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1、过程装备制造与检测期末考点（昆工专用）绪论1） 压力容器的压力等级（四级）常压容器设计压力低于0.1MPa。低压容器（L）设计压力为0.11.6MPa；中压容器（M）设计压力为1.610MPa；高压容器（H）设计压力为10100MPa；超高压容器（U）设计压力高于100MPa2）压力容器的种类（四种）（1）反应容器（R）：主要用来完成介质的物理、化学反应。（2）换热容器（E） ：主要用来完成介质的热量交换。（3）分离容器（S） ：主要用来完成介质的流体压力平衡和气体净化分离。（4）贮运容器（C）：主要用来盛装生产和生活用的原料 气体、液体、液化气体等 其中球罐代号B4） 按压力制造方法分类单层
2、容器：锻造法、卷焊法、电渣重熔法、全焊肉法多层容器：热套法、层板包扎法、绕带法、绕板法1 装备制造的定期检测1.1定期检查 目的：早期发现缺陷、消除隐患、保证装备(尤其是压力容器)安全运行检测项目分类：外部检测（设备运行时）、内外部检测 （设备停运时）、全面检测1.1 .1外部检测 条件：可以在装备运行中进行目的：及时发现外部或操作工艺方面存在的不安全问题周期：一般每年不少于一次。检测项目至少包括如下诸方面： 容器外壁的防腐层、保温层是否完整无损。 容器上有无锈蚀、变形及其他外伤。 容器上的所有焊缝、法兰及其他可拆连接处和保温层有无泄漏。 容器是否按规定装设了安全装置，其选用、装设是否符合要求
3、，维护是否良好，是否超过了规定的使用期限。 容器及其连接管道的支承是否适当，有无倾斜下沉、振动、摩擦以及不能自由胀缩等不良情况。 容器的操作压力、操作温度是否在设计规定的范围内，工作介质是否符合设计的规定。1.1 .2内外部检测 条件：在容器停止运行的条件下进行目的：尽早发现容器内、外部所存在的缺陷（原始的、新生的）周期：每三年致少一次腐蚀速度控制使用寿命的设备，其间隔不应超过容器剩余寿命的一半主要检测项目： 外部检测的全部项目。 容器内壁的防护层(如涂层、镀层、堆焊层、衬里等)是否完好，有无损坏迹象。容器内壁是否存在腐蚀、磨损以及裂纹等缺陷，缺陷要进行测量大小并分析其严重程度、产生原因，确定
4、对缺陷的处理方法等。容器有无宏观局部变形或整体变形，测定变形程度。容器在操作压力和操作温度下若工作介质对容器壁的腐蚀有可能引起金属材料组对检测出缺陷容器的处理：判废 改变工艺条件继续使用消除所发现的缺陷或对有缺陷的部位进行修补，重新检查不再发现缺陷。改变容器原有的操作工艺条件，如降低使用压力，调 整使用温度采取特殊的监护措施，如设置声发射仪器监护等。缩短检测周期，注明下次检验日期。1.1.3全面检查 目的：确定其能否在设计要求的工艺条件下 继续安全运行。周期：视具体情况而定，工作介质无明显腐蚀性的容器，至少每六年进行一次。主要项目： 内外部检测的全部项目。 宏观检测发现焊接质量不良的容器，对焊
5、缝做射线或超声波探伤抽查。高压容器主螺栓(端盖与法兰的连接螺栓)全部进行表面探伤。对容器进行耐压试验。常规检测：宏观检测（直观检测、工具检测）、理化检测、无损检测（射线检测、超声波检测、表面检测）理化检测是用物理和化学的方法分别检测装备构件的母材及焊接接头的：力学性能（拉伸、压缩、疲劳试验、冲击韧性、硬度）、金相组织、化学元素含量。5 钢制压力容器的焊接焊接接头分类A类：圆筒部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有拼焊接头，嵌入式接管与壳体对接连接的接头B类：壳体部分的环向焊缝接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头C类：平盖、管板与圆筒非对接连接
6、的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，多层包扎容器层板层纵向接头D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外。焊接接头基本形式：对接接头、T形接头（包括十字接头）、角接头、搭接接头（1） 对接接头余高-产生应力集中。K-焊缝宽度C、余高e、焊趾处焊缝曲线与工件表面的夹角和转角半径r磨平余高-可以消除或减小应力集中(2)T形(十字形)接头焊缝向母材过渡部分形状变化大、过渡急，受力流线发生偏转不开坡口-通常不焊透，焊缝承载强度较低，焊缝根部的应力集中较大开坡口-保证焊透，焊缝承载强度大大，可以按对接接头强度来计算。（4）搭接
7、接头正面焊缝-角焊缝的根部A点和焊趾B点都有较大的应力集中由于搭接接头的正面焊缝与作用力偏心，承受拉应力时，作用力不在一个作用点上，产生了附加的弯曲应力。侧面焊缝既有正应力又有切应力，而且切应力沿侧面焊缝长度上的分布是不平均的正面焊缝强度高于侧面焊缝，斜向焊缝介于两者之间5.1.3组织与性能（1）反映焊接热循环曲线的特征参数a. 加热速度：焊接加热速度比热处理条件下快得多，因此焊接过程中的奥氏体均匀化、碳化物的熔解都很不充分b. 加热的最高温度tmax ：接头上某点的最高加热温度不同，组织和性能显然不同，如接近熔化区的母材晶粒严重增大。c.高温(或相变温度以上)停留时间T： T“越大越有利于均
8、匀化过程，但时间过长也可能造成晶粒长大。同时T增大，热影响区宽度将增加，这是不利的。d.冷却速度或冷却时间：过大的冷却速度不但对接头组织性能不利，甚至会加重冷裂倾向。（2）焊接接头的组织与性能定义:焊接接头由焊缝区、熔合面(截面为熔化线)、热影响和基本母材四部分组成a焊缝区金属高温液态-冷却到室温一次结晶：液态奥氏体 二次结晶：奥氏体常温组织一次结晶：液态金属沿着垂直熔合面的方向向熔池中心不断形成层状树枝柱状晶并长大。微观偏析：晶粒内部存在的成分不均匀现象宏观偏析：整个焊缝区存在的成分不均匀现象b热影响区金属正火(normalizing)：又称常化，是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素
9、体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727到912之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上3050，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。 半熔化区：焊缝与母材交界处，晶粒粗大，化学成分和组织不均匀，对焊接接头质量影响大过热区：奥氏体晶粒严重增大，冲击韧性明显降低，可能出现开裂。正火区：晶粒细，力学性能好部分相变区：组织不均匀，晶粒大小不一，力学性能不好再结晶区：消除加工硬化，性能有所改善蓝脆区：强度增加，塑性下降，组织同母材5.1.4坡口坡口表面要求：坡口表面不得有裂纹、分层、夹
10、杂等缺陷高强钢-宜采用冷加工方法加工坡口施焊前应清除坡口及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质奥氏体高合金钢坡口两侧各100mm范围内应刷涂料，以防止粘附焊接飞溅。5.1.6焊缝坡口的选择和设计设计或选择不同形式坡口的主要目的是保证焊接接头全焊透。设计或选择坡口首先要考虑的问题是被焊接材料的厚度。要注意坡口的加工方法，如I形、V形、X形等坡口，可以利用气割、等离子切割加工，而U形、双U形坡口，则需用刨边机加工。在相同条件下，不同形式的坡口，其焊接变形是不同的。例如，单面坡口比双面坡口变形大；V形坡口比U形坡口变形大等。应尽量注意减少残余焊接变形与应力。要注意焊接材料的消
11、耗量，应使焊缝的填充金属尽量少。复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。52 常用焊接方法及其焊接工艺焊接的特点优点： 接头结构合理，应力集中系数小节省金属，减轻结构本身质量 气密性好设计比较简单制造周期短、成本低、经济效益好缺点：结构刚性大，应力难以调匀局部加热，出现复杂热应力，容易产生残余应力和变形性能不均匀制造工艺对结构性能有重大影响，焊接裂纹对无损检测的可靠性要求高焊接方法：熔化焊（焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊、电渣焊、气焊）压力焊（变形焊、电阻焊、爆炸焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、锻焊）钎焊（火焰钎焊、感应钎焊）弧焊设备：弧焊变压器(交流电焊
12、机)、弧焊发电机(直流电焊机)、弧焊整流器碱性焊条：弧焊发电机(直流电焊机)、弧焊整流器酸性焊条：弧焊变压器-(交流电焊机)5.2.1 手工电弧焊5.2.1.2 焊条（1）焊条组成：由焊芯和药皮（2）焊条的型号5.2.1.3焊接规范的选择1）焊条直径焊件厚度 焊条直径焊件位置 平焊直径较大，横焊，立焊，仰焊焊件接头 T接头、搭接头选大直径焊接层数 低层用小直径（1）焊接电流焊条直径-d 焊接电流焊件位置-平焊电流较大，横焊次之，立焊再次，仰焊最小。焊接层数-低层用小电流，填充焊大电流焊接电流过大-易使焊条发红，药皮崩落和失效，致保护作用下降，产生气孔使焊缝力学性能下降焊接电流过小-电弧燃烧不稳
13、定，对工件加热不充分，易造成未焊透、未熔合、气孔、夹渣等缺陷（2）焊接电弧电压电弧电压：主要由电弧长度决定,电弧长则电弧电压高；反之电弧电压低电弧过长：则不稳定、熔深浅、熔宽增加，易产生咬边等缺陷，同时空气容易侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条、电能，效率低。电弧过短：容易粘条 要求：生产中尽量采用短弧焊接（3）焊接速度在保证焊缝熔透的情况下尽量采用较大的焊接速度U焊缝变窄，严重凹凸不平，焊缝波形变尖U 焊缝变宽，余高增加，效率低3）焊接层数厚板-采用多层焊或多层多道焊每层焊接4）焊接线能量定义：焊接时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量称为焊接线能量过大，接头性能可能不合格焊接线能量太小
14、，对一些钢种易产生裂纹5）焊接冷却时间焊接接头组织、性能影响四因素：加热速度、加热最高温度、高温停留时间、冷却速度大部分材料相变过程是在800500范围内进行的，因此在800500范围内的冷却速度快慢将直接影响着组织和性能5.2.2埋弧自动焊焊机变位设备基本形式：平台式、悬臂式、伸缩式、龙门式焊接电流对焊缝成形的影响：I，B H a（余高） 电弧电压对焊缝成形的影响：U ，B H a焊接速度对焊缝成形的影响：速度 B H5.2.3.1钨极氩弧焊（TIG）原理：氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响特点：（1）氩气具有极好的保护（2）钨极电极非常稳定（3）热源和填充丝可分别控制（4）填充丝不通电流，不产生飞溅，焊缝成型美观（5）钨极承载电流的能力较差，电流大夹钨（6）采用的氩气较贵，氩弧焊机复杂钨极的种类：纯钨极、钍钨极、铈钨极用于TIG焊的气体有三种：Ar、He 、Ar+He密度- Ar He Ar优于 He引弧- Ar 优于He 在氩气中易，电弧稳定、柔和，氦气较差同样电流和弧长- He优于 Ar （氦弧的电压明显高于氩弧，所以氦弧的温度高，发热大且集中，这是氦弧的最大特点阴极清理作用- Ar优于 He价格- Ar低 He高氩一氢混合气体- 氩气中添加氢气可提高电弧电压，从而提高电弧热功率，增加熔透能力，并有
