三、压力容器制造安全

1、三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 安安全全链链 材料材料设计设计制造与制造检验制造与制造检验 在役检验与监控在役检验与监控 材料是基础材料是基础 设计是先导设计是先导 制造是关键制造是关键 检验是保证检验是保证三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 安全材料安全材料性能合用和选材合适性能合用和选材合适 安全设计安全设计强度足够、结构合理强度足够、结构合理 安全制造安全制造制造缺陷与安全制造缺陷与安全 成型是基础成型是基础 焊接是关键焊接是关键 安全管理安全管理 安全使用安全使用泄压装置选用泄压装置选用安全阀和爆破膜安全阀和爆破膜气瓶安全使用气瓶安全使用失效分析与预防失效分析与预防三、

2、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 压力容器的制造过程压力容器的制造过程 封头冲压成形封头冲压成形 筒身卷制拼焊筒身卷制拼焊 钢板校平钢板校平划线划线切割下料切割下料加工焊接坡口加工焊接坡口拼焊拼焊弯卷弯卷 装配和焊接装配和焊接纵缝纵缝热处理热处理热校圆热校圆焊缝无损检验焊缝无损检验加工加工 环缝坡口环缝坡口装配和焊接装配和焊接环缝环缝热处理热处理无损检验无损检验 壳体组对和装配壳体组对和装配 整体热处理和压力试验整体热处理和压力试验 焊条焊条 熔滴熔滴 保护气体保护气体 焊缝焊缝 熔池熔池 熔渣熔渣 工件工件 热影响区热影响区 加热加热熔化熔化冶金反应冶金反应结晶结晶固态相变固态相变焊接接

3、头焊接接头 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 焊接质量的控制焊接质量的控制 设计设计 材料材料 工艺工艺 施工施工 检验检验 评定评定 材料选择材料选择 工艺评定工艺评定 生产策划生产策划 施工管理施工管理 质量管理质量管理经济性经济性 可靠性可靠性 安全性安全性 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 焊接质量控制的要素焊接质量控制的要素 焊接结构焊接结构 焊焊 缝缝 母母 材材 焊接工艺焊接工艺 焊缝检验焊缝检验 施工管理施工管理 焊缝缺陷焊缝缺陷 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷

4、焊接质量的控制程序焊接质量的控制程序 对制造容器的材料，通过对制造容器的材料，通过焊接工艺评定焊接工艺评定确定合理的确定合理的 焊接方法和工艺，并利用焊接方法和工艺，并利用无损检测技术无损检测技术检验焊接检验焊接 质量，从而确保焊接结构的安全可靠。质量，从而确保焊接结构的安全可靠。 影响焊缝质量的因素影响焊缝质量的因素 焊缝坡口形式、焊接规范（焊接材料、焊接设备、焊缝坡口形式、焊接规范（焊接材料、焊接设备、 焊接工艺）、焊工的操作水平等。焊接工艺）、焊工的操作水平等。 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 咬边夹渣气孔

5、裂纹裂纹未焊透未熔合弧坑加强过高加强过低(A)外部缺陷 (B)内部缺陷 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷A、 外部缺陷外部缺陷a a形状缺陷：形状缺陷：焊缝表面粗糙；焊道熔敷不均匀；焊缝焊缝表面粗糙；焊道熔敷不均匀；焊缝过渡至母材不圆滑等；过渡至母材不圆滑等；b b尺寸缺陷：尺寸缺陷：焊缝宽度太宽或太窄；焊缝加强高过高焊缝宽度太宽或太窄；焊缝加强高过高或过低，甚至下陷等。或过低，甚至下陷等。 原因原因 焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀，焊接规焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀，焊接规范选择或操作控制不当等。范选择或操

6、作控制不当等。 结果结果 有效承载截面减少，造成局部的应力集中，削有效承载截面减少，造成局部的应力集中，削弱了抗疲劳强度。弱了抗疲劳强度。 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 c c咬边：咬边：焊趾的母材部位产生凹陷或沟糟焊趾的母材部位产生凹陷或沟糟 原因原因 焊接工艺参数不当，如焊接电流过大、电弧过长；焊接工艺参数不当，如焊接电流过大、电弧过长； 焊接速度太快；焊接作业位置不正确等焊接速度太快；焊接作业位置不正确等； d d弧坑：弧坑：焊接断收弧时，焊道末端形成的低洼部分焊接断收弧时，焊道末端形成的低洼部分 原因原

7、因 熄弧时间过短或焊接薄板时焊接电流过大等。熄弧时间过短或焊接薄板时焊接电流过大等。 e e、其他：其他：烧穿、焊瘤、电弧擦伤等。烧穿、焊瘤、电弧擦伤等。 以上结果以上结果 削弱了焊接接头的强度，并造成的应力集中和诱发疲劳削弱了焊接接头的强度，并造成的应力集中和诱发疲劳 裂纹。裂纹。 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 B B、 内部缺陷内部缺陷 a a、夹渣：夹渣：残留在焊缝中的非金属夹杂物残留在焊缝中的非金属夹杂物 原因原因 操作不当，使熔渣混入溶池；焊缝坡口过操作不当，使熔渣混入溶池；焊缝坡口过 小或焊接电流过

8、小或速度太快，使溶渣未及浮出；小或焊接电流过小或速度太快，使溶渣未及浮出； 每层焊道的熔渣未清理干净而残留在焊缝内等。每层焊道的熔渣未清理干净而残留在焊缝内等。 b b、气孔：气孔：溶池金属中的气体在金属凝固时未及时逸出溶池金属中的气体在金属凝固时未及时逸出 而留下的空穴。气体来自大气中的气体，溶解在母而留下的空穴。气体来自大气中的气体，溶解在母 材、焊接材料（焊丝和焊剂）熔池中，以及油或锈材、焊接材料（焊丝和焊剂）熔池中，以及油或锈 等赃物受热分解和焊接时的冶金反应产生的气体等等赃物受热分解和焊接时的冶金反应产生的气体等 原因原因 母材成分（母材成分（C C、NiNi、脱氧元素）、焊条焊剂、

9、脱氧元素）、焊条焊剂 成分和不洁受潮、焊接工艺参数不当等成分和不洁受潮、焊接工艺参数不当等 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷c c未焊透：未焊透：焊接接头根部未完全熔透焊接接头根部未完全熔透 原因原因 坡口尺寸不适当，焊根清理不彻底，焊接电流坡口尺寸不适当，焊根清理不彻底，焊接电流 过小，弧长过大、速度过快等。过小，弧长过大、速度过快等。d d、未熔合：、未熔合：焊道与母材或焊道之间未完全熔合焊道与母材或焊道之间未完全熔合 原因原因 焊接能量过小，电弧偏向、有污物等。焊接能量过小，电弧偏向、有污物等。 结果结果 减

10、少有效承载截面，削弱焊缝强度减少有效承载截面，削弱焊缝强度( (形同缺口形同缺口) ) 引起应力集中，造成裂纹，影响接头的抗疲劳强度。引起应力集中，造成裂纹，影响接头的抗疲劳强度。e e、裂裂 纹：纹：焊缝和热影响区的裂纹性缺陷焊缝和热影响区的裂纹性缺陷 焊接裂纹是导致容器破坏的最直接最主要的原因焊接裂纹是导致容器破坏的最直接最主要的原因 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷（2 2）裂纹）裂纹 按形成的温度和时间分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹按形成的温度和时间分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹 热裂纹热裂纹 焊接接头冷却过程中，

11、温度处于固相线附近高温区焊接接头冷却过程中，温度处于固相线附近高温区（70070010001000）产生的裂纹。）产生的裂纹。 部位：部位：焊缝金属和热影响区焊缝金属和热影响区 原因：原因：焊接溶池在结晶过程中存在偏析现象，偏析元素焊接溶池在结晶过程中存在偏析现象，偏析元素 生成分布于晶界的低熔点共晶和杂质，因其最后凝固且生成分布于晶界的低熔点共晶和杂质，因其最后凝固且 强度低，当受到焊缝冷却收缩的拉力作用产生开裂。如强度低，当受到焊缝冷却收缩的拉力作用产生开裂。如 母材存在低熔点共晶和杂质，则在热影响区产生裂纹。母材存在低熔点共晶和杂质，则在热影响区产生裂纹。 沿晶型裂纹沿晶型裂纹 三、压力

12、容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 冷裂纹冷裂纹 焊缝冷却到马氏体转变温度（焊缝冷却到马氏体转变温度（200200300300）或以下温度）或以下温度 产产生的裂纹。冷裂纹可以在焊后立即出现，也可以不立即而生的裂纹。冷裂纹可以在焊后立即出现，也可以不立即而延迟一定时间出现，因此也称为延迟裂纹。因大都为氢致延迟一定时间出现，因此也称为延迟裂纹。因大都为氢致裂纹，也称氢致延迟裂纹。裂纹，也称氢致延迟裂纹。 部位：部位：热影响区或焊缝。热影响区或焊缝。 原因：原因：焊接接头形成对冷裂纹敏感的淬硬组织；焊缝或热焊接接头形成对冷裂纹敏

13、感的淬硬组织；焊缝或热影响区的扩散氢存在（富集影响区的扩散氢存在（富集- -诱发裂纹）；焊接拘束拉应力诱发裂纹）；焊接拘束拉应力（包括焊接（包括焊接热应力热应力、焊接接头金属组织转变的、焊接接头金属组织转变的组织应组织应力力）。）。穿晶型裂纹穿晶型裂纹 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 14 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷 （1）焊接缺陷焊接缺陷 再热裂纹再热裂纹 容器进行消除焊接残余应力退火处理（容器进行消除焊接残余应力退火处理（500500700700

14、） 或经历多道焊或长期高温下使用产生的裂纹。或经历多道焊或长期高温下使用产生的裂纹。 部位：部位：在焊接热影响区的粗晶粒区沿晶界开裂在焊接热影响区的粗晶粒区沿晶界开裂 原因：原因：材料中能引起沉淀强化的碳化物元素（如材料中能引起沉淀强化的碳化物元素（如V V、NbNb、TiTi等），焊接的拘束应力（包括焊接残余应力或应力等），焊接的拘束应力（包括焊接残余应力或应力集中等）、焊接或热处理工艺等。集中等）、焊接或热处理工艺等。 成型缺陷成型缺陷 A A、表面形状的偏差、表面形状的偏差表面凹凸不平和纵向皱折等。表面凹凸不平和纵向皱折等。 （3/43/4）D Di i例如：例如：按按GB150GB15

15、0的规定：凸形封头内表面的形状偏差，当的规定：凸形封头内表面的形状偏差，当用弦长等于封头内径（用弦长等于封头内径（3/43/4） D Di i的内样板检查时，其的内样板检查时，其最大间隙不得大于封头内径的最大间隙不得大于封头内径的1.25%1.25%；封头直边部分的；封头直边部分的纵向皱折深度应不大于纵向皱折深度应不大于1.5mm1.5mm。 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（2 2） 成型、组装缺陷成型、组装缺陷 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（2 2） 成型、组装缺陷成型、

16、组装缺陷B B、截面不圆度、截面不圆度例如：例如：按按GB150GB150的规定：的规定：内压容器：内压容器： e =e =（D Di i max max D D iminimin）/D 1%/D 1% 且且25mm25mm外压容器：外压容器：要求更严格要求更严格 Di maxD imin 组装缺陷组装缺陷 a a、焊接接头的尺寸偏差、焊接接头的尺寸偏差 圆筒纵缝或环缝对口错边量圆筒纵缝或环缝对口错边量b b 按按GB150GB150的规定的规定: : 如对口处钢板厚度如对口处钢板厚度 t tn n12 mm12 mm时，时， 对口错边量对口错边量b(1/4)tb(1/4)tn n； 用弦长（

17、用弦长（1/61/6）D Di i， 且长度且长度300mm300mm的内样板或外样板检查，的内样板或外样板检查， 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷一）压力容器的制造缺陷（2 2） 成型、组装缺陷成型、组装缺陷 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷一）压力容器的制造缺陷（2 2） 成型、组装缺陷成型、组装缺陷环向或轴向形成的棱角环向或轴向形成的棱角E E按按GB150GB150的规定的规定: :环向棱角：环向棱角： EE（t tn n /10 /10 ）+ 2mm+ 2mm，且且5mm5mm，用样板检查；，用样板检查；轴向棱角：轴

18、向棱角： EE（t tn n /10 /10 ）+ 2mm+ 2mm，且且5mm5mm，用长度，用长度300mm300mm的直尺检查。的直尺检查。事事 故故 案案 例例日本千叶球罐：日本千叶球罐： V=1000mV=1000m3 3、 Di=12.5mDi=12.5m；S S顶板顶板= = 27mm27mm、S S 底板底板= = 28mm 28mm 、P P设设=1.76MPa=1.76MPa19681968年年4 4月水压试验月水压试验（P P设设=1.78MPa=1.78MPa）时发生脆时发生脆性破裂，裂缝长性破裂，裂缝长10m10m，一，一23023070nmm70nmm碎片飞出。碎片

19、飞出。原因：原因：顶极板与底极板一块球瓣错换（宽度顶极板与底极板一块球瓣错换（宽度小小20mm20mm）使焊缝的对口错边量约）使焊缝的对口错边量约3mm3mm、角变形、角变形6-76-7度，严重超标。度，严重超标。 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （二）（二） 制造的安全管理制造的安全管理（1 1）制造质量的安全控制）制造质量的安全控制 A A、图样审查、图样审查 B B、材料的控制、材料的控制 C C、焊接的控制（焊工资格认可、焊接工艺评定）、焊接的控制（焊工资格认可、焊接工艺评定） 原劳动部原劳动部锅炉压力容器焊工考试规定锅炉压力容器焊工考试规定 JB/T4709-2000JB/

20、T4709-2000钢制压力容器焊接规程钢制压力容器焊接规程 JB4708-2000 JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定钢制压力容器焊接工艺评定 JB4744-2000 JB4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验 D D、表面质量和外形尺寸的控制、表面质量和外形尺寸的控制 E E、焊后热处理的控制、焊后热处理的控制 F F、无损检测的控制、无损检测的控制 H H、焊缝返修的控制、焊缝返修的控制同一部位不应超过两次。同一部位不应超过两次。 G G、压力试验的控制、压力试验的控制 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （二）（二） 制造的安全管理制造的安全管理（2 2）压力容器制造管理）压力容器制造管理A A、压力容器制造资格许可制度、压力容器制造资格许可制度- -锅炉压力容器制造许可证锅炉压力容器制造许可证 锅炉压力容器制造监督管理办法锅炉压力容器制造监督管理办法（四个级别）（四个级别）锅炉压锅炉压力容器制造认可条件力容器制造认可条件锅炉压力容器制造许可工作程序锅炉压力容器制造许可工作程序锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则锅