压力容器资料

压力容器资料

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、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.IMpa（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1一1。

表1—1压力容器压力等级的划分

表I

2.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。其划分范围见表1—2

表1-2容器按制造材料的划分铜制容器

铝制容器

铸造容器

铸铁容器

碳钢容器

钢制容器合金钢容器

不锈钢容器

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1—3：

表1-3化学介质危害程度等级划分

（1）极度危害（I级）最高允许浓度＜0.Img/m3

(2)高度危害（II级）最高允许浓度0.T1.0mg/m3

(3)中度危害（IH级）最高允许浓度L0~10mg/m3

（4）轻度危害（IV级）最高允许浓度，10mg/m3

（1）下列情况之一，为第三类压力容器:

①高压容器；

②中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

③中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于

1OMPa,m3）；

④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）；

⑤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）；

⑥高压、中压管壳式余热锅炉；

⑦中压搪玻璃压力容器；

⑧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；

⑨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；

⑩球形储罐（面积大于等于501n3）；

（2）下列情况之一的，为第二类压力容器；

①中压容器；

②低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

③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）；

④低压管壳式余热锅炉；

⑤低压搪玻璃压力容器。

（3）低压容器为第一类压力容器（（一）（二）中规定的除外）①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、氢氟酸、光气、氟化

氢、碳酰氟等

②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、乙快、硫化氢

等

③易燃介质——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：

⑪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

30^40%）o但由于制造工艺复杂、拼焊要求高，再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。

⑫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，

⑪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。筒体通常用金属板材卷制焊接而

成。

⑫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；

与简体以法兰等联接而可拆的，称为端盖。

⑬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、

松式法兰和任意式法兰。

⑭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0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。

①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。

②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、“0”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。

③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。

⑮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。

⑯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

外闭式及内闭式两种。

⑰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。

⑱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；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

①有显著地宏观变形

②爆破时一般不产生碎片

③爆破压力与理论计算值相近

④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：-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

①无明显的塑性变形，厚度也没有明显的减薄

②瞬间发生，一般有许多碎片飞出

③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。

④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

①确保材料有良好的韧性，特别是在低温情况下。

②避免或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。

③焊后热处理消除残余应力。

④加强对在役容器的无损检测。

3、疲劳破坏

(1)概念

由于交变我荷作用，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。交变我荷有机械载荷、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

①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。

②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。

③断口分疲劳扩展和最终破裂两个区域，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

①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

碳钢和碳镭钢。

②采用分析设计法设计。

③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。

④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、疲劳腐蚀不同腐蚀破坏其特征不同。

(3)预防

①选择合适的抗腐蚀材料

②使容器与介质隔离

③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

①蠕变破坏只发生在一些高温设备上，破裂后•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。

②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

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

①选材上和设计上要充分考虑容器的蠕变特征。

②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、•氧化碳、二氧化碳、乙烯、液化

石油、硫化氢、氨氯、乙快等。

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OCO.101325MPa下，每升空气重1.293

克。用增加压强和降低温度的办法,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%,其它气体和杂质约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.氯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、乙快、

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

就能弓I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臼有很强的结合能力，使人因缺氧中毒。

在工业生产中，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：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。是一种低碳的煌类混合物，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,具有烧类的特殊味道,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lOppm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10mg/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，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•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。

12、乙快。乙快是一种无色的易燃易爆的气体，纯乙块气体是没有臭味的，用电石制成的

工业乙焕气体具有一种难闻的臭味。乙块很容易溶解在水中和其它溶剂中.纯净的乙快气

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。乙快的爆炸极限范

围很大在空气中乙快的含量为7%—13%时爆炸能力最强。乙焕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。

①Q235B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：

②20g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4500c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：

③10G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W450C管路附件等。由

于碳钢在450℃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℃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86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、

HP345HP325、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：12CrMo15CrMo

14CrlMo;贝氏体耐热钢：12Cr2Mo15CrMoR14CrMoR12Cr2MoiR。

①16MnR这是•个成熟的钢种，广泛应用于石油化工设备中-40℃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-40C以下寒冷地区的低温压力容器。其技术标准为：

②20MnM。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-

40^470℃»其技术标准为：

③16MnDR用于制造-40℃设备，如液氮设备。其技术标准为：④09Mn2VDR用于制造-

70℃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℃)、硫化碳酰(-50

℃)、液硫化氢(-6VC)等设备均可用09Mn2VDR制造。技术标准为：

⑤16MnR是我国目前用途最广、用量最大的压力容器专用钢板，主要用于中、低压压力

容器。其技术标准为：

⑥15MnVNR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

和铝锲铝钢。主要钢种有0C主30Crl8Ni90Crl8Ni9Ti0Crl8Nil0Ti00Crl9Nil0

0Crl7Mnl3Mo2N

①铭钢0Crl3(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℃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18-8T1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。

②0Crl8Ni9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零件如垫片以及输酸管道、容器等。也可用作焊接铭银不锈

钢和铭不锈钢的焊条芯材、非磁性部件以及低温环境下使用的部件等。

③0Crl8Ni9Ti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650C以下催化、裂化反应器、换热器等。化学工业中用作

稀硝酸和硝铁设备、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。

©0Crl7Mnl3Mo2N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0Crl8Nil0Mo2Ti。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亦有良好的耐蚀性能，可替代18-8型铭银铝钢使

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。

①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；

②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(℃)、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：①切削加工性

能；②可铸性;③可锻性；④可焊性;⑤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：

①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。

②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。

③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

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匕

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

①钢坯带来的表面非金属夹杂物。

②在加热或轧制过程中，偶然有非金属夹杂韧（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

①主要是由于镇静钢的缩孔或沸腾钢的气囊未切净。

②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。

③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

①钢坯有裂缝或皮下气泡、非金属夹杂物，经轧制破裂暴露。②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。

③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。

(2)产生原因

①导卫板安装不当，对轧件压力过大，将轧件表面划伤。

②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。

③孔型侧壁磨损严重，当轧件接触时产生弧形划伤。

④钢材在运输过程中与表面粗糙的短道、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：

①低氢型焊条：——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。

②钛钙型焊条：——（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（型号为EXX23）。

③钛铁矿型焊条：——（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。

④高钛型焊条：——药皮中以氧化钛为主要组成物，其质量分数235%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，

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。

⑤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。

⑥氧化铁型焊条：——（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，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）①构钢焊条，以“结”字或

“J”表示；

②和格铝耐热钢焊条，以“热”字或“R”表示；

③锈钢焊条，以“铭”和“奥”字或"G”或"A”表示；④焊焊条，以“堆”字或

“D”表示;

⑤温钢焊条，以“温”字或“W”表示；

⑥铁焊条，以“铸”字或“Z”表示；

⑦及银合金焊条，以“银”或“Ni”表示；

⑧及铜合金焊条，以“铜”或“T”表示；

⑨及铝合金焊条，以“铝”或“L”表；

⑩殊用途焊条，以“特”或“TS”表示。

（1）按焊条药皮熔化后熔渣性质分类：

①酸性焊条;

②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HXXXX

表示优质品（A）或高级优质品（E）

表示合金元素之一的元素符号，含量〈现时不表示同上

同上

表示焊接用实芯焊丝

（3）焊剂

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：

①护熔池，防止空气中氧、氮等气体侵入；

②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；

③使焊缝成形良好；

④使熔敷金属的冷却速度减慢，减少气孔、夹渣等缺陷产生；⑤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4.2

4.1熔炼焊剂牌号与硅、氟量

表4.2熔炼焊剂牌号与氧化镒含量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、氮弧焊、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。

-、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：

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：

第三节无损检测知识简介

一、无损检测概论

1、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，借助先进的技术和设备器材，对

试件的内部及表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

2、无损检测方法有：

射线检测(RT)

超声波检测(UT)

磁粉检测(MT)渗透检测(PT)涡流检测(ET)声发射检测(AT)

在目前核工业上还有目视检测、检漏检测等。

3、无损检测的目的：

应用无损检测技术，是为了达到以下目的

(1)保证产品质量。应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部的缺

陷；在对试件表面质量进行检验时，通过无损检测方法可以探测出许多肉眼很难看见的细

小缺陷。

(2)保障使用安全。即使是设计和制造质量完全符合规范要求的设备，在经过一段时

间使用后，也有可能发生破坏事故，这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，由于

高温和应力的作用导致材料蠕变；由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集

中部位产生疲劳；由于腐蚀作用使材质劣化；这些原因有可能使设备中原来存在的制造规

范允许的缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生新生的缺陷，最终导致设备

失效。而无损检测就是在用设备定期检验的主要内容和发现缺陷最有效的手段。

(3)改进制造工艺。在产品生产中，为了了解制造工艺是否适宜，必须事先进行工艺

试验。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果改进制造工艺，最

终确定理想的制造工艺。如，为了确定焊接工艺规范，对焊接试验的焊接试样进行射线照

相，并根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺。

(4)降低生产成本。在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检查费用，

从而使制造成本增加。可是如果在制造过程中间的环节正确地进行无损检测，就是防止以

后的工序浪费，少返工，降低废品率，从而降低制造成本。

二、超声波检测基础知识

超声波检测主要用于探测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。所谓超声波是指超过人

耳听觉，频率大于20千赫兹的声波。用于检测的超声波，频率为0.4〜25兆赫兹，其中

用得最多的是1〜5兆赫兹。

在金属的探测中用的是高频率的超声波。这是因为：

1、超声波的指向性好，能形成窄的波束；

2、波长短，小的缺陷也能够较好地反射；

3、距离的分辨力好，缺陷的分辨率高。

超声波探伤方法很多，目前用得最多的是脉冲反射法，在显示超声信号方面，大多采用

较为成熟的A型显示。

在超声波探伤中，通常用直探头来产生纵波，纵波是向探头接触面相垂直的方向传播。

横波通常是用斜探头来发生的，斜探头是将晶片贴在有机玻璃制的斜楔上，晶片振动发生

的纵波在斜楔中前进，在探伤面上发生折射，声波斜射入被检物中。通常折射纵波反射不

进入被检物，只有折射横波传入被检物中。

1、超声波检测的原理：

超声波检测可以分为超声波探伤和超声波测厚，以及超声波测晶粒度、测应力等。在超

声波探伤中，有根据缺陷的回波和底面的回波进行判断的脉冲反射法；有根据缺陷的阴影

来判断缺陷情况的穿透法；还有由被检物产生驻波来判断缺陷情况或者判断板厚的共振

法。目前用得最多的方法是脉冲反射法。脉冲反射法在垂直探伤时用纵波，在斜入射探伤

时用横波。把超声波射入被检物的一面，然后在同一面接收从缺陷处反射回来的回波，根

据回波情况来判断缺陷的情况。

超声波的垂直入射纵波探伤和倾斜入射的横波探伤是超声波探伤中两种主要探伤方法。

两种方法各有用途互为补充，纵波探伤主要能发现与探测面平行或稍有倾斜的缺陷，主要

用于钢板、锻件、铸件的探伤。而倾斜入射的横波探伤，主要能发现垂直于探伤面或倾斜

较大的缺陷，主要用于焊缝的探伤。

（1）垂直探伤法：

当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。如果被检物是

钢工件的话，超声波以5900米/秒的固定速度在钢工件内传播，声波碰到缺陷时，一部分

从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，一直到被检物底面才反

射回来。

因此，缺陷处反射的超声波先回到晶片，底面反射后回到晶片。回到晶片上的超声波又

反过来被转换成高频电压，通过接收、放大进入示波器，示波器将缺陷回波和底面回波显

示在荧光屏。因此，在示波器上可以得到如图的图形，从这个图形上可以看出有没有缺

陷，缺陷的位置及其大小。

对于脉冲反射式超声波探伤仪，荧光屏的时基线和激励脉冲是被同时触发的，即处于同

步状态下工作。当探头被激励而向工件发射超声波时，激励脉冲也被馈致接收电路触发时

基电路开始扫描，在时基线的始端出现一个很强的脉冲波，这个波称为“始波”用T表

示；当探头接收到底面反射回来的声波时，时基线上右边相应呈现一个表示底面反射的脉

冲波，称为“底波”，用B表示。时基线由T扫描到B的时间正等于超声波脉冲从探头到

底面又返回探头的传播时间，因此，可以说从T到B的之间的距离代表了工件的厚度。

如果工件中有缺陷，探头接收到缺陷反射回来的声波时，时基线上相应呈现出一个代表

缺陷的脉冲波，称为“缺陷波”，用F表示。显然，缺陷波所经过时间短于底波所经过的

时间，故缺陷波F应处于T与B之间。我们可以利用T、F、B之间的距离关系，对缺陷进

行定位。因缺陷回波高度hf是随缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度hf来

估计缺陷大小。当缺陷很大时，可以移动探头，按显示缺陷的范围来求出缺陷的延伸尺

寸。

（2）斜射探伤法：

在斜射法探伤中，由于超声波在被检物中是斜向传播的，斜向射到被检物底面，所以不

会有底面回波。因此，不能再用底面回波调节来对缺陷进行定位。而要知道缺陷位置，需

要用适当的标准试块来把示波管横坐标调整到适当状态。通常采用CSK-1A和横孔试块来

进行调整。

在测定范围作了适当调整后，探测到缺陷时，从示波管上显示的探头到缺陷的距离W与

缺陷位置的关系如图所示。

从以下关系式可以求出缺陷位置水平距离x和缺陷深度（垂直距离）d

X=W•sin9

D=W•cos9

横波探伤中的缺陷位置不仅决定于声程W,还取决于折射角0,所以横波探伤中扫描线

的调节比纵波要复杂一些。对扫描线的调节，往往是横波探伤中一个重要的不可缺少的步

骤。

目前对扫描线的调节有三种方法：

①按水平距离调整扫描线。通过调整，使时基线刻度按一定比例代表反射点的水平距离

x,在探伤时，根据缺陷波在荧光屏上水平刻度位置可直接读出缺陷的水平距离。

②按深度调整扫描线。通过调整，使时基线刻度按一定比例代表反射点的深度d。在探

伤时，根据缺陷波在荧光屏上水平刻度线上的位置可直接读出缺陷的深度。

③按声程调整扫描线。通过调整，使时基线刻度按一定比例代表反射点的声程肌在探

伤时，根据缺陷波在荧光屏上刻度上的位置可直接读出缺陷的声程。

以上三种扫描线调节方法，第一种主要用于薄板焊缝探伤中，第二种用于厚板焊缝探伤

中，第三种用于形状复杂的工件，例如发电厂汽轮机部件的探伤。

2、试块

(1)用途：在无损检测技术中，常常采用与已知量相比较的方法来确定被检物的状

况。超声波探伤中是以试块作为比较的依据。试块上有各种已知的特征，例如特定的尺

寸，规定的人工缺陷某一尺寸的平底孔、横通孔、凹槽等。用试块作为调节仪器、定量缺

陷的参考依据，是超声波探伤的一个特点。超声波探伤技术的发展，一直与试块的研制、

使用分不开的。

试块在超声波探伤中的用途主要有三方面：

①确定合适的探伤方法。在超声波探伤中，可以应用在某个部位有某种人工缺陷的试块

来摸索探伤方法。在这种试块上摸索到的探伤规律和方法，可应用到与试块同材质、同形

式、同尺寸的工件探伤中去。②确定探伤灵敏度和评价缺陷大小。对于不同种类、不同

厚度、不同要求的工件，需要不同的探伤灵敏度。为了确定探伤时的灵敏度，就需要带各

种人工缺陷的试块，用人工缺陷的波高来表示探伤灵敏度，是试块常用的一种方法。为了

评价工件中某一深度处的缺陷大小，用试块中同一深度各种尺寸的人工缺陷与之比较，这

就是探伤中应用的③校验仪器和测试探头性能。通过试块可以测试仪器或探头的性能，以

及仪器和探头连接在一起的系统综合性能。

(3)试块的种类：根据试块的用途，可分为三大类：

①调节仪器及测试探头的试块o

②纵波探伤用试块，人工缺陷为平底孔。

③横波探伤用试块。

3、超声波探伤工艺要点：

（1）超声波探伤的分类：

①按原理分类：有脉冲反射法、穿透法和共振法三中。目前探伤用得最多的是脉冲反射

法。

②按显示方式分类：有A型显示、B型显示、C型显示等。目前使用最多的是A型显示

探伤法。

③伤法）、斜射探伤法（横波探伤法）、表面波探伤法和板波探伤法。

用得较多的是纵波和横波探伤法。

④按探头数目分类：有单探头法、双探头法、多探头法。用得最多的是单探头法。

④按接触方法分类：有直接接触法和水浸法两种。直接接触法的操作要领是，在探头和

工件表面之间要涂布耦合剂，以消除空隙，让超声波能顺利地进入工件。耦合剂可以用机

油、水、甘油和水玻璃等。用水浸法时，探头和工件之间介有水层，超声波通过水层传

播，受表面状态影响不大，可以进行稳定的探伤。

（2）基本操作：超声波脉冲反射A型显示探伤操作要点叙述如下：①探伤时机选择。

根据要达到的检测目的，选择最适当的探伤时机，例如：为减小晶粒的影响，电渣焊焊缝

应在正火处理后探伤；锻件在锻造后可能产生锻造缺陷，应在锻造全部完成后对锻件进行

探伤。②探伤方法选择。根据工件情况，选定探伤方法，如：对焊缝，选择单斜探头接

触法，对轴类锻件探伤，选用单探头垂直探伤法。

③探伤仪器的选择。根据探伤方法及工件情况，选定能满足工件探伤要求的探伤仪器进

行探伤。

④探伤方向和扫查面的选定。进行超声波探伤时，探伤方向很重要，探伤方向应以能发

现缺陷为准。应以缺陷的种类和方向来决定，以使超声波波束垂直射向缺陷上，其反射回

波最大。如：焊缝探伤时，应根据焊缝坡口形式和厚度选择扫查面，从一面两侧还是两面

四侧探伤？

⑤频率的选择。根据工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的选择探伤频率，例如：对粗

晶的探伤，不宜选用高频，因为高频衰减大，往往达不到足够的穿透力。

⑥晶片直径、折射角的选定。根据探伤的对象和目的，合理选用晶片尺寸和折射角。

三、磁粉检测基础知识

1、磁粉检测原理:

铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千

倍，如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成

的不连续性），磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成

漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如图

试件中裂纹造成的不连续性使磁力线畸变，由于裂纹中空气介质的磁导率远远低于试件

的磁导率，使磁力线受阻，一部分磁力线挤到缺陷的底部，一部分穿过裂纹，一部分排挤

出工件的表面后再进入工件。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与

缺陷形状相近的磁粉堆积。我们称其为磁痕，从而显示缺陷。当裂纹方向平行于磁力线的

传播方向时，磁力线的传播不会受到影响，这时缺陷也不可能检出。

2、磁粉检测设备器材

（1）磁力探伤机分类：按设备体积和重量，磁力探伤机可分为固定式、移动式、携带

式三类。

①固定式探伤机：最常见的固定式探伤机为卧式湿法探伤机，设有放置工件的床身，可

以进行包括通电法、线圈法多种磁化，配置了退磁装置和磁悬液搅拌喷洒装置等，最大磁

化电流可达12KA,主要用于中小型工件探伤。

②移动式探伤机：体积重量中等，配有轮子，可运至检测现场作业，能进行多种方式磁

化，磁化电流为3〜6KA。检测对象为不易搬动的大型工件

③便携式探伤机：体积小、重量轻；适合野外和高空作业，多用于锅炉压力容器焊缝和

大型工件局部探伤，最常用的是电磁辄探伤机。电磁辆探伤机是一个绕有线圈的U型铁

芯，当线圈中通过电流，铁芯中产生大量的磁力线，胡铁放在工件上，两极之间的工件局

部被磁化。枷铁两极可做成活动式的，极间距和角度可调，磁化强度指标是磁轲能吸起的

铁块重量，称作提升力。

（2）灵敏度试片：用于检查磁粉探伤设备、磁粉、磁悬液的综合性能。

（3）磁粉和磁悬液：磁粉是具有高磁导率和低剩磁的四氧化三铁或三氧化二铁粉末。

湿法磁粉平均粒度为2〜10um,干法磁粉平均粒度不大于90umo按加入的染料可将磁粉

分为荧光磁粉和非荧光磁粉，非荧光磁粉有黑、红、白几种不同颜色供选用。由于荧光磁

粉的显示对比度比非荧光磁粉高得多，所以采用荧光磁粉进行检测具有磁痕观察容易，检

测速度快，灵敏度高的优点。但荧光磁粉检测需一些附加条件：暗环境和黑光灯。磁悬液

是以水或煤油为分散介质，加入磁粉配置成的悬浮液。

3、磁粉检测工艺要点：

（1）磁化方式：常用的磁化方法有①线圈法②磁轨法③轴向通电法④触头法⑤中心导

体法⑥复合磁化。按磁力线方向分类①②为纵向磁化；③〜⑤为周向磁化。实际工作中可

根据试件的情况选择适当的磁化方法。

（2）磁粉探伤方法分类：磁粉探伤方法有多种分类方式，按检测时机分为连续法和剩

磁法。磁化、施加磁粉和观察同时进行的方法称为连续法；先磁化，后施加磁粉和观察的

方法称为剩磁法，只适用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的电流种类可分为交流电、直流

电两大类。交流电因有集肤效应，对表面缺陷检测灵敏度高。按施加磁粉的方法分类可分

为湿法和干法，其中湿法采用磁悬液，干法则直接喷洒干粉。前者适宜检测表面光滑的工

件上的细小缺陷，后者多用于粗糙表面。

3）磁粉探伤的一般程序：探伤操作包括：预处理、磁化和施加磁粉、观察、记录以及

后处理（退磁）等。

4、磁粉检测的特点

磁粉检测的特点（优点和局限性）：

（1）适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料检测；

（2）可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检测内部缺陷；

（3）检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷；

（4）检测成本很低，速度快；

（5）工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，因起难以磁化而无法进行探伤。

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

压力容器投入使用后，由于压力、温度、介质的不断作用使容器产生一些缺陷，强度受

到影响，如交变载荷的作用容易产生疲劳裂纹，长期的高温作用容易使容器产生蠕变，介

质的腐蚀、冲刷会使容器的器壁变薄等。所有这些隐患的存在对压力容器的安全使用无疑

是十分危险的，为了保证其安全运行，除了使用单位日常检查外，还应对其进行定期检

验。压力容器的定期检验是强制性的。国家质量监督检验检疫总局颁布的《压力容器定期

检验规则》中对压力容器的定期检验做出了明确的规定。

一、定期检验项目包括年度检验、全面检验、耐压试验三个方面其时间间隔如下：

1、年度检查，是指为了确保压力容器在检验周期内的安全而实施的运行过程中的在线

检查，每年至少一次。固定式压力容器的年度检查可以由使用单位的压力容器专业人员进

行，也可以由国家质量监督检验检疫总局（以下简称国家质检总局）核准的检验检测机构

（以下简称检验机构）持证的压力容器检验人员进行。

2、全面检验是指压力容器停机时的检验。全面检验应当由检验机构进行。其检验周期

为：1、安全状况等级为1、2级的，一般每6年一次；2、安全状况等级为3级的，一般

3~6年一次；3、安全状况等级为4级的，其检验周期由检验机构确定。

3、耐压试验是指压力容器全面检验合格后，所进行的超过最高工作压力的液压试验或

者气压试验。每两次全面检验期间内，原则上应当进行一次耐压试验。

4、当全面检验、耐压试验和年度检查在同一年度进行时，应当依次进行全面检验、耐

压试验和年度检查，其中全面检验已经进行的项目，年度检查时不再重复进行。

二、年度检查的内容及合格判定

1、年度检查的内容：

（1）使用单位压力容器安全管理情况检查

（2）压力容器本体及运行状况检查

（3）压力容器安全附件检查等

（4）检查方法以宏观检查为主必要时进行测厚、壁温检查和腐蚀介质含量测定、真空

度测试等。

（5）年度检查前，使用单位应当