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1、第4章 压力容器制造及检修,第1节 压力容器制造工序,1.1 工艺过程,一、板焊结构压力容器制造,板焊结构压力容器应用十分广泛，适用于各类型的压力容器,图4-1 板焊结构压力容器制造的基本工艺,1.1 工艺过程,一、板焊结构压力容器制造,1.加工成型,成形工艺主要有冲压、卷制、弯曲和旋压等。,2.装配与焊接,容器焊接顺序是先焊筒节纵缝，焊好后校圆，再组装焊接环缝。,1.1 工艺过程,二、锻焊压力容器制造,锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件或零件毛坯的方法。,图4-2 锻造结构压力容器制造的基本工艺,1.2 制造质量控制,一、锅炉压力容器制造管理的一般规定,为了确保制造质量，
2、锅炉和压力容器应由有制造许可证的专业单位制造。 必须按照有关规定，严格执行原材料验收制度、工艺管理制度和产品质量检验制度，保证产品的质量,不合格的产品不准出厂。 锅炉、压力容器的新产品，必须经过试制和鉴定，才准批量生产。 锅炉压力容器承压部件的焊接必须由经过考试合格的焊工施焊。等等,1.2 制造质量控制,二、工艺要求与合格标准,1.加工成形与組装,（1）一般要求：,材料入厂验收及检查； 坡口面应经过检查，不允许有裂纹、分层、夹渣等缺陷； 筒节、封头等经冷热加工成形后的最小壁厚不得小于图纸规定的、包括腐蚀裕量在内的计算壁厚。 等等,1.2 制造质量控制,二、工艺要求与合格标准,1.加工成形与組装
3、,（2）简身成形组装允许偏差：详见表,2.焊接,（1）焊工：,焊工必须按照焊接工艺规程的规定进行焊接，并在自己所焊承压部件上打钢印，对焊接质量负责。,1.2 制造质量控制,二、工艺要求与合格标准,（2）焊接工艺：,锅炉、压力容器的焊接规范参数及其他工艺要求体现在焊接工艺规程中，焊接工艺规程应根据图纸技术要求以及经评定合格的焊接工艺制定。,1.2 制造质量控制,二、工艺要求与合格标准,（3）焊缝表面质量要求：,焊缝的外形尺寸应符合图纸和技术标准的规定，焊缝与母材应圆滑过渡。 焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷。 锅筒及合金钢容器的焊缝不允许存在咬边缺陷,发现有任何咬边都必须进行
4、磨光修补，修磨部位的厚度不应小于母材的厚度。 焊缝两侧的熔渣和飞溅金属应清除干净。,1.2 制造质量控制,二、工艺要求与合格标准,（4）焊缝返修：,焊缝经过宏观检查或无损检测发现有不允许的缺陷时，可以进行修补。 对存在不允许缺陷的焊缝，修补前要先研究产生缺陷的原因，以便在补焊时采取相应的对策。,1.2 制造质量控制,三、压力容器制造监督管理,压力容器的制造必须符合固定式压力容器安全技术监察规程、钢制压力容器、压力容器安全技术监察规程等国家强制标准和安全技术规范的要求。,1.2 制造质量控制,三、压力容器制造监督管理,表4-2 压力容器制造许可证的级别划分和许可范围,注：球壳板制造项目含直径大于
5、等于1800的各类型封头。,第4章 压力容器制造及检修,第节 压力容器的焊接,2.1 常用的焊接方法,一、焊条电弧焊 是利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化的一种焊接方式。,焊条电弧焊示意,2.1 常用的焊接方法,二、埋弧焊 埋弧焊是以一个（或多个）金属裸电极与工件之间形成的电弧，电弧在焊剂。,埋弧自动焊示意,1焊件；2焊剂；3焊剂漏斗； 4导电嘴；5焊丝送进轮；6焊丝盘；7电控箱；8焊接电源；9焊缝； 10渣壳；11引出板,2.1 常用的焊接方法,二、埋弧焊,特点：焊缝的化学成分较稳定。 焊接接头具有良好的综合力学性能。 焊缝光滑、美观。 适合厚度较大构件的焊接。 减少金属和电能
6、的损耗。 易实现自动化、机械化操作，劳动 强度低，操作简单，生产率高。,2.1 常用的焊接方法,三、氩弧焊 氩弧焊是利用氩气作保护气体的保护电弧焊,氩弧焊示意,1喷嘴；2焊丝或电极； 3氩气流；4电弧；5熔池；6焊缝；7焊件； 8送丝辊轮；9送丝电机；10填充焊丝,2.1 常用的焊接方法,三、氩弧焊,特点：应用氩气隔绝大气，防止了氧、氮、氢等气体对电弧及熔池的影响，被焊金属及焊丝的元素不易烧损； 氩气流对电弧有压缩作用，故热量较集中；由于氩气对近缝区的冷却，可使热影响区变窄，焊件变形量减小； 明弧焊接且电弧稳定，施焊方便；焊接时可不用焊剂，焊缝表面无熔渣，成形美观； 焊接接头组织致密，综合力学
7、性能较好；在焊接不锈钢时，焊缝的耐腐蚀性特别是抗晶间腐蚀性能较好。,2.1 常用的焊接方法,四、二氧化碳气体保护焊 二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳作为保护气体的气体保护电弧焊。,二氧化碳气体保护焊示意,1焊丝；2喷嘴；3电弧；4 气流；5熔池：6焊缝；7焊件,2.1 常用的焊接方法,四、二氧化碳气体保护焊,特点：焊接熔池与大气隔绝； 明弧，可见度好，便于对中，操作方便，可进行全位置焊接； 电弧在气流的压缩下使热量集中，熔池的体积较小，热影响区窄，焊件焊后的变形小； 电弧的穿透能力强，熔深较大，对接焊件可减少焊接层数。角焊缝的焊脚尺寸也可以相应的减小； 焊后无焊接熔渣，所以在多层焊时就无需中间
8、清渣； 焊丝自动送进，容易实现机械化操作，生产率高； 二氧化碳气体的价格便宜，电能的消耗也少，成本低。,2.1 常用的焊接方法,五、等离子弧焊 等离子弧焊接是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行熔焊的方法。,2.1 常用的焊接方法,五、等离子弧焊,（a）穿透法等离子弧焊接 1电极；2离子气；3冷却水； 4保沪气；5等离子弧，6焊件,（b）微束等离子弧焊接 1电极，2喷嘴；3等离子弧； 4维弧；5垫板；6焊件；7压板,2.1 常用的焊接方法,六、电渣焊,1电极（焊丝）；2渣池；3金属熔池；4焊缝；5焊件；6冷却水管； 7冷却滑块；8高温锥体（熔滴）,电渣焊示意,2.2 焊
9、缝与焊接接头,焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分。在熔化焊范围内，焊缝分为对接焊缝、角焊缝、槽焊缝、塞焊缝和端接焊缝 5种形式。 焊接接头则是由两个或两个以上零件用焊接组合或已经焊合的接点，分为对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、塞焊搭接接头、槽焊接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头 12种形式。,2.2 焊缝与焊接接头,坡口的形式主要有V形坡口、单边V形坡口、双边V形坡口、单U形坡口、双U形坡口、J形坡口、K形坡口和X形坡口等。,2.2 焊缝与焊接接头,坡口、焊缝与焊接接头形式,2.2 焊缝与焊接接头,坡口、焊缝与焊接接头形式,2.2 焊缝与焊接接头,坡口
10、、焊缝与焊接接头形式,2.2 焊缝与焊接接头,一、焊接接头的组成,以对接接头对接焊缝为例，焊接接头组成包括：焊缝、熔合区和热影响区三部分。,焊接接头示意,2.2 焊缝与焊接接头,二、焊接接头的组织,焊接接头中焊缝金属是高温液态冷却至常温固态的。,（1）焊缝：,（2）热影响区：,热影响区各部分组织分布,1过热区；2正火区；3不完全重结晶区；4未发生组织变化区；5淬火区； 6不完全淬火区；7回火区,2.2 焊缝与焊接接头,二、焊接接头的组织,是焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。 在这个区域内，化学成分十分不均匀，从而表现在性能上也必然是不均匀的。,（3）熔合区：,2.3 焊
11、接剩余应力与变形,一、焊接剩余应力,（1）焊接剩余应力的分类,2.3 焊接剩余应力与变形,一、焊接剩余应力,（2）焊接剩余应力的性质,相互平衡性。 遵循应力叠加原理。 有“应力重分布”现象。 没有明显的外观表现。,（3）影响焊接剩余应力的因素,材料的性质。 焊接工艺条件。 焊件拘束度。,2.3 焊接剩余应力与变形,二、焊接变形,（1）焊接变形的分类,焊接变形可分为整体变形和局部变形。,（2）影响焊接变形的因素,影响焊接变形的因素主要有线能量、板厚、根部间隙或坡口等。,2.4 焊接质量控制方法,一、设计方面,（1）尽量减少焊缝的数量和尺寸,（2）避免焊缝密集与交叉,（a）用交错横焊缝（先焊）与连
12、续纵焊缝（后焊）拼焊,（b）用横焊缝连接两平板，再用连接加强肋，肋板需在横焊缝位置处开出切口以避免焊缝,避免焊缝交叉的措施,2.4 焊接质量控制方法,一、设计方面,（3）采用尽可能小的厚板,（4）避免复杂的多构件连接,二、材料方面,材料因素对于焊接剩余应力与焊接变形的影响，主要按材料特征值，如熔化温度、热扩散率、热膨胀系数、弹性模量、屈服极限来作出比较性评定，评定时不考虑它们与温度的相关性。,2.4 焊接质量控制方法,三、工艺方面,（1）采用合理的焊接顺序和方向,（2）厚壁构件采用多层焊,（3）长焊缝采用分段退焊,（4）预热,（5）焊接能量参数,是指焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊接能量参数选
13、择受焊接材料和焊接方法等因素的影响。,2.4 焊接质量控制方法,三、工艺方面,（6）机械方法,用反变形法和加热反应区法降低焊接剩余应力。,（7）消除应力处理方法,热处理。 温差拉伸法即低温消除应力。 拉力载荷法亦称机械拉伸法，或称超载拉伸法。 爆炸冲击法。 振动法。,2.5 焊接性能评定,（1）焊接性能试验,金属材料的焊接性能是指在限定的条件下，焊接成符合设计要求的焊接接头，并满足各种使用要求，是针对钢材是否可焊和如何焊接问题进行的试验。,中国压力容器的焊接工艺评定已制定了标准，即JB 4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定。,（2）焊接工艺评定,2.5 焊接性能评定,（3）焊接工艺规程,
14、焊接工艺规程是指导焊接生产的指令性工艺文件。焊工应根据焊接工艺规程所要求的焊接条件、焊接材料、焊接参数进行施焊。,中国有关技术规程提出了在焊接产品的同时，应按要求制作见证件，即产品试板。,（4）产品焊接试板,第4章 压力容器制造及检修,第节 缺陷检测技术,3.1 无损检测,一、概述,1.无损检测的定义与分类,定义：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。 发展过程中出现过三个名称，即：无损探伤（Non-destructive Inspection）、无损检测（Non-destructive Testing
15、）、无损评价（Non-destructive Evaluation）。,3.1 无损检测,一、概述,3.1 无损检测,一、概述,3.1 无损检测,一、概述,2.无损检测的应用特点,（1）无损检测要与破坏性检测相配合,（2）正确选用实施无损检测的时机,在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。,（4）综合应用各种无损检测方法,（3）正确选用最适当的无损检测方法,3.1 无损检测,一、概述,3.压力容器无损检测标准,压力容器无损检测现行标准是JB 4730-2005,3.1 无损检测,二、射线检测,1.射线及其特性,射线是一种电磁波，它与无线电波、红外线、可见光、紫外线
16、等本质相同，具有相同的传播速度，但频率与波长则不同，射线的波长短、频率高，因此它有许多与可见光不同的性质。,2.射线产生,（1）X射线 X射线是由一种特制的X射线管产生的,3.1 无损检测,二、射线检测,X射线管的原理,3.1 无损检测,二、射线检测,（）射线,射线和X射线从本质上和性质上并没有区别，只是其产生方式有所不同。,3.射线检测的基本原理,射线检测的基本原理是利用强度均匀的X射线和 射线照射工件，使照相胶片感光。,4.射线检测技术,射线检测技术分为三级：A级、AB级和B级。,3.1 无损检测,二、射线检测,5.射线透照方式,透照方式分为纵缝透照法、环缝外透法、环缝内透法、双壁单影法和双壁双影法五种,3.1 无损检测,二、射线检测,5.射线透照方式,3.1 无损检测,二、射线检测,6.射线检测方法的适用范围,射线检测能确定缺陷平面投影的位置、大小，可获得缺
