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压力容器材质选用及安全技术

加入日期:2008-8-13 | 来源:程力压力容器

第一节材料的选用

压力容器的用途极广，工作条件也千差万别，因此在容器的设计过程中正确地选择材料是一件极为复杂而又特别重要的工作。很多压力容器造成事故的重要原因之一就是选用材料不当。例如，采用焊接性差的钢材焊制压力容器时，就容易在焊接接头中产生裂缝；有些镍铬不锈钢的压力容器，常因钢号或成分选用不当，在使用中发生晶间腐蚀、应力腐蚀等形式的破坏；选用铁素体钢制造低温压力容器时，如钢的转变温度高于容器的工作温度，则容器工作时就容易发生脆性破坏。所以，在选择压力容器用钢时，必须根据容器的工作条件(如壁温、压力、介质腐蚀性、介质对材料的脆化作用及其是否易燃、易爆、有毒等)选择具有合适力学性能、物理性能和耐腐蚀性能的材料，所选用的材料还必须考虑加工工艺的影响(可焊性、是否便于加工)，并考虑其经济合理性及来源等情况。

对于压力容器的设计者，充分了解各种材料的性能(物理性能、力学性能等)以及影响材料性能的各种因素是十分必要的。

一、材料的性能

1．力学性能

材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。

(1)强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，是材料抵抗外力作用能力的标志。常用的强度指标有屈服强度σs或σ0．2和抗拉强度σb，高温下工作时，还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD，设计中许用应力都是根据这些数值决定的。另外，材料的屈强比(σs／σb)也是反映材料承载能力的一个指标，不同材料具有不同的屈强比，即使是同一种材料，其屈强比也随着材料热处理情况及工作温度的不同而有所变化。

(2)塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。塑性指标主要有伸长率δ、断面收缩率φ、冲击韧性ak等。用塑性好的材料制造容器，可以缓和局部应力的不良影响，有利于压力加工，不易产生脆性断裂，对缺口、伤痕不敏感，并且在发生爆炸时不易产生碎片。作为化工容器用的钢，要求伸长率δ不低于14％，冲击韧性ak在使用温度下不低于35J／cm2。

(3)韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值ak表示。Ak值或ak 值除反映材料的抗冲击性能外，还对材料的一些缺陷很敏感，能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感，低温冲击试验能检验钢的冷脆性。

表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性，它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。

(4)硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和

韧性等的一种综合性能指标。

材料力学性能的各因素之间是相互联系又相互制约的。有些材料强度较高，但它的伸长率及冲击韧性却很低。因此，选材时不能只看其单一的性能指标，而应对材料力学性能的诸因素作全面分析。

2．物理性能

在容器设计中，应注意到材料的物理性能。例如，在计算容器的温差应力时，就要用到材料的线胀系数α；在设计换热器及计算容器外壳热损失时，还要用到材料的热导率入等。因此，材料的使用场合不同，对材料物理性能亦有不同的要求。主要的物理性能指标有密度ρ，热导率λ，比热容c，熔点tm，线胀系数α，电阻率ρr，弹性模量E等。常用钢材的物理性能见表2—1。

3．耐腐蚀性能

化工厂中经常处理有腐蚀性的介质，故设计化工容器时，在很多场合下，耐腐蚀性对材料的选择起决定性的作用。材料的耐蚀程度会影响设备使用寿命、产品的质量，有时甚至影响化学反应的进行。因此，考虑材料的耐蚀性是化工容器材料选择中的一个重要问题。

材料的腐蚀速度在工程上常用Ka(mm／a)来表示，材料腐蚀速度在1mm／a以下的，可认为能用于化工容器。有关材料的耐蚀性可在材料腐蚀和防腐手册中查得。

4．制造工艺性能

材料的制造工艺性能包括可锻性、可焊性、切削加工性及研磨、冲压性能、热处理性能等。对制造化工容器的钢材来说，焊接性能和压力加工性能就显得更为重要。

(1)可焊性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下能否获得优良焊接接头的性能。一种金属，如果能用较普通又简便的焊接工艺获得优质接头，则认为这种金属具有良好的可焊性；反之，如果要用很复杂或特殊的焊接工艺才能获得优质接头，则认为它的可焊性差。通常，把金属材料在焊接时产生裂纹的敏感性及焊接接头区力学性能的变化作为评价材料可焊性的主要指标。钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。而其中影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影响程度一般都比碳小得多。钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把钢中含碳量的多少作为判别钢材可焊性的主要标志。含碳量小于0．25％的碳钢和低合金钢，一般都具有良好的可焊性。含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向，所以，含碳量大于0．25％的钢材不应用于制造锅炉、压力容器。在特殊条件下，如选用含碳量超过0．25％的材料(有些低合金钢可焊性较差，必须采取特殊的焊接工艺)，必须得到设计单位总技术负责人批准。制造单位应对这类材料进行焊接性能试验和焊接工艺评定，合格后，报省级以上锅炉压力容器安全监察机构备案。制造一般受压容器所用钢材的含碳量最好不大于0．25％。

(2)其他材料成型的主要方法是滚卷与冲压。材料中的夹渣、气孔等缺陷易在加工过程中形成裂纹或微裂纹。材料的冷作硬化性会降低塑性指标，而且会在受热时出现结晶粗化，降低强度。一般材料的残余变形超过3％时，需经退火处理。

5．价格与采源

设备成本的很大一部分决定于材料的价格。因此，在选用材料时，应了解它们的价格。如果将碳素钢板Q235-A的价格定为1，其余的板材相对价格大致有如下关系，16MnR为1．4、20R(20g)为1．8、铬钢(1Cr13，2Cr13)为5．1、高合金钢0Cr18Ni10为14．1。

当然，采用价廉的材料不一定在经济上就是合理的，因为价贵的材料可能具有较好的性能，用它可以制成器壁较薄而轻的容器，而且使用年限也比较长，经济效果更好。

分析材料的经济性不能仅看它们的价格，同时要看国家的资源情况。应多用普通易取的材料，少用昂贵稀缺的材料；多用国产材料，少用或不用进口材料。

二、影响材料性能的因素

影响材料性能的因素主要有冶炼方法、合金元素、制造工艺、操作温度、介质的腐蚀性等。

1．冶炼方法

炼钢过程是把生铁中含有的大量有害杂质元素，在氧化反应作用下转变成氧化物进入炉气和炉渣中排除生产较纯金属的过程，所以炼钢过程也是氧化过程。根据冶炼方法和使用设备不同，可分平炉钢、转炉钢、电炉钢和坩埚钢。按炼钢炉炉衬不同，还可分为酸性钢和碱性钢。根据钢锭型式和脱氧情况，又可分镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。

目前，压力容器主要用碱性平炉钢和碱性电炉钢。由于碱性炉熔炼去磷能力很好，因此厚截面钢板一般都采用这种方法冶炼，使钢中磷含量降至最低。另外，电炉操作时，可以倾倒放渣，不断地调整炉渣量，使易氧化的元素，如铬和锰等具有较高的回收率，可以获得硫化物和氧化物夹杂很低的高纯净钢。其次，由于压力容器的操作压力和容器容积不断增加，特大型锻件的需要量也随之增多，这种锻件的压缩变形较小，热处理后不易获得此钢种应能达到的力学性能，因此提高钢的纯度是特别重要的。

为了提高低合金钢的可焊性，消除白点和开裂，必须降低钢锭(尤其是大型锻件的钢锭)中的氢含量。目前，一般采用真空除气技术降低氢含量，改善锻件(尤其是特大型锻件)的纯度。除此而外，真空除气还能减少钢中的氧和氮含量。减少含氧量也就是减少了脱氧剂的用量，使钢更加纯净。经真空去气处理的钢，因非金属夹杂物减少，改善了钢的疲劳特性。

2．合金元素

为了提高钢的力学性能，必须在钢中添加一些合金元素，其中最主要的有锰、硅、铬、镍、钼、钛、铌、钒、铝和铜等。这些元素添加在钢中后，对钢的物理性能和力学性能影响很大。根据元素加入量多少和搭配关系，可以产生下述三种情况。

①强度与碳钢相同时，韧性大大提高。

②强度提高，韧性仍不低于碳钢。

③强度和韧性都提高。

(1)锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。作为合金元素加入钢中的锰，能够提高钢的强度性能和

奥式体钢的组织稳定性，截面较大的工件可以获得较均匀的细化组织。如锰含量增加到10％～15％时，可获得韧性和强度都好的奥式体钢，耐腐蚀性也很好，因此压力容器用碳素钢锰含量都很高。锰的不利影响是增加钢的过热敏感性和回火脆性。

锰是最便宜的合金元素，资源丰富，我国常用锰钢代替镍铬钢。

(2)硅通常钢中硅含量在0．2％～0．3％范围内。如钢中硅的含量超过0．5％时，则认为硅是作为特殊的合金元素加人的。硅能提高钢的强度、耐腐蚀性和耐热性。硅含量高达15％～20％时，即高硅铸铁，具有特别好的耐酸腐蚀性能。含硅钢在氧化气氛中加热时，表面形成一层SiO2，从而提高钢在高温时的抗氧化能力，因此在铬、铬铝、铬镍钢中加入一定量的合金元素硅，将增加这些钢的高温抗氧化能力。锰钢加硅也能提高它的抗氧化性能，但含量过高时，钢表面脱碳倾向加剧。硅易在钢中产生带状组织，从而使钢材横向性能低于纵向性能，脆性转变温度升高，韧性和可焊性降低。

(3)铬能提高钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，铬钢具有良好的综合力学性能，经淬火回火处理的铬钢，铬元素一般不降低其韧性。铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素，钢中铬含量越高，其抗腐蚀性能越好。通常，不锈钢的铬含量高于13％。

由于铬能提高铬镍调质钢和高铬高碳钢的淬透性，因此冷却时要防止由组织应力而产生裂纹。高铬钢(含铬量超过12％～14％时)的导热性能很差，在热加工加热时应注意缓慢地升温，并有足够的保温匀热时间。高铬钢在成型加工时，每次变形量要小些。

(4)镍能使钢具有很高的强度、塑性和韧性。当镍含量少于20％时，其强度随镍含量增高而增加，塑性随镍含量增高而降低。当镍含量高于20％时，强度逐渐降低，但塑性提高。镍能提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度。镍能够提高钢对大气、海水、酸(当镍含量超过15％～20％时，对硫酸、盐酸均有很高的耐腐蚀能力)、碱、盐等耐腐蚀性能。镍对钢的耐腐蚀性能的影响，通常是使它与铬配合时才能充分地表现出来。因为镍是形成奥氏体的合金元素，若在钢中只加入镍，而不加入铬，要使低碳镍钢获得纯的奥式体组织，只有镍含量超过24％时才能比较明显地提高钢的耐腐蚀性能。若镍和铬配合加入钢中，如在铁素体铬不锈钢中加入少量的镍，使金相组织由单相铁素体变为奥氏体和铁素体双相组织，从而显著地提高钢的耐腐蚀性。若对此钢进行热处理，则可提高强度。铬钢中加人的镍元素多一些，奥氏体和铁素体双相组织就变为单相奥式体钢(Cr18Ni9)。这种钢具有特别好的耐腐蚀性能和良好的形变、焊接性能。

镍虽然属于稀贵金属，但是它是炼制高级合金钢的主要元素之一。在腐蚀条件下工作的压力容器以及需要保持被处理物质不变质的储槽或装置(如食品工业用)，还应当用铬镍钢制造。

(5)钼主要使钢具有耐热性和很高的高温力学性能。在结构钢中，钼的作用是消除回火脆性、细化晶粒，同时强烈提高钢的淬透性，使截面厚度较大的部件可以淬透、淬深。在含有导致回火脆性的元素，如锰、铬等钢中加入钼，能防止和减少钢的回火脆性，提高冲击韧性。在不锈钢中，加入钼后能进一步提高钢对有机酸、过氧化氢、亚硫酸、硫酸、酸性染料、漂白粉等的耐腐蚀性能。

钼是较贵重的元素，用途也很广，因此钼钢(一般和铬配合使用)只能用于高温工作条件下的部件或重要的大截面构件，如高温高压容器的受力部件。

(6)钛是最好的脱氧剂和除气剂。若在钢中加入0．1％～0．2％的钛，可加强熔炼时钢的精练作用，降低钢热处理的过热趋势。

钛能改善钢的热强性。在碳素钢和低合金钢中加入钛，能提高持久极限和蠕变极限。含铬量在4％～6％的铬钢中加入钛后，能提高高温时的抗氧化性能。不锈耐酸钢中加入钛，能避免晶界贫铬，减少晶间腐蚀倾向，提高钢的耐腐蚀性能和韧性，抑制钢在高温时晶粒长大倾向，改善钢的焊接性能。在锰钢中，加入少量的钛，能提高它的力学性能，特别是屈服极限；在铸钢中加入约0．2％的钛，可以细化铸态组织，提高铸钢的强度和韧性。

(7)钒在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。钒在高温溶入奥氏体时，能提高钢的淬透性。相反，若以碳化物形态存在时，将降低钢的淬透性。其次钒能增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。

(8)钨其硬度和熔点都高，一般用来制造合金工具钢和高速钢。钨能增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性，如在结构钢中加入0．2％～0．4％的钨，便能防止热处理时晶粒长大和粗化，降低回火脆化倾向，显著地提高钢的强度和韧性。在不锈钢中，如15A13MoWTi(钨含量为0．4％～0．6％)是一种不含铬镍的耐腐蚀钢，用于常压加热炉、裂化加热炉、减压加热炉、催化加热炉辐射段炉管和裂化分馏塔、焦化分馏塔内构件等，耐腐蚀性能很好，优于0Cr13钢。

3．制造工艺

液化气槽车用的钢材，除极个别的采用铸件外，绝大多数都是经轧制、锻造、成型、焊接和热处理等加工后才投入使用的。因此，了解加工过程对钢的综合性能影响，对正确选用材料是必不缺少的。

(1)轧制、锻造钢板轧制是在钢坯上进行的。轧制钢材越厚，钢材(钢坯或钢锭)的压缩变形量越小。

锻造也是在钢坯上进行的。目前压力容器用锻件主要有两种，一种是芯棒锻造，另一种是环形轧制。芯棒锻造是使锻件逐渐拔长和扩孔的加工过程；环形轧制如普通轧制一样，是连续加工的过程。一般地说来，用环形轧制钢材与用芯棒锻造加工的钢材相比，其组织更为均匀，质量更好。这个影响，对于大型锻件尤为突出。

(2)焊接目前，绝大部分压力容器都是由基本零件如圆筒、封头、接管、支座等焊接而成，而基本零件也是由钢板、锻件等焊接制造的。选择焊接容器材料时，可焊性是决定性的因素。

对于碳素钢，当含碳量低于0．25％时，其焊接性能很好，可以用各种焊接方法和工艺获得优质的焊缝接头，能够做到焊缝接头的金属性能与母材完全一样。然而对于含碳量大于0．28％的碳素钢和合金钢，其焊接性能就差得很远。通常会在焊缝中产生气孔或在焊缝和热影响区产生裂纹。冷裂是一种最危险的裂纹，能导致压力容器在液压试验时产生突然性破坏。所以，必须采取一切可能的措施防止冷裂的产生。就材料选择而言，首先应避免采用含碳量高于0．3％的碳钢或碳钼钢，以及含碳量超过0．2％的合金钢。

此外，由于应力松弛而产生的裂纹也是焊接过程中常见的缺陷。其产生的主要原因是焊接接头设计不合理。

焊接对钢的耐腐蚀性能起着不良的影响。一般有两个问题，一个是不稳定奥氏体铬镍钢的“焊缝蜕变”，另一个是奥氏体钢的应力腐蚀裂纹。焊缝蜕变主要是由于18-8不锈钢熔化焊缝热影响区中晶内碳化物析出而引起的，此敏感区在酸性介质中易被腐蚀。焊缝蜕变可以采用下述两种办法解决。第一，把碳含量降到0．03％以下；第二，在钢中加入少量的钛和铌。前者称超低碳钢，后者称稳定钢。防止奥氏体不锈钢焊缝应力腐蚀裂纹的惟一方法是使这种材料不直接同含有氯化物或氢氧化钠的水相接触，或者在900～1000

℃消除应力。消除应力对于管子是可行的，而对于容器来说困难很大，有的根本办不到。因此，以防止与这些介质接触最为适宜。

4．腐蚀

有些压力容器常常要同强烈的腐蚀介质如酸、碱、盐、有机质溶液和腐蚀气体相接触，这些介质强烈地腐蚀容器材料，使容器寿命缩短。同时，不少操作过程是在高温、高压和高流速下进行的，这就加快了金属材料的腐蚀速率。因此，设计容器时，必须根据具体操作情况，参考国内外同类型设备的使用经验和选材准则，合理地选择材料。

除了介质腐蚀以外，压力容器经常碰到的、危害特别大的两种腐蚀分别为晶间腐蚀和应力腐蚀。

①晶间腐蚀主要出现在奥氏体不锈钢中。防止其产生的措施有两个，其一为降低钢的含碳量，其二为添加能够形成稳定碳化物的元素，如钛、铌等。

②应力腐蚀的产生主要是由于容器制造过程中产生的残余应力和工作应力。表2—2为产生应力腐蚀开裂的环境。解决的办法有很多，可参看有关资料，此处不再赘述。

5．钢的氢破坏(氢脆)

氢破坏主要有局部裂纹(或氢鼓泡)和氢脆化两种形式。对金属起破坏作用的主要是原子氢。在金属材料中受原子氢侵入的条件很多，如酸腐蚀、阳极保护、与石油接触、在潮湿天气中焊接和电镀等都能在金属中产生原子氢，或者常受氢气作用的设备在一定的条件(即一定的压力和温度)下，也会发生严重的氢破坏(腐蚀)。

提高钢材抗氢脆能力的方法如下。

①在钢中加入一些合金元素，如铬、钼、钨、钴、钒、铌等，形成稳定的碳化物，防止氢与钢中的碳作用。

②降低钢中的碳含量，以减轻氢对碳的作用。

③控制容器壁温，使金属的温度低于氢脆的开始温度。

6．温度

温度对钢材性能的影响是非常复杂的。在选择压力容器用钢材时，对温度的考虑主要从高、常、低温三个层次考虑。

①对于高温容器，其材料的选择主要考虑强度和金相组织稳定性两个问题。

②对于常温容器，其材料的选择主要考虑保证常温使用寿命和避免产生脆性断裂。

③对于低温容器，主要考虑材料的低温脆性断裂。

压力容器分析设计习题

第一章 1、固体力学有那几个基本假设？有何意义？ 答：a、均匀性假设 b、各向同性假设 c、连续性假设 d、小变形假设 e、完全弹性假设 2、什么叫弹性、弹性变形？ 答、结构受外载荷后产生变形，这些变形在载荷除去后又能回复到原状的特性称为弹性； 产生的这种能够回复的变形称为弹性变形！ 3、什么是载荷？什么是交变载荷？ 答：物体之间的相互机械作用叫做载荷，随时间做交替变换的载荷称作交变载荷 4、举出作用在压力容器上的表面力与体积力、约束反力是否是外力？ 答： 5、内力和应力有什么区别？求解应力的目的是什么？ 答：应力是用来衡量内力分布规律，求解应力就是为了控制它的大小，使结构不至发生破坏 6、什么是全应力、正应力和剪应力？给出确切的定义、并以图示之。 答： 7、截面法的含义与用途是什么？ 答：用截面法求出截面上与外力相平衡的内力素，再求出应力在该截面上各点的应力分布规律 8、在用截面法之前是否可以把外力沿力的作用线移动？试举例说明。 答：不可以 9、仅有位移是否能够描述某点的变形状态？为什么？ 答：不能，还需要转角，还有线应变和角应变 10、角位移和角应变有什么不同？ 答：角位移即转角，指物体内某一截面或者线段在物体变形后相对于初始形状所转过的角度称为角位移，角应变的定义是在物体变形前交与某点的两条互为90°的直线在变形后的所改变的角度。 11、通过截面内力素情况，定义杆件受载形式 12、内力系存在并且是唯一的条件是什么 答：需要满足平衡方程和变形连续条件。 第二章 1、在轴向拉伸与压缩时，垂直于杆轴截面上的应力如何分布？ 答：均匀分布。 2、对于比较细长的杆件，拉伸与压缩是否就意味着轴力N的符号相反？ 3、何谓平截面假定？它将导致截面上应力如何分布。 答：变形前物体界面上的所有特征变形后还是处于同一个平面，这个假设能保证界面上的应力为线性分布。

压力容器用钢

压力容器用 钢 、钢材的机械性能材料在外力作用下表现出来的特性叫作材料的机械性 能，也称为力学性能。钢材的重要机械性能指标有: 1. 强度—物体在外力作用下， 抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的特性指标有屈服极限CT s和强度极限ab，系由拉伸试验获得。1屈服极限材料承受载荷时，当载荷不再增加而仍继续 发生塑性变形的现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象'即开始出现塑性变形时的 应力叫做“屈服极限”或“屈服点”。工程上取试样发生0.2 残余变形时的应力 值作为条件屈服极限，通常称为屈服强度Uo.z. 在拉伸试验中，屈服强度是试样在 拉伸过程中标距部分残余伸长达到原标距长度的0.2 帕时的负荷除以原横截面积 的商，单位为MPa. —般说来，材料是不允许在超过其Idl服点的载荷条件下工作 的。2 强度极限材料抵抗外力破坏作用的最大能力称为强度极限。钢材的强度极 限是试样在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度Sb,单位为IvIPa 。工程上希 望金属材料不仅具有较高的。，而且具有一定的屈强比a SQ b o 屈强比愈小，结 构零件的可靠性愈高。但屈强比太小，则材料的有效利用率太低。因此，一般希望 屈强比高一些，碳素钢为0.6 左右，低合金高强度钢为0.650.75 ，合金结构钢 为。.85 左右。2. 塑性—指材料在外力作用一下产生塑性变形而不破坏的能力， 用延伸率6及断面收缩率冲来表示，其数值由拉伸试验获得。延伸率以试样拉断 后的总伸长与原始长度的比值百分率来度量，其数值与试样尺寸有关. 为了便于 比 较，必须采用标准试样，规定试样的原始长度与原始直径的比例关系。8。或6 。表示试样计算长度为其直径的5或10倍时的延伸率b。小于Ss。断面收缩率以试样拉断后断面积的缩小量与原始截面积之比值的百分率来度量。塑性良好的材料可以顺利地进行某些成型工艺，如冷冲压、冷弯曲等。其次，良好的塑性可使 零件在使用过程中万一超载也不致突然断裂。压力容器的主要零部件都是承压的，

压力容器焊接质量控制技术探讨

压力容器焊接质量控制技术探讨 摘要：在工业领域，压力容器属于特种作业设备，一般是在高温、高压、腐蚀 性的工作环境进行生产作业，因此，压力容器在制造环节的焊接质量直接影响这 设备整体性能质量，而且焊接直接也能够对压力容器的使用寿命产生较大的影响。压力容器一旦在生产作业过程中发生事故，破坏性比较强，会对压力容器的周边 环境以及操作人员的人身安全造成极大伤害，给企业也会造成重大的经济损失。 为了能有效避免压力容器在使用过程中出现安全事故，需要针对压力容器的制造 环节建立起完善的质量控制体系，能保证压力容器的质量。针对在压力容器的制 造过程中出现的焊接质量问题以及影响焊接质量的因素进行全面分析，并在此基 础上制定了相应的质量控制措施，控制了压力容器在制造环节的质量，保证压力 容器在生产作业过程中的安全性和可靠性。 关键词：压力容器；焊接质量；控制技术 引言 压力容器在工业生产中的应用表现出了较高的质量和安全性能要求，如果其 质量得不到有效保障，必然会导致压力容器的应用可靠性降低，容易出现安全隐患。基于此，在压力容器制造的焊接过程中，同样也需要严格把关，力求选择更 为适用的焊接工艺、焊接方法和焊接手段，保证和提高焊接质量，从而降低或避 免压力容器在焊接区域安全隐患的存在。 1 压力容器焊接质量控制的意义 压力容器在生产制造的过程中的焊接质量直接影响着压力容器使用的安全、 稳定运行，而在压力容器生产制造的环节中能够影响压力容器焊接质量的因素有 很多，在压力容器的生产制造过程中，如果能够严格的按照压力容器生产制造的 相关规范以及标准来实施压力容器的设计、施工、监督、检验过程，那么压力容 器的焊接质量就会得到极大提升，同时也能保障其在使用过程中的安全和性能。 对压力容器在焊接过程中出现的各种缺陷的形式进行深入分析，可以对其焊接质 量问题有一个深入的了解，同时也能有针对性地对压力容器的各个环节进行焊接 质量的控制，让压力容器制造企业对压力容器质量控制的重要性有一个清晰的认识。分析压力容器焊接过程中出现的焊接质量缺陷，能从中总结出提升压力容器 焊接质量的经验，同时也能让压力容器制造企业更多地关注压力容器母材以及焊 接材料的选择，高度重视焊接工艺的安排、焊接过程的管理以及检验工作，从而 提高整个压力容器的质量，有效提升压力容器的安全性和可靠性。 2压力容器焊接质量控制技术 2.1焊接技术准备工作 油田企业在具体实施压力容器焊接施工过程中，首先必须要做好焊接施工准 备工作。相关施工人员必须要充分结合压力容器焊接施工实际状况，来合理的编 制压力容器焊接施工作业指导书，并针对不同施工情况制定出完善的焊接工艺， 这样才能够为油田企业压力容器焊接施工的顺利进行打下坚实的基础。在此基础上，要充分结合油田施工实际情况，及相关焊接人员综合素质水平，来制定出合理、可行的焊接施工方案，针对不同的焊接母材、焊接材料以及施工工艺进行合 理选择，要充分保证焊接工艺能够达到相关标准要求，这样才能充分保证压力容 器的焊接质量以及焊接效率。在实际中对压力容器焊接工艺进行评定的过程中， 可以充分利用钢材焊接性能试验作为主要依据，而且在具体实施焊接施工前，要 充分结合焊接工艺评定结果来进一步明确施工作业指导书，能做好施工现场记录

最新压力容器常用材料的基本知识

压力容器常用材料的 基本知识

压力容器常用材料的基本知识 1、压力容器用钢板选用时应考虑： ①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。 2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。 3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。因而当容器 壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。 4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。 5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下 降）。 6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火 板，如用于壳体厚度＞30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。 7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑 性，质地均匀等。因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。 8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高， 其中最常用的是：Q345R。它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。板厚为3～200mm。是应用很广的材料。 9、Q345R(GB713-2008，代替原16MnR)的使用说明： ①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。 ②、 Q345R用作压力容器壳体的板厚＞30mm时，则容器需焊后作退火 热处理，热处理的温度为600～650℃；若焊前预热至100℃，则板厚 可提高至34mm。 ③、Q345R钢板一般是以热轧状态供货；当板厚＞30mm时，为保证塑 性和韧性，一般采用正火板，且逐张钢板应超声波检测，Ⅲ级合格。

压力容器焊接的质量控制研究参考文本

压力容器焊接的质量控制研究参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

压力容器焊接的质量控制研究参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 压力容器这种工业产品，优良的工序和加工质量是保 证产品质量的重要条件。焊接是保证压力容器致密性和强 度的关键，是压力容器制造中最重要的一个环节，是保证 压力容器质量的关键，是保证压力容器寿命和安全运行的 重要条件。焊接质量的控制从某种程度上说，锅炉、压力 容器的质量就是其焊接质量。通过焊接对压力容器质量控 制的因素分析，从操作人员控制，焊接工艺控制，焊接材 料选择控制，焊接检验控制与焊接环境控制等五个方面来 论述压力容器焊接的质量控制。 1. 焊接工作人员控制 焊条电弧焊和气体保护焊等手工操作占支配地位的焊 接，操作者的个人技能和谨慎态度对焊接质量至关重要。

即使自动化程度高的埋弧自动化，其工艺参数的调节和施焊也离不开人的操作；各种半自动焊中电弧沿焊接方向的移动也是靠人掌握。操作者质量意识差、操作时粗心大意、不遵守焊接工艺规程、操作技能低或操作技术不熟练等都会影响焊接质量。做好压力容器质量焊接控制，要在操作人员控制上做到几下几点： 1.1.定期进行岗位培训，从理论上认识执行工艺规程的重要性，从实践上提高操作者的技能。 1.2.加强质量意识教育，提高操作者的责任心和一丝不苟的工作作风，建立质量责任制。 1.3.加强焊接工序的自检及专职检查。 1.4.进行焊工上岗资格控制。凡参加压力容器施焊工作的焊工都应按照《锅炉、压力容器、压力管道焊工考试与管理规则》进行培训、考试，并取得相应资格；生产单位应按焊接工艺的要求，指定有相应资格的焊工承担焊接工

压力容器材料两种韧性断裂形态的分析

压力容器材料两种韧性断裂形态的分析 【摘要】上世纪八十年代以来，断裂理论的研究趋势更趋向于注重与断裂机理相结合。从客观的角度来分析，现阶段的压力容器应用，在很多方面都表现出了较多的需求，日常的生产、生活，都需要压力容器来完成较多的工作，以此来巩固产品的质量和加工的水平。为此，我们应该从压力容器的材料出发，选择性价比较高的材料，通过对两种韧性断裂形态的分析，决定压力容器的材料选择，为后续的压力容器质量提升，做出更大的贡献。另一方面，应加强对压力容器材料相关内容的分析和研究，避免单一分析带来的负面影响。 【关键词】压力容器；材料；韧性；断裂形态 近年来，细观力学在材料断裂现象的宏、细观结合研究方面取得了很大的进展。从现阶段的研究来看，很多学者和专家都投入到了压力容器材料的研究方面，对韧性断裂的判断准则做出了较多的有益研究，在很多方面都建立了多元化的理论模型和计算方法。我国在现阶段的发展中，正属处于社会的重要阶段，很多工作都需要在技术上获得较大的提升，否则很容易造成社会发展的滞缓。在此，本文主要对压力容器材料两种任性断裂形态展开分析。 一、材料韧性断裂的细观机理 （一）韧窝型断裂 压力容器材料的两种韧性断裂形态，其中的一种形态就是韧窝型断裂。从细观机理来看，韧窝型断裂和压力容器材料内部围绕夹杂的物质，形成了一种空穴，这个过程是韧窝型断裂的重要表现。当韧窝型断裂出现的时候，细观机理突出表现为，压力容器材料内部空穴的形核、扩张、汇合。由此可见，韧窝型断裂是压力容器韧性断裂形态的重要表现，是日后研究的重点部分。现阶段的压力容器材料，多数情况会采用合金材料，合金材料虽然在很多方面的性能比较优异，但是，合金材料的细观结构，总体上表现出了较强的不均匀性，无论是在理论上，还是在实际中，都会夹杂一定的杂质，这对压力材料的分析而言，具有一定的阻力。例如，现阶段的很多非金属夹杂物、晶内析出的金属氧化物，在一般状态下，都会呈现出弥散的状态，并且被镶嵌在晶内。综合而言，韧窝型断裂具有较强的形态特点，通过该形态的断裂分析，能够更加深入的了解压力材料的各种优势和劣势，无论是采用合金还是采用其他的材料，都可以实现积极的改造效果。从韧窝型端口的电镜照片来看，压力材料的韧窝型断裂形态，能够比较清晰的看到韧窝组织，同时，有的韧窝内部，还能够清楚的看到夹杂物的粒子。综合而言，压力容器材料韧窝型断裂形态的研究，是很有必要的。 （二）剪切型断裂 压力容器材料两种韧性断裂形态当中，另一个断裂形态就是剪切型断裂。从现有的研究成果来看，压力容器的剪切型断裂机理并不是十分的清楚，相关研究

压力容器焊接质量控制的具体措施

压力容器焊接质量控制的具体措施 发表时间：2017-11-13T17:12:07.860Z 来源：《基层建设》2017年第22期作者：裘臻[导读] 摘要：随着工业发展的不断深入，对于压力容器焊接质量的要求也越来越高。 斯派莎克工程（中国）有限公司上海 201114 摘要：随着工业发展的不断深入，对于压力容器焊接质量的要求也越来越高。在压力容器的焊接过程中，只有采取针对性的焊接措施，并加强管理才能够确保焊接质量。随着科技的进步和现代焊接技术的进步，压力容器的焊接质量控制也应与时俱进，不断更新焊接方法，保证压力容器的安全可靠性。本文主要对制造压力容器中焊接质量的重要性及焊接质量管理措施进行了探讨。 关键词：压力容器；焊接质量；控制措施 1 压力容器焊接质量控制的重要性 压力容器的质量很大程度上决定于其焊接工艺的质量，压力容器的焊接性能很大程度上直接决定了压力容器的质量和安全性能。在焊接过程中，焊机熔渣中以及焊接表面有油污时，可能造成气孔。在潮湿环境中，空气中的水汽或液体在熔渣中形成气泡导致焊接过程中的质量影响，严重的内部缺陷最后可能导致压力容器在高压环境下演变成裂纹，形成巨大安全隐患。 因此要控制压力容器焊接过程中的质量，优化压力容器焊接过程中的措施就要控制以上影响因素。外部缺陷通常肉眼就能看出来，一般表现为焊缝尺寸偏差大、焊缝截面不规整等。裂纹对压力容器的影响非常大，压力容器通常承受着较大的压力、压强，同时伴随着腐蚀性气体或液体的影响，裂纹极易扩大，最后造成整体的崩溃，严重时可能造成极大的安全事故，影响群众的生命财产安全，造成社会经济损失。由此可见，在压力容器的设计制造过程中，压力容器的焊接质量十分重要。 2 在焊接过程中比较多见的质量问题 焊接工艺的好坏对压力容器的质量有非常大的影响，不仅对生产效率和生产成本造成了一定程度的影响，而且对压力容器的安全性能和质量也有非常大的影响。目前来说，压力容器存在的焊接问题主要有容器表面飞溅、容器咬边、容器有裂纹、容器尺寸不合格、容器融合度低等。一般情况下，用肉眼就可以观察到容器外部的焊接问题，常见外部焊接问题有：焊缝的界面不规则、焊缝的尺寸偏差较大、表面出现了裂纹和气孔、焊缝过大或者过小等。在压力容器中一般装有压强比较大的气体，而且在腐蚀性气体和液体的影响下，很容易导致裂缝扩大的情况出现，进而引发压力容器崩溃，甚至引发安全事故的情况出现。人为焊接操作失误是导致压力容器出现内部缺陷的主要原因，在所有的内部焊接问题中，气孔是一个非常常见的问题，在焊接的过程中，操作方法不正确、焊接表面存在油污、熔池过快等都是导致气孔产生的主要因素，另外焊接的环境也会对焊接质量造成影响。例如焊接的环境比较潮湿液体中的熔渣或者空气中的水汽就会产生影响焊接质量的气泡，如果内容缺陷比较严重，会使压力容器在高压环境下出现裂纹，进而产生更加严重的安全隐患。 3 压力容器焊接质量控制的具体措施 3.1 焊接材料的选择控制 对于不等强度级别钢的焊接，原则上应选择低强度等级的焊接材料，在某些特殊情况下，如点固焊或厚板的第一道焊往往要求强度高，可以选用高强度等级的焊接材料。焊接材料的选择还应综合考虑结构和工艺因素及刚度特点，如冷冲压冷卷要求焊接接头有较高的塑性变形能力，热卷和热处理则要求接头经高温热处理后仍能保证所要求的强度性能及韧性，因此，应选用合金成分较高的焊材，而形状复杂，结构刚性大以及大厚度的焊件，由于焊接过程中产生较大的焊接应力，容易产生裂纹，因此必须选用抗裂性好的低氢焊条。 .2 焊接工艺方面的控制 在对压力容器产品进行施焊之前，一定要根据由国家能源局认可的《承压设备焊接工艺评定》的相关要求，实施对受压元件焊缝、受压元件彼此互焊的焊缝、存在于永久焊缝里面的定位焊缝，并以上提到焊缝的返修焊缝等在焊接工艺方面的评估。在评定过程中，关于接头型式和材料种类以及焊接工艺并厚度覆盖方面都要符合公司产品在焊接方面的要求，而且其覆盖率一定要实现100%。 3.3 加强对焊工的管理 合格的焊工要具有丰富的专业知识，必须持国家考试证书上岗就业，企业也必须聘用这样的工人进行压力容器的焊接操作。企业要根据各个步骤的难易、各道工序的工作特点，并结合焊工的技能水平，合理的安排焊工，保证焊接工作的顺利进行。同时要对在岗焊工进行定期的技能培训，使焊工形成“虚心接受任务，认真读通图纸，严格按工艺施工，时刻保持工作环境整洁，保证设备器具摆放整齐”这样一个工作流程，提高焊工的综合素质。作为焊接工人自身，必须遵守职业操守，不断提高自身素质和职业修养，修其品德，诚信工作，脚踏实地，努力钻研业务，严守操作规范，勤于思考，使理论与实践结合起来，不断更新自己的业务水平，增强工作能力。 3.4 焊接环境控制 环境因素在特定环境下，焊接质量对环境的依赖程度也是比较大的。焊接操作常常在室外露天进行，必然受到外界自然条件（如温度、湿度、风力及雨雪天气）的影响，在其他因素一定的条件下也有可能单纯因环境因素造成焊接质量问题。环境因素的控制措施比较简单，当环境条件不符合规定要求时，可对工件进行适当预热。 3.5 焊接检验控制 3.5.1 焊前检验 焊前检验主要注意一下焊工的资格问题。施焊压力容器的焊工必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定考试合格并取得资格证方可施焊。焊工合格证必须具有与焊工所施焊的焊缝相对应的项目，不可无证施焊。制造厂应经常检查焊工持证上岗情况，焊工施焊时必须严格执行焊接工艺；焊接工作结束后，焊工或检验员应在规定部位打上施焊焊工的钢印，并在相应的检验记录上记录。焊接坡口、接头装配及清理工作也应注意，因为这些方面有缺陷将直接影响到焊缝性能。焊工技术水平的高低直接影响产品的焊接质量，因此必须认真组织好焊工的培训及考试，不断提高焊工的理论水平和实际操作技能，建立焊工质量档案，实行奖罚制度，鼓励焊工提高操作水平。 3.5.2 施焊过程的检验 施焊过程的主要检验内容是检查焊工是否严格按照焊接工艺、技术标准、图样规定进行焊接，以及检验产品试板的焊缝外观等相关方面的执行情况。焊缝外观的检验可以一定程度的反应产品的内部缺陷，所以要求焊工要了解焊缝外现的检查要求，以及外观缺陷产生的原因和补救措施等，这对压力容器的焊接质量起着非常重要的作用。

压力容器常用材料的基本知识

压力容器常用材料的基本知识 1、压力容器用钢板选用时应考虑： ①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。 2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。 3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。因而当容器 壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。 4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。 5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。 6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板， 如用于壳体厚度＞30mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。 需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。 7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性， 质地均匀等。因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。 8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高， 其中最常用的是：Q345R。它不仅S、P含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。板厚为3～200mm。是应用很广的材料。 9、Q345R(GB713-2008，代替原16MnR)的使用说明： ①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。 ②、Q345R用作压力容器壳体的板厚＞30mm时，则容器需焊后作退火热 处理，热处理的温度为600～650℃；若焊前预热至100℃，则板厚可提高至34mm。 ③、Q345R钢板一般是以热轧状态供货；当板厚＞30mm时，为保证塑性和 韧性，一般采用正火板，且逐张钢板应超声波检测，Ⅲ级合格。 ④、Q345R用作法兰、平盖、管板等厚度＞50mm时，应在正火状态下使用。

锅炉用材料

第15章锅炉及压力容器常用钢材 15.1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求 按工作条件分为两大类： 一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管 具有特点： 1有较高的室温强度 通常以屈服极限 σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能 材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性， 表示。 (1)材料的韧性通常用冲击韧性值 αk 压力容器用钢的冲击韧性要求 2） 冲击韧性值 αk（N·m/cm 20℃-40℃ >=60>=35 (2)还需要考虑时效韧性 时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。 由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法（1）选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示 （2）选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。（要求温度比无塑性转变温度 一半时，要高17℃NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σ s 3较低的缺口敏感性 制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹 4良好的加工工艺性能和焊接性能 由于焊接热循环作用，会 （1）降低热影响区材料的韧性、塑性 （2）在焊缝内产生各种缺陷 其中（1）、（2）均会产生裂纹 在选材料时需考虑 （1）材料中碳的当量值（保证材料具有较好的可焊性） （2）适当的焊接材料和焊接工艺 （3）材料具有良好的塑性（碳钢和碳锰钢 δs不低于16%，合金钢δs不低于14%） （4）良好的低倍组织 （5）钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少（防止裂纹的产生） 二、用以制造高温承压元件的钢管 1具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性 通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行

压力容器用材料的复验基础知识

压力容器用材料复验基础知识 由生产部提议并受研究院的委托，由我给大家讲讲压力容器用材料复验方面的相关基本知识。下面我就分几个侧面共同学习一下压力容器用材料复验方面的基础知识。 一、哪些情况下需要进行材料复验 由于压力容器材料经过10年的发展，相对于99版《容规》颁布时已有了长足进展，冶金行业装备条件大为改善，钢材质量得到很大的提高；另一方面，压力容器专用钢板、钢管（压力管道元件）的制造已由工业生产许可转化为特种设备制造许可，基于上述原因，对于压力容器用材料进行大量复验，已无必要。因此，TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》(以下简称《固规》)取消了绝大部分的压力容器用材料的复验要求。但在《固规》的2.11条（1）款要求压力容器制造单位应当采用对材料供货单位进行考察、评审、追踪等方式，确保所使用的压力容器材料符合《固规》的规定，并且在材料进厂时审核材料质量证明书和材料标志。这一条款的实质是对材料的生产厂家提出了要求，比如说，你采购甲醇合成塔常用的13MnNiMoR材料你首先要考虑舞阳钢厂，其次是武钢等等，你千万不要到没有业绩支持的其他钢厂去采购；你若采购奥氏体不锈钢材料，你首先考虑的是太钢的、其次是上钢三厂的等等。这一条款的第二层意思就是你要确认你采购来的压力容器用材料确实是你想要采购厂家的产品，比如说，你想采购的是舞阳钢厂的13MnNiMoR钢板，你要审核材料质量证明书和材料标志，确保它就是舞阳钢厂的产品。 这一点很关键，因为它不但是对用户负责，同时也是对采购人员自身负责。总之，《固规》虽然取消了绝大部分压力容器用材料的复验要求，但它对采购环节提出了更高的要求，也同时加大了采购人员的责

压力容器质量控制点一览表

压力容器质量控制点一览表 、压力容器生产过程停止点 序号停止点停止时间确认容和执行条例执行人确认人见证件 1审图编制受压元件工艺流转检验卡之 前 （1）图纸的合法性，有设计资格印章。 （2）选用标准的有效性。 （3）容器划类的正确性。 （4）探伤比例、合格级别的正确性。 （5）结构、选材是否符合有关法规。 （6）本公司制造的可行性。 设计、工艺质控负 责人 质保工程师审图记录 2材料验收 原材料（焊材）进入合格区（一级库 之前）（含外协构件）（1）审查材料原始质量证明书（原件）。 （2）审查验收记录。 （3）审核材料复验报告。 （4）外协件质量证明书、合格证。均合格后签字放行。 材料检验员材料质控负责人材料入库通知单 3焊接工艺评定编制焊接工艺卡之前 （1）产品新做的焊接工艺评定必须按JB4708 评定合格，并经总工程师批准 后才能用于编制焊接工艺卡。 焊接工艺员 焊接质控负责人总工 程师 焊接流转检验卡 焊接工艺卡下发之后 （2）所有焊卡应有焊接工艺评定为依据，并符合JB4708 的要求。 4划线开孔开孔之前按产品的开孔方位图逐个核对其划线位置（产品总装过程中）。冷作检验员检验质控负责人工艺流转检验卡 5耐压试验水、气压试验之前（1）审查检验资料，无漏检、错检，且所有检验项目均合格。 （2）应装配的零部件（含铭牌）均已装配妥当。 （3）对产品焊接试板进行审查，并有合格报告。 （4）图纸规定的无损检测均已结束，并有合格报告。 （5）应返修的部位均有返修报告，并有复检报告。 总检验员 探伤员 检验质控负责人 无损检测 质控负责人 （1）汇总资料； （2）签字齐全。 探伤报告

压力容器焊接的质量控制研究

压力容器焊接的质量控制 研究 Revised by Hanlin on 10 January 2021

压力容器焊接的质量控制研究压力容器这种工业产品，优良的工序和加工质量是保证产品质量的重要条件。焊接是保证压力容器致密性和强度的关键，是压力容器制造中最重要的一个环节，是保证压力容器质量的关键，是保证压力容器寿命和安全运行的重要条件。焊接质量的控制从某种程度上说，锅炉、压力容器的质量就是其焊接质量。通过焊接对压力容器质量控制的因素分析，从操作人员控制，焊接工艺控制，焊接材料选择控制，焊接检验控制与焊接环境控制等五个方面来论述压力容器焊接的质量控制。 1.焊接工作人员控制 焊条电弧焊和气体保护焊等手工操作占支配地位的焊接，操作者的个人技能和谨慎态度对焊接质量至关重要。即使自动化程度高的埋弧自动化，其工艺参数的调节和施焊也离不开人的操作；各种半自动焊中电弧沿焊接方向的移动也是靠人掌握。操作者质量意识差、操作时粗心大意、不遵守焊接工艺规程、操作技能低或操作技术不熟练等都会影响焊接质量。做好压力容器质量焊接控制，要在操作人员控制上做到几下几点： 1.1.定期进行岗位培训，从理论上认识执行工艺规程的重要性，从实践上提高操作者的技能。

1.2.加强质量意识教育，提高操作者的责任心和一丝不苟的工作作风，建立质量责任制。 1.3.加强焊接工序的自检及专职检查。 1.4.进行焊工上岗资格控制。凡参加压力容器施焊工作的焊工都应按照《锅炉、压力容器、压力管道焊工考试与管理规则》进行培训、考试，并取得相应资格；生产单位应按焊接工艺的要求，指定有相应资格的焊工承担焊接工作，焊接检查人员监督焊工资格，并做好焊接检查记录。 2.焊接工艺控制 2.1.焊接工艺评定焊接工艺是控制锅炉、压力容器焊接接头质量的关键，产品施焊前，对受压元件之间的对接焊接接头和要求全焊透的T形焊接接头、受压元件与承载的非受压元件之间全焊透的T形或角接焊接接头、以及受压元件的耐腐蚀堆焊层都应进行焊接工艺评定。制造厂应根据产品的情况做好相应工作，如焊接方法、母材钢号、母材厚度和熔敷金属厚度、焊材保护气体、有无衬垫、是否预热。 2.2.工艺参数焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响，对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢都要求采用小线能量焊接，对于易

压力容器质量计划

产品质量计划 产品名称： 产品图号：产品编号：计划完成日期：年 6 月15 日 编制：__________ 日期: ___________ 审核：__________ 日期：___________ 批准：__________ 日期：___________ 产品质量计划 一、产品概述：本产品为我公司为取得D1,D2类压力容器制造许可证而生产的II类容器试制产品，其中成品一台，半成品一台。 1、产品技术条件： A:引用规范及执行标准： TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 GB150-1998《钢制压力容器》

NB/T47014《承压设备焊接工艺评定 NB/T47015《压力容器焊接规程》 B 设计参数 容器类别Ⅱ类设计温度℃主要受压元件材料Q345R 工作压力MPa 工作介质全容积m3 0 设计压力MPa 介质特性非爆焊接接头系数0.85 工作温度℃40 腐蚀裕度mm 热处理 水压试验压力MPa 气密性试验压力MPa ／ 2、产品主体材料： 件号名称材料规格尺寸数量备注 1 封头Q345R EHA 2 δmin=9.0 2 筒体Q345R DN×H= 1 δ=10 二、设计文件审查： 产品设计由温州市工业设计院承担，该单位具有压力容器设计资质，并在有效期内。设计图纸符合《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150-1998《钢制压力容器》及相关规范、标准的规定。 设计责任人： 三、产品制造前准备： 1、工艺准备： 工艺责任人员首先对设计图纸进行工艺审图，本公司是否具备制造该设备的能力。工艺上是否能得到保证。并

有工艺员编制制造工艺，工艺责任人员审核。在工艺过程卡中，明确控制点。工艺人员还要根据图纸编制材料清单，其内容包括：材料的数量，标准、交货状态等。并由工艺责任人员批准，交材料采购人员。 工艺责任人： 2、材料准备： 材料采购人员根据采购清单，对市场进行询价。首先要对供方进行评介，评介内容包括：营业执照、组织代码、年销售额、业绩，对封头、法兰等还需要有特种设备制造许可证。采购材料一定要在合格供方名单中采购。并每年对合格供方进一次评介。评介内容包括：供货是否及时、质量是否合格，服务态度是否满意，价格是否适合。对不合格的，不作为合格供方。 材料采购到厂应进行检验。先放在待检区。采购人员将采购单交给仓库保管员，保管员应通知材料检验员进行材料检验。检验合格的材料放入合格区，不合格的材料放入不合格区。对不合格的材料由材料责任人作出裁定。通常由二种处置方法：退货、降级使用。对合格的材料作好检验记录，并给予入库号。并在材料上做好标记。 材料责任人： 四、产品制造过程中主要质量控制环节、控制点： 1、封头、筒休 ○1封头的制造：

压力容器焊接质量控制分析

压力容器焊接质量控制分析 在压力容器制造过程中，容器的制造质量在很大程度上取决于容器的焊接质量，焊接质量的优劣直接关系到产品的运行安全和人民生命财产的安全。因此，在压力容器的制造过程中对焊接方面的要求很高，焊接的质量控制是工程建设质量控制的关键。 标签：压力容器；焊接质量；分析 “质量-市场-效益-生存-发展”已成为现代经济生活的生命线，随着科学技术和世界范围的经济、贸易和交往迅速发展，质量也成为一个永恒的、跨越国界的主题。压力容器能否安全运行，首先取决于它的制造质量，而焊接质量又是压力容器制造质量的关键。 1 压力容器焊接常见的缺陷及原因分析 广义的焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头处产生不符合设计或工艺文件要求的缺陷，亦称为焊接缺欠。焊接过程中有着许多不能够人为控制的因素，焊件出现缺陷是不可能完全避免。焊接缺陷按其形成的部位可分为焊缝内部缺陷和焊缝外部缺陷两大类，其中内部缺陷有未熔透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等；外部缺陷有焊缝尺寸与形状不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑（包括弧坑）、塌陷、烧穿、表面气孔、表面裂纹等。 1.1 压力容器焊接常见的内部缺陷 夹渣是指焊后非金属夹杂物残留在焊道之间或焊缝与坡口侧壁之间的焊渣，究其原因主要是焊接过程中的被焊边缘和各层焊缝清渣不干净；焊条角度和运条技法不当；焊接电流过小，焊接速度过快；坡口设计加工不合适等。气孔是指在焊接过程中，熔池金属高温时产生和吸收的气泡，在凝固时未能及时逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔的产生有很多原因，主要的原因表现为焊接材料不干净或受潮，未按规定温度烘干；焊接线能量过小且熔池冷却速度大导致气体难以逸出；焊接区未能得到有效保护等。未焊透和未熔合是焊接时会产生的严重缺陷，未熔合是指在熔焊时，焊缝金屬与母材金属之间熔化不良的现象。未焊透是指焊接时，母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部。未焊透和未熔合一般出现在焊缝坡口中间。 1.2 压力容器焊接常见的外部缺陷 焊接裂纹是一种会造成极大安全隐患的严重缺陷，裂纹是指焊缝及附近区域内部或表面有裂纹。它具有尖锐的缺口和较大的长宽比，通常在焊接接头中是不允许存在的。焊接材料或工件化学成分不当、焊缝深宽比太大、焊缝金属冷却凝固过快、焊道太窄（特别是角焊缝和底层焊道）、焊接工艺不合理等都是造成焊接裂纹的主要原因。咬边则是由于焊接工艺参数选择不当，操作不当、焊接电流

压力容器的受力分析

压力容器的受力分析 一、咨询题描述： 如图所示为一台φ700的立式贮藏罐，其手孔的直径为φ88，材料为16MnR,设计压力13.5Mpa，工作压力为12.3Mpa,弹性模量为201Gpa，要求利用有限元方法对此压力容器进行压力分析设计。 在压力容器的应力分析中，压力容器部件设计关怀的是应力沿壁厚的分布规律及其大小可采纳沿壁厚方向的校核线代替校核截面，由于该压力容器为对称结构，因此可仅考虑贮藏罐上半部分的手孔、封头和筒体进行分析设计。上端的结垢尺寸和在壁厚方向的校核线如图所示。按照其结构特性，有限元分析模型如图，法兰上的螺栓力能够转化成一个集中力F，且F=82109N。 四.差不多模型建筑 五.模型的网格划分 具体步骤为： GUI操作：Mainmenu> preprocessor>meshing>mesh tool.弹出mesh too l对话框，在size controls下global里点击按钮set，弹出对话框，在对话框中SIZE element edge length项中填5，点击按钮ok. 点击按钮mesh, 点击按钮pickall，点击按钮ok。将模型分网。 六.施加载荷和约束 施加的具体步骤为：

施加Y方向的约束 GUI操作：Mainmenu>solution>define loads> apply> structural > displ acement> on lines,弹出对话框，选择下面需要施加约束的一条线，点击按钮ok，弹出对话框，在对话框的dofs to be constrained中选择UY, 点击按钮OK。 施加X方向上的节点约束 GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply> structural> displa cement>on keypoint,弹出对话框，选择下面一条线中最右面的一个节点，点击ok，弹出对话框，在对话框的dofs to be constrained中选择UX, 点击按钮OK。 施加集中力荷载 GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply>structural> Force/m oment>on keypoint,弹出对话框，选择上面需要加载的一个点，点击按钮O K。 施加压力荷载 GUI操作：Mainmenu>solution>define loads>apply>structural> pressure>on lines,弹出对话框，选择上面需要加载的线，点击按钮OK。 七. 求解设置及求解 新的分析类型设置为静态的 GUI操作：Mainmenu>solution>analysis type>new analysis,弹出对话框，选择static, 点击按钮OK 分析类型设置为小位移 GUI操作：Mainmenu>solution>analysis type>sol'n controls,弹出对话框,在basic中，analysis options 中small displacment static,ok 求解 GUI操作：Mainmenu>solution>solve>current ls,OK.

压力容器常用材料的基本知识

压力容器常用材料的基本知识 1 、压力容器用钢板选用时应考虑：①设计压力；②设计温度；③介质特性；④容器类别。2、从材料力学性能来说，升温等效于升压，降温将导致钢材的脆性增加。3、对同一种材料来说，随温度和板厚的增加，其许用应力则降低。因而当容器壳体的名义厚度处于钢板许用应力变化的临界值时，应考虑此问题。如处于16mm的Q235-B、Q235-C和16mm、36mm的Q345R都会发生许用应力跳档现象。4、钢材的强度和塑性指标可通过拉伸试验和冷弯试验（室温下进行）获得。 5、板材供货时薄板以热轧状态供货，厚板以正火状态供货（因强度和韧性下降）。6、压力容器用钢板当达到一定的厚度时，应在正火状态下使用，即使用正火板，如用于壳体厚度＞36mm的Q345R钢板必须要求正火状态下供货和使用。需注意：正火仅对板材而言，而非整体设备。（热轧板呈铁红色，正火板呈铁青色）。7、压力容器用钢与锅炉用钢类同，首先要保证足够的强度，还要有足够的塑性，质地均匀等。因此，必须选用杂质(S、P)和有害气体含量较低的碳素钢和低合金钢，均为镇静钢。且为保证受压元件材料的焊接性能,一般须控制材料的含碳量≤0.25%。材料的含碳量升高，则其冲击韧性下降，脆性转变温度升高，在焊接时容易产生裂纹。8、低合金钢的机械性能、耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等均比碳素钢有所提高，其中最常用的是：Q345R。它不仅S、P 含量控制较严，更重要的是要求保证足够的冲击韧性，在材料验收方面也比较严格。因此其使用压力不受限制，使用温度上限为475℃，下限为-20℃。板厚为3～200mm。是应用很广的材料。9 、Q345R(GB713-2008，代替原16MnR)的使用说明：①、Q345R的适用范围是：使用压力不限、使用温度为-20～475℃。②、 Q345R用作压力容器壳体的板厚＞30mm时，则容器需焊后作退火热处理，热处理的温度为600～650℃；若焊前预热至100℃，则板厚可提高至34mm。③、Q345R钢板一般是以热轧状态供货；当板厚δ＞36mm时，为保证塑性和韧性，一般采用正火板，且逐张钢板应超声波检测，30＜δ≤36时Ⅲ级合格，δ＞36时Ⅱ级合格。④、Q345R用作法兰、平盖、管板等厚度＞50mm时，应在正火状态下使用。⑤、Q345R属C-Mn钢，是屈服强度为350MPa级的普通低合金高强度钢，具有良好的低温冲击韧性。手工焊时，一般采用碱性焊条（如J507），自动焊时，焊丝/焊剂可选用H08MnA/HJ431或H10Mn2/HJ350（厚板且热处理时）。⑥、Q345R钢板的最小厚度是3mm，钢板厚度负偏差为0.3mm。 名人堂：众名人带你感受他们的驱动人生 马云任志强李嘉诚柳传志史玉柱 10、Q235-B适用于： P≤1.6MPa、0～350℃、壳体δn≤20，非高度危害介质。11、Q235-C 适用于： P≤2.5MPa、0～400℃、壳体δn≤30。12 、奥氏体不锈钢可用于：使用压力不限、使用温度为-196～700℃。使用的介质条件为：①介质腐蚀性较强；②防铁离子污染；③ T＞500℃的耐热钢（0Cr型）或T＜-100℃的低温用钢（00Cr型）。 13、奥氏体不锈钢既是耐酸钢，又是耐热钢。从耐腐蚀性能来说，需降低含碳量；从耐高温性能来说，需适当提高含碳量。14、奥氏体不锈钢在高温条件下使用时（＞525℃），钢中含碳量应不小于0.04%，（即采用1Cr或0Cr,而不采用00Cr）。因为使用温度高于525℃时，钢中含碳量太低，强度和抗氧化性会显著下降，因此超低碳不锈钢和双相不锈钢都不可用作耐热钢。15、奥氏体不锈钢的焊接接头一般均采用射线进行检测，而不采用超声波检测。16、奥氏体不锈钢制压力容器一般不需进行焊后消除应力的热处理。17、奥氏体不锈钢在常温和低温下有很高的塑性和韧性，不具磁性。在许多介质中有很高的耐蚀性，其中铬是抗氧化性和耐蚀性的基本元素。合金中含碳量的增加将降低耐蚀性能，所以该含碳量0.08～0.12%左右为高碳级不锈钢，钢号前以“1”表示。含碳量0.03