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1、压力容器设计制造200问答第一章 规程与标准 1-2 压力容器设计单位的职责是什么？ 答：1设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责； 2容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样； 3容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。 1-3 GB150-1998钢制压力容器的适用与不适用范围是什么？ 答：适用范围： 1设计压力不大于35MPa的钢制容器； 2设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。不适用范围： 1直接用火焰加热的容器； 2核能装置中的容器； 3旋转或往复运动的机械设备（如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等）中自成整体或作为部件的受压器室； 4经常搬运的容器； 5设计压力低于0.1MP
2、a的容器； 6真空度低于0.02MPa的容器； 7内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或对角线，如矩形为对角线、椭圆为长轴）小于150mm的容器； 8要求作废劳分析的容器； 9已有其他行业标准的容器，诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。 1-6 什么是爆炸极限？ 答：可燃气体、可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度范围，称之为爆炸极限。爆炸极限通常以可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为“爆炸下限”，最高浓度称为“爆炸上限”。当浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限时，都不会发生爆炸。 1-7
3、什么是燃点和闪点？ 答：燃点是指可燃物质加温受热，并点燃后，所放出的燃烧热，能使该物质挥发出足够量的可燃蒸气来维持燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度，即为该物质的“燃点”，也称为着火点。物质的燃点越低，越容易燃烧。闪点是指燃液体挥发出来的蒸气与空气形成混合物，遇火源能够发生闪燃的最低温度。闪点与燃点不同，闪点略低于燃点。1-8 易燃与可燃液体是如何分类的？ 答：一般分为四级二类：第一级 闪点45至120 第四级 闪点120 第一、二级的液体称为易燃液体类；第三、四级的液体称为可燃液体类。 1-9 什么叫化学危险物质？ 答：凡是具有各种不同程度的燃烧、爆炸、毒害、腐蚀、放射性等危险特性的物
4、质，受到摩擦、撞击、震动、接触火源、日光曝晒、遇水受潮、温度变化或遇到性能有抵触的其它物质等外界因素的影响，因而引起燃烧、爆炸、中毒、灼伤等等人身伤亡或使财产损坏的物质，都属化学危险物质。 1-10 何谓易燃介质？ 答：易燃介质是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，以及闪点45的液体。 1-11 压力容器的介质毒性程度和易燃介质如何划分？ 答：（一）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度： 1极度危害（级）最高容许浓度0.1mg/m； 2高度危害（级）最高容许浓度0.
5、11.0mg/m； 3中度危害（级）最高容许浓度1.010mg/m； 4轻度危害（级）最高容许浓度10mg/m。（二）压力容器中介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。 1-12 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、超高压四个压力等级，具体划分如下： 1低压（代号L）0.1MPap1.6MPa； 2中压（代号M）1.6MPap10MPa ；3高压（代号H）10MPap100M
6、Pa； 4超高压（代号U）p100MPa 。 1-14 容规对容积是怎样定义的？对于管壳式换热器壳程和管程、夹套容器中夹套内的容积如何计算？ 答：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。对于管壳式换热器，壳程容积为不扣除壳程内换热管等内件体积的壳程几何容积，管程容积为管箱几何容积与换热管内容积之和。对于夹套容器，夹套内的容积为扣除内容器所占体积的夹套几何容积。 1-16 多腔压力容器的类别如何划分？ 答：多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、夹套容器等）按类别高的压力腔的类别作为该多腔容器的类别，但应按每个压
7、力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各腔进行类别划定时，应根据各自腔内的设计压力、介质特性、几何容积、材料及各腔的品种分别确定各自的类别，不能将两个及其以上腔体的参数组合起来划分类别。如：有一带夹套的容器，容器内工作压力小于0.1MPa，介质毒性程度为高度危害；夹套内为120的低压饱和蒸汽，该容器应划为第一类压力容器，而不是划为第二类或第三类压力容器。1-17 容规与条例及标准有何关系？ 答：国务院发布的锅炉压力容器安全监察暂行条例（以下简称条例），属行政法规，是我国锅炉、压力容器安全监察工作的基本法规，是锅炉、压力容器安全监察工作的依据和准则。依据条例制订的压力容器安全技术监察规程（
8、以下简称容规）也属行政法规，是从安全角度对压力容器安全监督提出最基本的要求。国家标准、行业标准属民事诉讼范畴，是设计、制造压力容器产品的依据。容规是压力容器安全技术监督和管理的依据。由于安全技术监督的内容同标准的任务、性质、工作进度和角度不同，有些与标准一致，有些可能不一致，这是正常的，并不矛盾。二者无大小之分，作为产品的设计和制造单位，遵守容规和执行标准是一致的，二者不协调时，宜按高的要求执行。但作为压力容器安全监察部门，只要产品符合容规要求即可。 第二章 材 料2-1 如何选择压力容器用钢？ 答：选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）31、材料的
9、焊接性能、容器的制造工艺以及经济合理性。一般情况下，按下述原则进行选材：（1）所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板（多层容器用材除外）；（2）在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235-A、Q235-B、Q235-C、20R、16MnR等钢板；（3）所需不锈钢厚大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式；（4）不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500的耐热用钢；（5）珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，
10、应尽量减少、合并钢材的品种、规格；（6）碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合；（7）低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（8mm）的受压容器；（8）珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度350650的压力容器用耐热钢；（9）不锈钢用于介质腐蚀性较高（电化学腐蚀、化学腐蚀）、防铁离子污染或设计温度大于500或设计温度小于-100的耐热或低温用钢；（10）不含稳定化学元素且含碳量大于0.03%的奥氏体不锈钢需经焊接或400以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。 2-3 碳对钢的
11、焊接性能有何影响？其他合金元素又有何影响？ 答：钢材焊接时，焊缝热影响区被加热到Ac3以上，快速冷却后会被淬硬。钢材含碳量愈高，热影响区的硬化与脆化倾向愈大，在焊接应力作用下容易产生裂纹。钢的化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳当量，用CE表示。一般认为钢可焊性好坏的临界碳当量为0.45%。国际焊接协会推荐的碳素钢和低合金钢常用碳当量计算公式为： 焊接时，焊缝区域由于高温作用会引起晶粒长大，从而增加焊后开裂的倾向；钢中加入细化晶粒和阻碍晶粒长大的元素，如Mo、Ti、V，且以A1脱氧时，有利于改善焊接性能，而C、Ni、Mn则会增加开裂的危险。 2-6 碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，
12、应注意什么问题？为什么？ 答：GB150-1998规定，碳素钢和碳锰钢在高于425温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。因为碳素钢和碳锰钢在上述情况下，钢中的渗碳体会产生分解，Fe3C3Fe+C（石墨），而这一分解及石墨化最终会使钢中的珠光体部分或全部消失，使材料的强度及塑性均下降，而冲击值下降尤甚，钢材明显变脆，美国ASME规范对此也有同样规定。 2-7 奥氏体钢的使用温度高于525时，应注意什么问题？为什么？ 答：GB150-1998规定，奥氏体钢的使用温度高于525时，钢中含碳量应不小于0.04。这是因为奥氏体钢在使用温度高于500550时，若含碳量太低，强度及抗氧化性会显著
13、下降。因此，一般规定超低碳（C0.03）奥氏体不锈钢的使用范围，18-9型材料用到400左右，18-12-2型材料用到450左右，使用温度超过650时，国外对于304、316型材料一般要求用H级，即含碳量要稍高一些（C=0.040.1），主要也是考虑耐蚀，而且耐热及有热强性。 2-8 不锈钢复合钢板的使用范围如何确定？ 答：不锈钢复合钢板的使用范围应同时符合基材和复材使用范围的规定。 2-9 何种碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用？为什么？ 答：用于壳体厚度大于30mm的20R和16MnR、用于其它受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的20R和16MnR以及厚度大于16mm的
14、15MnVR应在正火状态下使用。这主要是考虑国内轧制设备条件限制，较厚板轧制比小，钢板内部致密度及中心组织质量稍差；另外对钢板正火处理可细化晶粒及改善组织，使钢板有较好的韧性、塑性以及较好的综合机械性能。 2-10 调质状态供货和用于多层包扎容器内筒的碳素钢和低合金钢钢板为何应逐张进行拉伸试验和夏比（V型缺口）冲击（常温或低温）试验？ 答：低合金钢经调质处理后，屈服点大大提高了，但冲击韧性不够稳定，为了正确判断综合力学性能，所以要逐张进行拉伸和冲击试验来验证。多层包扎容器内筒是一种承受高压力的设备内筒，其设计压力为10100MPa；同时高压容器往往还需要承受较高的温度和各种介质的腐蚀，操作条件
15、苛刻，故高压容器的材料验收、制造检验要求都比较高，这样才能保证高压容器的安全使用。 2-11 使用温度小于0时，用于壳体的厚度大于25mm的20R，厚度大于38mm的16MnR、15MnVR、15MnVNR及任何厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR钢板为何要以批进行夏比（V型缺口）低温冲击试验？试样为何横向取样？低温冲击功的指标是多少？ 答：因为厚度达到一定限度的20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR及任何厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR钢板，无延性转变温度可能就在-19.990之间，非常危险，但又未按低温材料对待，为避免这个问题，就要求在上述温度区间进行夏比（V型缺口）低温冲击试验以验证能否满足设计要求。由于浇铸钢锭时形成化学成份不均匀（金相上称偏析）或含有杂质，则在热轧变形后不均匀部分和杂质就顺着金属伸长方向延伸，形成所谓“流线”或纤维状组织（金相称带状组织），这时金属力学性能就表现出各向异性，即平行于流线方向（纵向）的力学性能要高于垂直于流线方向（横向）的力学性能，尤其塑性和韧性更为突出，所以制造容器钢板标准中取力学性能低的横向作为冲击值标准，以提高材料安全使用可靠性。低温冲击功的指标为：20R的AKV18J；16MnR、15 MnVR的AKV20J；15MnVNR、18M
