 种设备无损检测人员来说，掌握焊接的知识是非常必要的。常用 的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、鼠弧焊、二氧化碳气体 保护焊、等离子弧焊、电渣焊等，本章节主要介绍埋弧自动焊、 手工电弧焊两种焊接方法及坡口基本形式尺寸。一、埋弧自动焊焊接过程中，主要是焊接操作如引燃及熄灭电弧， 送进焊条（焊 丝）、移动焊条（焊丝）或工件等过程全由机械来完成。叫做自动电 弧焊。自动电弧焊中，电弧被掩埋在焊剂层下面燃烧并实施焊接的，叫埋弧自动焊，或者叫做溶剂层下自动焊，通常简称埋弧焊。埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸：在舁 厅P工件 厚度名称坡口形式和尺寸备注1=10Y形坡口70°4 - Ayj2二12双Y形坡口80°riI 3A*80° ,36二14双Y形坡口46二16双Y形坡口25二、手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的焊接方法。手工电弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸：在舁 厅P工件 厚度名称坡口形式和尺寸备注16 =6Y形坡 口80°LJ6L211126 二8Y形坡 口70°l.28I1、无损检测的定义：就是指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法 为手段，借助先进的技