壓力容器相關(guān)知識(shí)探討

壓力容器相關(guān)知識(shí)探討山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院胡效東2014.07.25山東省特檢院泰安分院系列講座主要目錄1、個(gè)人簡(jiǎn)介2、壓力容器管理體系3、壓力容器分類4、壓力容器用材料5、壓力容器設(shè)計(jì)6、壓力容器制造與檢測(cè)7、壓力容器設(shè)計(jì)和制造行業(yè)發(fā)展的方向1、個(gè)人簡(jiǎn)介學(xué)歷：研究生學(xué)位：工學(xué)博士

職稱：副教授碩士生導(dǎo)師山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)研究方向：壓力容器先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；流體動(dòng)力學(xué)仿真；振動(dòng)與噪聲控制社會(huì)兼職：山東省特種設(shè)備事故調(diào)查專家

山東省特種設(shè)備協(xié)會(huì)專家組成員

聯(lián)系方式：電話機(jī)箱：huxdd@163.com1、個(gè)人簡(jiǎn)介（學(xué)習(xí)簡(jiǎn)歷）2004年9月—2007年6月山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

機(jī)電專業(yè)

博士研究生2001年9月—2004年6月山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

機(jī)電專業(yè)碩士研究生1991年9月—1995年6月華東理工大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院

化機(jī)專業(yè)

本科1、個(gè)人簡(jiǎn)介（主要研究?jī)?nèi)容與方向）主要從事過(guò)程裝備設(shè)計(jì)及制造、先進(jìn)設(shè)計(jì)方法、流體動(dòng)力學(xué)仿真等方向的教學(xué)與科研工作。主持或參與國(guó)家級(jí)、省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)，在壓力容器的分析設(shè)計(jì)、噪聲與振動(dòng)控制、專用工裝設(shè)計(jì)方面等方面做了較多的工作。獲國(guó)家專利多項(xiàng)（其中發(fā)明專利2項(xiàng)）。在國(guó)內(nèi)外期刊及國(guó)際會(huì)議上發(fā)表文章三十余篇，被SCI和EI收錄20余篇。指導(dǎo)碩士研究生10名（其中2名已畢業(yè)）。1、個(gè)人簡(jiǎn)介（主要講授課程）本

科：機(jī)械工程材料與熱處理

熱加工工藝

過(guò)程裝備制造與檢測(cè)（壓力容器）研究生：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

機(jī)械控制理論

現(xiàn)代控制工程留學(xué)生：金屬材料與熱處理

設(shè)備故障診斷1、個(gè)人簡(jiǎn)介（工作閱歷）1995年7月—1997年5月山東小鴨電器有限公司技術(shù)處科室主任1997年6月—2001年6月山東小鴨集團(tuán)技術(shù)中心科室主任2007年07月至今山東科技大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程教師2010年12月至2013年12月

山東大學(xué)材料與科學(xué)工程焊接專業(yè)博士后2、壓力容器管理體系國(guó)家法律：行政法規(guī)：部門規(guī)章安全技術(shù)規(guī)范、強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家法律暫時(shí)還沒(méi)有，人大代表已多次有提案，目前處于立法階段地位僅次于憲法，由全國(guó)人民代表大會(huì)審定，國(guó)家主席簽署發(fā)布。暫命名為“中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法”相關(guān)法律：中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法、中華人民共和國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量法、中華人民共和國(guó)商品檢驗(yàn)法、中華人民共和國(guó)勞動(dòng)法、中華人民共和國(guó)行政許可法等。行政法規(guī)國(guó)務(wù)院第373號(hào)令2003年3月發(fā)布《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，朱镕基總理簽署，2003年6月施行。國(guó)務(wù)院第５４９號(hào)令，２００９年１月發(fā)布對(duì)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的修改，溫家寶簽署，２００９年５月施行。地方性法規(guī)：省、市、自治區(qū)、直轄市及較大的市人大通過(guò)的條例，如《山東省特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》等。部門規(guī)章以特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門首長(zhǎng)簽署部分令予以公布的“辦法”、“規(guī)定”等。《特種設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督與安全監(jiān)察規(guī)定》，原國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局第13號(hào)發(fā)布?！跺仩t壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局令第14號(hào)發(fā)布，2002.７.12發(fā)布《特種設(shè)備作業(yè)人員監(jiān)督管理辦法》國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局令第70號(hào)發(fā)布，2005.1.10發(fā)布．屬于綜合性、通用性、管理性內(nèi)容較為突出的辦法、規(guī)定安全技術(shù)規(guī)范、強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)安全技術(shù)規(guī)范是指經(jīng)過(guò)規(guī)定的編制、審定程序，由部門領(lǐng)導(dǎo)授權(quán)簽署、以總局名義發(fā)布的規(guī)范性文件（規(guī)程、規(guī)則等）。如TSGR2004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，目前以TSG安全技術(shù)規(guī)范的形式頒布的文件有約70個(gè)。強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如GB150-1998,與特種設(shè)備有關(guān)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系中的地位相當(dāng)于特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范。引用標(biāo)準(zhǔn)GB150《鋼制壓力容器》GB151《管殼式換熱器》GB12337《鋼制球形儲(chǔ)罐》JB/T4710《鋼制塔式容器》JB/T4731《鋼制臥室容器》JB/T4732《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JB/T4734《鋁制焊接容器》JB/T4745《鈦制焊接容器》JB/T4755《銅制壓力容器》3壓力容器分類３.1壓力容器的劃定范圍３.2GB150的適用范圍３.3《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》管轄范圍３.4壓力容器的分類３.1壓力容器的劃定范圍３.1.1受壓元件。容器殼體、密閉元件、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)圈、外壓加強(qiáng)圈。３.1.2非受壓元件。支座及墊板、保溫圈、塔盤支承圈。３.1.3劃定范圍。GB150和容規(guī)規(guī)定了壓力容器的范圍：殼體及其連為整體的受壓零部件。（1）容器與外部管道連接；（2）接管、人孔、手孔等的承壓封頭、平蓋及其緊固件；（3）非受壓元件與受壓元件的連接焊縫；（4）直接連接在容器上的非受壓元件如支座、裙座等；（5）容器的超壓泄放裝置等。３.2GB150的適用范圍３.2.1GB150的適用范圍３.2.2GB150容器GB150容器，規(guī)定了其設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度等。３.2.3GB150不適用的各類容器設(shè)計(jì)壓力低于0.1MPa，且真空度低于0.02MPa的容器；

《移動(dòng)式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)范》管轄的容器；經(jīng)常搬運(yùn)的移動(dòng)式容器

旋轉(zhuǎn)和往復(fù)動(dòng)機(jī)械中的自成整體或作為部件的受壓氣室；核能裝置中存在中子輻射損傷失效風(fēng)險(xiǎn)的容器；

內(nèi)直徑小于150mm的容器；

搪玻璃容器和制冷空調(diào)行業(yè)中另有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的容器。適用范圍除本體外：壓力容器與外部管道或裝置焊接連接的第一道環(huán)向焊接接頭的焊接坡口、螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭、法蘭連接的第一個(gè)法蘭密封面、專用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面；壓力容器開(kāi)孔部分的承壓蓋及其緊固件；非受壓元件與壓力容器本體連接的連接焊縫本規(guī)程適用于同時(shí)具備下列條件的壓力容器：(1)最高工作壓力大于或者等于0.1MPa；(2)工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L；(3)盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。注：工作壓力：是指壓力容器在正常工作情況下，其頂部可能達(dá)到的最高壓力（表壓力）。注：容積：是指壓力容器的幾何容積，即由設(shè)計(jì)圖樣標(biāo)注的尺寸計(jì)算（不考慮制造公差）并且圓整。一般應(yīng)當(dāng)扣除永久連接在壓力容器內(nèi)部的內(nèi)件的體積。３.3《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》

管轄范圍不適用的各類容器（1）移動(dòng)式壓力容器、氣瓶、氧艙；（2）鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程適用范圍內(nèi)的余熱鍋爐；（3）正常運(yùn)行最高工作壓力小于0.1MPa的容器（包括在進(jìn)料或出料過(guò)程中需要瞬時(shí)承受壓力大于或者等于0.1MPa的容器）；（4）旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備中自成整體或者作為部件的受壓器室（如泵殼、壓縮機(jī)外殼、渦輪機(jī)外殼、液壓缸等）；（5）可拆卸墊片式板式熱交換器（包括半焊式板式熱交換器）、空冷式熱交換器、冷卻排管。３.3《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》

管轄范圍３.4壓力容器的分類３.4.1根據(jù)生產(chǎn)裝置中（化工）工藝單元過(guò)程分類３.4.2根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的作用和原理分類３.4.3根據(jù)壓力容器等級(jí)分類３.4.4根據(jù)溫度分類３.4.5根據(jù)《容規(guī)》分類３.4.6根據(jù)“壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可證”３.4.7根據(jù)“壓力容器制造許可證”３.4.8壓力容器的其他分類方法３.4.1根據(jù)生產(chǎn)裝置中（化工）工藝

單元過(guò)程分類非均相分離：液固、氣固分離。過(guò)濾器、分離器、洗滌器攪拌與混合：攪拌器混合器制冷與深度制冷：蒸發(fā)器、冷凝器、過(guò)冷器熱量傳遞：換熱器、再沸器、冷凝器、空冷器蒸發(fā)：蒸發(fā)器結(jié)晶：結(jié)晶器蒸餾：分餾塔、精餾塔；板式塔、填料塔吸收與解析：吸收塔和解析塔萃?。狠腿∷剑何剿庖簜髻|(zhì)：塔式容器干燥：干燥器化學(xué)反應(yīng)：攪拌釜、固定床、流化床貯存：貯罐、貯槽，臥式、立式、球型……３.4.2根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的作用和原理分類1）按生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用原理，分為：

反應(yīng)壓力容器（代號(hào)R）：主要用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器；

換熱壓力容器（代號(hào)E）：主要用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器；

分離壓力容器（代號(hào)S）：主要用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離的壓力容器；

儲(chǔ)存壓力容器（代號(hào)C）：主要用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器。３.4.3根據(jù)壓力容器等級(jí)分類《容規(guī)》（附件）一對(duì)壓力容器按設(shè)計(jì)壓力分類低壓L：0.1≦p<1.6MPa中壓M：

1.6≦p<10MPa高壓H：

10≦p<100MPa超高壓U：p≧100MPa根據(jù)GB150的使用范圍壓力容器：“GB150容器”常壓容器：-0.02MPa<p<0.1MPa３.4.4根據(jù)溫度分類GB150容器中，規(guī)定設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20℃的容器為低溫壓力容器。日本：<-10℃英國(guó)：<0℃德國(guó)：<-10℃３.4.5根據(jù)《容規(guī)》分類壓力容器的分類及壓力等級(jí)、品種的劃分介質(zhì)分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組，包括氣體、液化氣體或者最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。(1)第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。(2)第二組介質(zhì)：除第一組以外的介質(zhì)。介質(zhì)危害性介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過(guò)程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴(yán)重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。A1.2.1毒性程度綜合考慮毒性、最高容許濃度和職業(yè)性慢性危害等因素。極度危害：最高容許濃度小于0.1mg/m3；高度危害：最高容許濃度0.1～1.0mg/m3；中度危害：最高容許濃度0～10.0mg/m3；輕度危害：最高容許濃度大于或者等于10.0mg/m3。介質(zhì)危害性A1.2.2易爆介質(zhì)指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介質(zhì)。A1.2.3具體介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危險(xiǎn)程度的確定按照HG20660—2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》確定。HG20660沒(méi)有規(guī)定的，由壓力容器設(shè)計(jì)單位參照GB5044—1985《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》、德原則，決定介質(zhì)組別。壓力容器類別劃分方法毒性危害程度分類３.4.6根據(jù)“壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可證”類別級(jí)別品種范圍范圍備注AA1超高壓容器單層、鍛焊、多層包扎、繞帶、繞板、熱套、無(wú)縫A2第三類低、中壓容器A3球型儲(chǔ)罐A4非金屬壓力容器CC1鐵路罐車C2汽車罐車或長(zhǎng)管拖車C3罐式集裝箱DD1第一類壓力容器D2第二類低、中壓容器SAD壓力容器分析設(shè)計(jì)３.4.7根據(jù)“鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法”

３.4.8壓力容器的其他分類方法按容器主體材料有：鋼制（碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼）、鋁制、鈦制、其他有色金屬等。按結(jié)構(gòu)形式分為：?jiǎn)螌?、鍛焊、多層包扎、繞帶、繞板、熱套、無(wú)縫等。按容器截面形狀分有：圓形截面、非圓形截面。按容器主軸線方向有：立式、臥式。按容器壁厚分有：薄壁、厚壁。4

壓力容器材料４.1鋼材生產(chǎn)基本知識(shí)４.2鋼材的常用合金元素及其主要作用４.3鋼材的物理性能及其試驗(yàn)方法４.4力學(xué)性能及其試驗(yàn)方法４.5工藝性能及其試驗(yàn)方法４.6金相組織及其試驗(yàn)方法４.7金屬材料的腐蝕類型及其試驗(yàn)方法４.1鋼材生產(chǎn)基本知識(shí)轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)流程：高爐煉鐵鐵水預(yù)處理氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼爐外精煉連鑄（模鑄）鋼坯熱裝熱送（鋼錠）連軋（軋制）；電爐煉鋼的生產(chǎn)流程：電爐煉鋼爐外煉鋼連鑄（模鑄）鋼坯熱裝熱送（鋼錠）連軋（軋制）熱處理４.1.1煉鋼４.1.1煉鋼４.1.4脫氧技術(shù)４.1.5幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)鋼錠：將熔融的鋼水注入模型內(nèi)，帶鋼水凝固脫模后所得到的具有一定形狀的鑄鋼件。毛坯：用于制作某種鋼件的坯料鋼坯：用于軋（壓）制鋼材的坯料。板坯：用于軋制鋼板的坯料原軋制鋼板：由一塊（個(gè)）鋼坯或板坯（鋼錠）徑軋制而形成的一張鋼板。４.1.5幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)鋼號(hào)：鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)。用漢語(yǔ)拼音、化學(xué)符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字表示剛才產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆鑄方法及分類，強(qiáng)度等級(jí)，主要化學(xué)成分和含量等。爐號(hào)：煉鋼爐次的批號(hào)，同一爐號(hào)的鋼材具有相同的化學(xué)成分。批號(hào)：鋼廠按有關(guān)規(guī)定，將同一鋼號(hào)的鋼材組成一個(gè)供貨批次的編號(hào)。通常應(yīng)為同一鋼號(hào)、同一爐號(hào)、同一軋制和熱處理制度的鋼板為一批。4.1.5鋼材分類我國(guó)常用的鋼材分類方法有5種：按化學(xué)成分分類按品質(zhì)分類(質(zhì)量等級(jí))按冶煉方法按金相組織分類按用途分類按化學(xué)成分分類：碳素鋼和合金鋼中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼按品質(zhì)分類鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：鋼類碳素鋼合金鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.015按金相組織亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼

按退火組織分珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼

按正火組織分按用途分類工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼耐磨鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼4.1.6鋼材的熱處理熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。熱處理特點(diǎn)：熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。熱處理適用范圍：只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強(qiáng)化。4.1.6鋼材的熱處理其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等4.1.6鋼材的熱處理退火正火淬火回火調(diào)質(zhì)固溶穩(wěn)定化退火機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）→預(yù)備熱處理→機(jī)加工→最終熱處理→精加工。退火與正火工藝主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)才作為最終熱處理。熱處理時(shí)間溫度A1MSMfA冷過(guò)APBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線退

火將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝叫做退火。退火目的(1)調(diào)整硬度，便于切削加工，適合加工硬度為170-250HB。(2)改善或消除坯料在鑄造、鍛造和焊接時(shí)所產(chǎn)生的成分或組織不均勻性(3)消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。(4)細(xì)化晶粒，改善鋼中碳化物的形態(tài)和分布。（完全退火）退火退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。完全退火：主要用于亞共析鋼,Ac3+30~50℃等溫退火:亞共析鋼加熱溫度Ac3+30~50℃共析、過(guò)共析鋼加熱溫度Ac1+30~50℃球化退火:球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。加熱溫度Ac1+30-50℃低溫退火：在低于AC1點(diǎn)進(jìn)行的，主要是為消除鋼件的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，消除冷作硬化，降低硬度，又稱為去應(yīng)力退火，是壓力容器制造中常見(jiàn)的熱處理方法。正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃，共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，過(guò)共析鋼加熱到Accm+30~50℃，保溫后空冷的工藝。正火的目的⑴對(duì)于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。⑵對(duì)于過(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。⑶普通件最終熱處理。改善切削性能低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球化退火。淬火淬火：將鋼件加熱到Ac3以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，使之奧氏體化，急冷至室溫，以獲得淬硬組織的一種熱處理工藝。目的：提高鋼的強(qiáng)度和硬度；能改善某些特殊鋼的力學(xué)和化學(xué)性能。常用淬火介質(zhì)是水和油。各種淬火方法示意圖1—單液淬火法2—雙液淬火法3—分級(jí)淬火法4—等溫淬火法回火將淬硬后的鋼件加熱至AC1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后以一定的速度冷卻到室溫的熱處理工藝?；鼗鸬闹饕康模?1)消除淬火或正火產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，降低脆性，防止變形或開(kāi)裂；(2)能使淬火或正火后的淬硬組織（馬氏體、貝氏體）轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的組織，以確保得到所要求的良好綜合力學(xué)性能。(3)不同溫度回火，可以獲得不同組織和性能。通過(guò)選擇不同的回火溫度，可以調(diào)整淬火或正火后鋼件的力學(xué)性能。回火低溫回火：回火溫度，150~250℃低溫回火的目的是在保留淬火后高硬度、高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。主要處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火工件。中溫回火：回火溫度，350-500℃回火托氏體組織具有較高的彈性極限和屈服極限，并具有一定的韌性，主要用于各類彈簧的熱處理。高溫回火：回火溫度，500-650℃調(diào)質(zhì)回火索氏體組織具有良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。通常把淬火加高溫回火的熱處理工藝稱作“調(diào)質(zhì)處理”，簡(jiǎn)稱“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)廣泛用于連桿、軸、齒輪等各種重要結(jié)構(gòu)件的處理。也可作為精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。固溶和穩(wěn)定化固溶：奧氏體不銹鋼加熱到1000℃~1100℃,保溫一定時(shí)間然后快速冷卻，獲得單項(xiàng)奧氏體組織的工藝方法。處理后的不銹鋼具有一定的強(qiáng)度，很高的韌性和優(yōu)良的耐蝕性。穩(wěn)定化：將含有Ti和Nb等穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼，加熱到850℃~950℃，保溫一定時(shí)間后水冷、油冷或空冷，使穩(wěn)定化元素Ti、Nb和鋼中的碳形成TiC和NbC，提高鋼的耐晶間腐蝕等的能力。4.3力學(xué)性能及其試驗(yàn)方法4.3.1拉伸試驗(yàn)4.3.2蠕變及持久試驗(yàn)4.3.3硬度試驗(yàn)4.3.4沖擊試驗(yàn)4.3.5落錘試驗(yàn)4.3.1拉伸試驗(yàn)

低碳鋼拉伸曲線ΔLF0

脆性材料拉伸曲線4.3.1拉伸試驗(yàn)可獲得如下力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度：相應(yīng)最大力的應(yīng)力為抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。斷后伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之比的百分率。端面收縮率：斷裂后試樣橫截面積的最大縮減量與原始橫截面面積之比的百分率。4.3.2蠕變及持久試驗(yàn)蠕變是指材料在一定溫度和在恒定載荷的作用下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)形變逐漸增加的現(xiàn)象。4.3.2蠕變及持久試驗(yàn)蠕變極限和持久強(qiáng)度極限都反映材料高溫性能的重要指標(biāo)。持久強(qiáng)度極限：試樣在一定的溫度和在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，引起斷裂的最大應(yīng)力值。主要考慮破壞時(shí)的應(yīng)力。壓力容器行業(yè)：鋼材在設(shè)計(jì)溫度t時(shí)，經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)斷裂時(shí)的持久強(qiáng)度極限。4.3.3硬度試驗(yàn)布氏硬度HB洛氏硬度HRAHRBHRC維氏硬度HW4.3.4沖擊試驗(yàn)夏比沖擊試驗(yàn)：評(píng)定金屬材料韌性。1.沖擊吸收功：指材料在受到外加沖擊載荷的作用下，斷裂時(shí)所消耗能量大小的特性。2.沖擊韌性：是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。4.4工藝性能及其試驗(yàn)方法4.4.1壓力加工工藝簡(jiǎn)介4.4.2冷加工工藝性能及其試驗(yàn)方法4.4.3焊接性能4.4.1壓力加工工藝簡(jiǎn)介金屬壓力加工是利用外力作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法。主要包括：軋制拉制擠壓鍛造（鍛壓）冷、熱成型冷沖壓。其中軋制、拉制、擠壓主要用來(lái)生產(chǎn)各種斷面的型材，鋼板、鋼管。后幾種用來(lái)生產(chǎn)各種毛坯或半成品，如壓力容器的法蘭，管板。模鍛自由鍛軋制正擠壓反擠壓拉拔沖壓4.4.2冷加工工藝性能及其試驗(yàn)方法彎曲：金屬?gòu)澢囼?yàn)是一種工藝性能試驗(yàn)方法。彎曲試驗(yàn)就是按規(guī)定尺寸彎心，將試樣彎曲至規(guī)定程度，以此檢驗(yàn)金屬承受塑性變形的能力，并顯示其冶金或焊接缺陷。母材主要測(cè)定彎曲角度，觀察彎曲部分的外側(cè)，然后按照標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定對(duì)焊接接頭的彎曲試驗(yàn)是以試樣上出現(xiàn)第一條裂紋時(shí)的彎曲角度來(lái)確定的。金屬?gòu)澢囼?yàn)壓扁試驗(yàn)壓扁試驗(yàn)，是用以檢驗(yàn)金屬管壓扁到規(guī)定尺寸的變形性能，并顯示其缺陷的一種試驗(yàn)方法。在進(jìn)行壓扁試驗(yàn)時(shí)，將試樣放在兩個(gè)平行板之間，用壓力機(jī)或其他方法，均勻地壓至有關(guān)的技術(shù)條件規(guī)定的壓扁距，檢查試樣彎曲變形處，如無(wú)裂縫、裂口或焊縫開(kāi)裂，即認(rèn)為合格。試驗(yàn)焊接管時(shí)，焊縫位置應(yīng)在有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，如無(wú)規(guī)定時(shí)，則焊縫應(yīng)位于同施力方向成90°角的位置。試驗(yàn)均在常溫下進(jìn)行，但冬季不應(yīng)低于-10℃。擴(kuò)口試驗(yàn)擴(kuò)口試驗(yàn)，是檢驗(yàn)金屬管端擴(kuò)口工藝的變形性能一種方法。在進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)時(shí)，將具有一定錐度（如1：10，1：15等）的頂芯壓入金屬管試樣一端，使其均勻地?cái)U(kuò)張到有關(guān)技術(shù)條件規(guī)定的擴(kuò)口率（%），然后檢查擴(kuò)口處是否有裂紋等缺陷，以判定合格與否。4.4.3焊接性能焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。金屬材料的焊接性能：指在限定的施工條件下焊接成符合要求的構(gòu)件，并能滿足預(yù)定使用的能力。即指材料焊接加工的適用性和使用可靠性。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個(gè)因素的影響。4.4.3焊接性能焊接性的好壞主要從兩個(gè)方面來(lái)衡量。一是焊接工藝性的優(yōu)劣；二是焊接接頭在使用過(guò)程中的可靠性。一般情況下，合金的含碳量越高，其焊接性就會(huì)越差。碳當(dāng)量：把鋼材化學(xué)成分中的碳和其它合金元素的含量多少對(duì)焊后淬硬、冷裂及脆化等的影響折合成碳的相當(dāng)含量。

4.5金相組織及其試驗(yàn)方法

4.5.1鋼中常見(jiàn)的金相組織4.5.2典型鋼號(hào)的金相組織4.5.3焊接接頭的金相組織4.5.4晶粒度及夾雜物4.5.1鋼中常見(jiàn)的金相組織

1、鐵素體：是碳溶于α-Fe中的間隙固溶體。工業(yè)上使用的純鐵會(huì)有微量的碳，常溫下幾乎是100%的鐵素體組成。2、滲碳體：鐵與碳形成的化合物。是鐵的碳化物中最重要的一種。常用Fe3C化學(xué)式表示。它質(zhì)強(qiáng)而脆，是提高鋼硬度和強(qiáng)度的主要相組織之一。3、珠光體：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。根據(jù)滲碳體的形態(tài)，又可分為片狀珠光體和球狀珠光體。4、奧氏體：碳溶于γ-Fe中的間隙固溶體，面心立方格，屬鐵的同素異形體。4.5.1鋼中常見(jiàn)的金相組織5、馬氏體：過(guò)冷奧氏體快冷的產(chǎn)物，是過(guò)飽和鐵素體，由原來(lái)面心立方格變?yōu)轶w心立方格。（1）回火馬氏體即馬氏體在100℃~250℃范圍時(shí)的分解產(chǎn)物。（2）回火索氏體即馬氏體在500℃~650℃范圍時(shí)的回火產(chǎn)物，為鐵素體基體上均勻分布著的細(xì)粒狀滲碳體。6、貝氏體：過(guò)冷奧氏體在中溫區(qū)（即珠光體與馬氏體轉(zhuǎn)變之間的區(qū)域）的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。它通常由鐵素體和碳化物組成的非層片組織。時(shí)間溫度A1MSMfA冷過(guò)APBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線4.5.1鋼中常見(jiàn)的金相組織4.5.2典型鋼號(hào)的金相組織典型壓力容器用鋼的供貨狀態(tài)和其金相組織4.5.3焊接接頭的金相組織4.5.3焊接接頭的金相組織典型的對(duì)接焊接接頭主要由三個(gè)部分組成：1）焊縫：金屬結(jié)晶很自然呈柱狀晶成長(zhǎng)，且成長(zhǎng)方向垂直于焊接熔池壁2）熔合區(qū)：指焊縫與母材交接的過(guò)渡區(qū)，即熔合線處微觀顯示的母材半熔化區(qū)。區(qū)域很窄，金相觀察難以區(qū)分，但對(duì)焊接強(qiáng)度和韌性卻有很大影響，常是產(chǎn)生裂紋和脆性破壞的發(fā)源地。3）熱影響區(qū)：在焊接和切割過(guò)程中，材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和機(jī)械性能變化的區(qū)域。

焊接形成了再組織和性能上不均勻的焊接熱影響區(qū)。顯然劣于母材的部位變成為焊接接頭中最薄弱的環(huán)節(jié)。決定熱影響區(qū)的分區(qū)及特征的因素大致可分為三個(gè)方面：1）母材的冶金特征：晶粒粗細(xì)、有無(wú)再結(jié)晶、是否易淬火鋼2）母材焊前的狀態(tài)：同一種金屬材料，焊前狀態(tài)不同，焊后熱影響區(qū)的組織和性能是不同的；3）焊接方法及其工藝參數(shù)。實(shí)質(zhì)上是焊接溫度場(chǎng)和焊接熱循環(huán)特征參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的范圍大小、以及范圍內(nèi)各部位的組織和性能的影響。4.5.3焊接接頭的金相組織2、焊接熱影響區(qū)的組成壓力容器用碳素鋼和低合金鋼一般屬于不易淬火鋼，即在焊接條件下淬火傾向很小，其焊接影響大致可以分為：（1）過(guò)熱區(qū)，又稱粗晶區(qū)，降低了金屬材料的韌性，是不易淬火焊接接頭變脆的主要原因；（2）重結(jié)晶區(qū)，又稱細(xì)晶區(qū)，或正火區(qū)，加熱時(shí)鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，類似于正火組織。由于該區(qū)組織細(xì)化，故其塑性和韌性較好，甚至優(yōu)于母材。4.5.3焊接接頭的金相組織（3）不完全重結(jié)晶區(qū)，又稱不完全正火區(qū)或部分相變區(qū)。該區(qū)晶粒大小不均勻，其力學(xué)性能也不均勻。（4）再結(jié)晶區(qū)：再結(jié)晶時(shí)只有晶粒外形的變化，并沒(méi)有內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的變化。再結(jié)晶區(qū)的強(qiáng)度和硬度都低于冷作變形狀態(tài)的母材。塑性變形的熱軋鋼板或是退火狀態(tài)下的鋼板，則在熱影響區(qū)內(nèi)就不會(huì)出現(xiàn)這種再結(jié)晶現(xiàn)象，因此有明顯組織變化的熱影響區(qū)只有三部分：過(guò)熱區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完全結(jié)晶區(qū)。4.5.3焊接接頭的金相組織4.5.4晶粒度及夾雜物1、晶粒度表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。室溫下鋼材的晶粒度越小，其強(qiáng)度和韌性越高。反之，粗晶粒往往會(huì)使鋼的強(qiáng)度下降，尤其是韌性。（1）起始晶粒度：鋼加熱達(dá)到剛高于Ac3臨界點(diǎn)時(shí)，這時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時(shí)的奧氏體晶粒很小，通常稱起始晶粒度。（2）實(shí)際晶粒度：在交貨狀態(tài)下鋼材的實(shí)際晶粒大小，以及經(jīng)過(guò)不同熱處理（加熱）后，鋼材或零件體得到的實(shí)際晶粒大小。4.5.4晶粒度及夾雜物（3）本質(zhì)晶粒度。通常將鋼加熱到93010℃,保溫3-8小時(shí)，冷卻后得到金相試樣來(lái)判斷。晶粒度為1-8級(jí)的是本質(zhì)粗晶粒鋼，9-16級(jí)的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。一般常用的鋼材晶粒度分為16（1~16）級(jí)。晶粒級(jí)數(shù)越小，晶粒越粗大，晶粒度級(jí)數(shù)越大，晶粒越細(xì)小。影響鋼材實(shí)際晶粒度的因素很多：其加熱和保溫時(shí)間起著決定性作用，溫度高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，則晶粒大；另外合金元素、原始組織狀態(tài)、熱加工、熱處理等對(duì)鋼的實(shí)際晶粒度也有一定的影響。2、夾雜物（inclusion）鋼在高溫冶煉及澆鑄過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些非金屬夾雜物，即非金屬化合物。主要是一些氧化物、硫化物和硅酸鹽等。他們存在鋼中，雖含量極少，但對(duì)鋼材的性能危害不可忽視，其危害程度與夾雜物的類型、大小、數(shù)量、形態(tài)分布等有關(guān)。鋼中常見(jiàn)的內(nèi)在夾雜物分脆性?shī)A雜物（氧化物及脆性硅酸鹽）和塑性?shī)A雜物（硫化物及易變形的硅酸鹽）等。4.5.4晶粒度及夾雜物4.6金屬材料的腐蝕類型及其試驗(yàn)方法腐蝕是指金屬材料與周圍環(huán)境作用而發(fā)生的損壞和變質(zhì)。按腐蝕環(huán)境分：化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕；按作用機(jī)理分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕；按其破壞形式分為腐蝕和局部腐蝕。4.6.1均勻腐蝕均勻腐蝕（全面腐蝕）是指在整個(gè)合金材料表面上以比較均勻方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，是機(jī)械設(shè)備在實(shí)際使用中發(fā)生腐蝕失效的基本形式相貌特征：發(fā)生全面腐蝕時(shí)，材料的厚度逐漸變薄，甚至腐蝕透徹。用于估算設(shè)備的壽命：浸泡試驗(yàn)；查閱文獻(xiàn)；憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)。選用耐腐蝕材料，其耐全面腐蝕性能是耐腐蝕性最基本的性能。均勻腐蝕試驗(yàn)常用的是重量法，即將試樣置于試驗(yàn)介質(zhì)中，經(jīng)一定時(shí)間后測(cè)量其質(zhì)量變化，求出其腐蝕速度。4.6.2點(diǎn)腐蝕鈍化型金屬之所以能抗腐蝕乃是由于其表面能形成一層具有保護(hù)性的鈍化膜。這層鈍化膜遭到破壞，而又缺乏自鈍化的條件或能力，金屬就會(huì)發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在設(shè)備的某些特定點(diǎn)域，并在這些點(diǎn)域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而金屬的大部分表面仍保持鈍性的腐蝕現(xiàn)象，稱為點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕的試驗(yàn)方法主要是電化學(xué)方法和化學(xué)浸泡法。4.6.3晶間腐蝕晶粒間界是結(jié)晶方向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界域，因而，它們是金屬中各溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物沉淀析出的有利區(qū)域。這種沿著材料晶粒間界先行發(fā)生腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的局部破壞現(xiàn)象，稱為晶間腐蝕。在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕。4.6.4縫隙腐蝕在腐蝕介質(zhì)中的金屬構(gòu)件，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間存在特別小的縫隙，造成縫內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)而發(fā)生的一種局部腐蝕形態(tài)，稱為縫隙腐蝕。幾乎所有工業(yè)用金屬和合金都會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕，但具有自鈍化特性的金屬和合金對(duì)縫隙腐蝕的敏感性較高，且鈍化能力越強(qiáng)的合金則敏感性越強(qiáng)。幾乎所有的介質(zhì)都會(huì)引起這種腐蝕，但其中又以充氣的中性氯化物介質(zhì)最易發(fā)生。因此，縫隙腐蝕不可完全避免，它是比孔蝕更為普遍的一種局部腐蝕，它的發(fā)生不僅導(dǎo)致部件強(qiáng)度降低，裝配困難，而且使設(shè)備過(guò)早失效，所以應(yīng)盡量避免。4.6.4縫隙腐蝕在通用機(jī)械設(shè)備中，法蘭的連接處，與鉚釘、螺栓、墊片（尤其是橡膠墊片）、閥座、松動(dòng)的表面沉積物以及附著的海洋生物等相接觸處，還有列管換熱器脹管間隙處等，都容易發(fā)生縫隙腐蝕。即使沒(méi)有氯離子存在，也可能產(chǎn)生縫隙腐蝕。其常用的試驗(yàn)方法有：三氯化鐵化學(xué)浸泡和電化學(xué)方法兩種。4.6.5應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕的特征（三個(gè)階段）：孕育階段：逐步形成應(yīng)力腐蝕裂紋時(shí)期裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段：應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)作用下，裂紋緩慢擴(kuò)展裂紋失穩(wěn)階段：最終發(fā)生的突然斷裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的特征：拉伸應(yīng)力；特定合金和介質(zhì)的組合；一般為延遲脆性斷裂應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法抓喲可分為以下四類：1、恒變形法2、恒載荷法3、慢應(yīng)變速率法4、斷裂力學(xué)法4.6.5應(yīng)力腐蝕常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕：堿溶液；濕硫化氫；液氨；氯化物溶液預(yù)防措施：合理選擇材料；減少或消除殘余拉應(yīng)力；改善介質(zhì)條件；涂層保護(hù)；合理設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備零件在應(yīng)力（拉應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象，致使設(shè)備和零件失效，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。4.6.6其他腐蝕1、氫脆：金屬材料因吸收氫而導(dǎo)致塑性降低、性能惡化的現(xiàn)象稱為氫脆。兩種形式：1)氫氣和鋼表面的碳化合生成甲烷，引起鋼表面脫碳，使力學(xué)性能惡化；2)氫氣滲透到鋼內(nèi)部，與滲碳體反應(yīng)生成甲烷。影響因素：溫度、氫分解、時(shí)間、合金成分、應(yīng)力等。2、高溫氧化一般地講，高溫氧化是指高溫下，金屬材料與氧氣反映生成金屬氧化物的過(guò)程。廣義地講，反映氣體可以是鹵族元素、硫、碳、氮等，其反映生成的產(chǎn)物膜統(tǒng)稱為氧化膜。5、壓力容器設(shè)計(jì)5.1內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)5.2內(nèi)壓厚壁容器設(shè)計(jì)5.3外壓容器設(shè)計(jì)5.4局部分析設(shè)計(jì)5.1內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)薄壁容器D0/Di≤1.2厚壁容器D0/Di≤1.24.薄膜理論的應(yīng)用兩個(gè)基本方程：區(qū)域平衡方程微元平衡方程5.1內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)無(wú)力矩理論:薄膜應(yīng)力是只有拉（壓）應(yīng)力，沒(méi)有彎曲正應(yīng)力的一種二向應(yīng)力狀態(tài)，因而薄膜應(yīng)力又稱為“無(wú)力矩理論”。力矩理論適用的范圍：薄壁殼體；回轉(zhuǎn)殼體曲面在幾何上是軸對(duì)稱的，器壁壁厚無(wú)突變，曲率半徑連續(xù)變化，材料均勻連續(xù)且各向同性；載荷分布是軸對(duì)稱和連續(xù)的，薄膜理論不適用于有應(yīng)力集中處或存在邊緣力和邊緣彎矩的殼體邊緣處；殼體邊界應(yīng)是自由的。5.1內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)常見(jiàn)壓力容器殼體的周向和軸向應(yīng)力計(jì)算公式（1）球形殼體（2）圓筒形殼體（3）錐形殼體（4）橢球形殼體R1=∞R2=R／cosα

5.2內(nèi)壓厚壁容器設(shè)計(jì)內(nèi)壓升高，促使內(nèi)壁材料開(kāi)始屈服，形成塑性區(qū)與彈性區(qū)。厚壁圓筒在承受逐漸增加壓力的過(guò)程中，經(jīng)歷了彈性階段、筒體部分屈服階段、整體屈服階段、材料硬化、筒體過(guò)度變形，直至爆破失效階段。5.2內(nèi)壓厚壁容器設(shè)計(jì)2、自增強(qiáng)技術(shù)

由拉美方程知，壓力增加時(shí)，無(wú)限制增加壁厚只會(huì)使筒壁上應(yīng)力更趨不均。使用之前對(duì)筒體加壓處理，其壓力超過(guò)內(nèi)壁發(fā)生屈服的壓力。5.3外壓容器1、外壓圓筒

Pi－P0<02、外壓圓筒失效:壓縮屈服失效;剛度不足，失穩(wěn)破壞失穩(wěn)：承受外壓載荷的殼體，當(dāng)外載荷增大到一定數(shù)值時(shí)，殼體會(huì)突然失去原來(lái)的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋，載荷卸去后殼體不能恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象稱為外壓殼體的屈曲或失穩(wěn)。臨界壓力：殼體失穩(wěn)時(shí)所承受的相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，用Pcr表示。外壓薄壁圓柱殼彈性失穩(wěn)分析1、臨界長(zhǎng)度Lcr長(zhǎng)圓筒、短圓筒、剛性圓筒2、臨界壓力Pcr受均布周向外壓的長(zhǎng)圓筒：受均布周向外壓的短圓筒：3、影響臨界壓力的因素E，μ，容器結(jié)構(gòu)尺寸，與承受壓力P無(wú)關(guān)5.4局部分析設(shè)計(jì)除了薄膜內(nèi)力外，還考慮彎曲內(nèi)力（因中面的曲率、扭率改變而產(chǎn)生的橫向力、彎矩和扭矩），對(duì)殼體進(jìn)行應(yīng)力分析，這種理論稱為“有力矩理論”。不滿足無(wú)力矩理論應(yīng)用條件的局部區(qū)域回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析由于總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)，組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為“不連續(xù)效應(yīng)”或“邊緣效應(yīng)”。由此引起的局部應(yīng)力稱為“不連續(xù)應(yīng)力”或“邊緣應(yīng)力”。影響因素：結(jié)構(gòu)、厚度、載荷、溫度和材料

局部性：離邊緣距離X>2.5(Rt)1/2時(shí)，各內(nèi)力呈指數(shù)函數(shù)迅速衰減直至消失

自限性：塑性材料產(chǎn)生塑性變形緩解彈性約束回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析設(shè)計(jì)時(shí)處理方法靜載荷，塑性材料，作局部處理如圓弧過(guò)渡，不等厚處削薄連接等避免新的應(yīng)力集中，消除焊接殘余應(yīng)力，支座處和開(kāi)孔處應(yīng)力集中承受低溫或疲勞載荷，或是脆性材料殼體，必須加以核算局部應(yīng)力分析-分析設(shè)計(jì)JB4732-1995鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要步驟：確定設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、工作介質(zhì)、水壓試驗(yàn)壓力、氣密性實(shí)驗(yàn)壓力等；所選材料特性：許用工作溫度、許用應(yīng)力等；載荷組合系數(shù)選擇；局部應(yīng)力分布計(jì)算；應(yīng)力分類及應(yīng)力強(qiáng)度極限值計(jì)算；各類應(yīng)力強(qiáng)度的許用極限；壓力容器局部受力評(píng)定。局部應(yīng)力分析-有限元分析主要區(qū)別就是采用商業(yè)軟件，基于有限元法進(jìn)行局部分析設(shè)計(jì)計(jì)算。主要步驟包括：分析設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、工作介質(zhì)、水壓試驗(yàn)、氣壓實(shí)驗(yàn)等；在基本不影響計(jì)算效果的情況下，簡(jiǎn)化模型；劃分網(wǎng)格，盡力采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，盡量減少網(wǎng)格數(shù)量；施加約束，載荷施加；有限元計(jì)算；計(jì)算結(jié)果分析及受力評(píng)定。局部應(yīng)力分析-有限元分析（實(shí)例）實(shí)例：6壓力容器制造6.1鋼材的預(yù)處理6.2劃線6.3筒節(jié)的彎曲成型6.4封頭的成型6.5管道的彎曲6.6鉚焊6.7焊縫無(wú)損檢測(cè)6.8水壓及氣壓實(shí)驗(yàn)6.9刷漆6.1鋼材的預(yù)處理鋼材的預(yù)處理是指對(duì)鋼板、管子和型鋼等材料的凈化處理、矯形和涂保護(hù)底漆。凈化處理對(duì)象：劃線、切割、焊接加工之前的鋼板、管子和型鋼，

在和鋼材經(jīng)過(guò)切割、坡口加工、成形、焊接之后清除其表面的銹、氧化皮、油污和熔渣等。試驗(yàn)證明，除銹質(zhì)量好壞直接影響著鋼材的腐蝕速度。對(duì)焊接接頭處尤其是坡口處進(jìn)行凈化處理，清除銹、氧化物、油污等，可以保證焊接質(zhì)量?？梢蕴岣呦碌拦ば虻呐浜腺|(zhì)量。凈化處理方法：噴砂法、拋丸法、化學(xué)凈化法

噴砂法：主要用于型材（如鋼板）和設(shè)備大表面的凈化處理，效率較高但粉塵大，對(duì)人體有害，應(yīng)在封閉的噴砂室內(nèi)進(jìn)行。凈化處理拋丸法：主要特點(diǎn)是改善了勞動(dòng)條件，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，被處理材料表面質(zhì)量控制方便。凈化處理化學(xué)凈化法：金屬表面的化學(xué)凈化主要是對(duì)材料表面進(jìn)行除銹、除污物和氧化、磷化及鈍化處理，

后者即在除污物的基礎(chǔ)上根據(jù)不同材料，將清潔的金屬表面經(jīng)化學(xué)作用（氧化、磷化、鈍化處理）形成保護(hù)膜，以提高防腐能力和增加金屬與漆膜的附著力。矯形由于鋼材在運(yùn)輸、吊裝或存放過(guò)程中的不當(dāng)所產(chǎn)生的較大變形，有些制造精度要求較高的設(shè)備（如熱套式、層板色扎式高壓容器要求鋼板的變形很小），對(duì)保存較好的供貨鋼材也需要矯形，因?yàn)楣┴洉r(shí)的平面度要求有時(shí)不能滿足實(shí)際制造的要求。矯正方法有機(jī)械矯正和火焰矯正。機(jī)械矯正主要用冷矯，當(dāng)變形較大、設(shè)備能力不足時(shí)，可用熱矯。6.1.2矯形劃線是在原材料或經(jīng)初加工的坯料上劃出下料線、加工線、各種位置線和檢查線等，并打上（或?qū)懮希┍匾臉?biāo)志、符號(hào)。劃線前應(yīng)先確定坯料尺寸。坯料尺寸由零件展開(kāi)尺寸和各種加工余量組成。6.2

劃線確定零件展開(kāi)尺寸的方法如下：作圖法：用幾何制圖法將零件展開(kāi)成平面圖形。計(jì)算法：按展開(kāi)原理或壓（拉）延變形前后面積不變?cè)瓌t推導(dǎo)出計(jì)算公式。試驗(yàn)法：通過(guò)試驗(yàn)公式?jīng)Q定形狀較復(fù)雜零件的坯料，簡(jiǎn)單、方便。綜合法：對(duì)計(jì)算過(guò)于復(fù)雜的零件，可對(duì)不同部位分別采用作圖法、計(jì)算法，有時(shí)尚需用試驗(yàn)法配合驗(yàn)證。6.2

劃線6.2劃線①加工余量與尺寸線之間的關(guān)系

實(shí)際用料線尺寸=展開(kāi)尺寸-卷制伸長(zhǎng)量+焊縫收縮量-焊縫坡口間隙+邊緣加工余量切割下料線尺寸=實(shí)際用料線尺寸+切割余量+劃線公差②劃線公差

目前劃線尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各制造單位根據(jù)具體情況制定內(nèi)部要求，來(lái)保證產(chǎn)品符合國(guó)家制造標(biāo)準(zhǔn)。6.2劃線工程上把零件展開(kāi)圖畫(huà)在板料上的過(guò)程稱為號(hào)料（放樣）。

號(hào)料過(guò)程中主要注意兩個(gè)方面的問(wèn)題：

全面考慮各道工序的加工余量；考慮劃線的技術(shù)要求。加工余量

號(hào)料時(shí)還要考慮零件在全部加工工藝過(guò)程中各道工序的加工余量，如成形變形量、機(jī)加工余量、切割余量、焊接工藝余量等。6.2

劃線合理排料a.充分利用原材料、邊角余料，使材料利用率達(dá)到90%以上；b.零件排料要考慮到切割方便、可行；c.筒節(jié)下料時(shí)注意保證筒節(jié)的卷制方向應(yīng)與鋼板的軋制方向一致；d.認(rèn)真設(shè)計(jì)焊縫位置。6.2

劃線（標(biāo)記和標(biāo)記移植）在鋼板劃線時(shí)對(duì)制造受壓元件的材料應(yīng)有確認(rèn)的標(biāo)記（如打上沖眼、涂上標(biāo)號(hào)）如原有確認(rèn)標(biāo)記被截掉或材料分成幾塊，應(yīng)于切割前完成標(biāo)記移植工作，以保證材料及加工尺寸的準(zhǔn)確、清晰，而有利于后續(xù)工序順利進(jìn)行，且有利于材料的管理、待查和核準(zhǔn)。6.3筒節(jié)的彎曲成型筒節(jié)的彎卷成形是用鋼板在卷板機(jī)上彎卷而成形的。根據(jù)鋼板的材質(zhì)、厚度、彎曲半徑、卷板機(jī)的能力，實(shí)際產(chǎn)生筒節(jié)的彎卷可分為冷卷和熱卷。一、冷卷成形的特點(diǎn)1、冷卷成形通常指在室溫下的彎卷成形，不需要加熱設(shè)備，不產(chǎn)生氧化皮，操作工藝簡(jiǎn)單且方便操作，費(fèi)用低。2、鋼板彎卷的變形率與最小冷卷半徑。外側(cè)伸長(zhǎng)，內(nèi)側(cè)縮短，中性層可以認(rèn)為是長(zhǎng)度不變的。6.3筒節(jié)的彎曲成型最小冷彎半徑Rmin

筒節(jié)的半徑要大于或等于最小冷彎半徑Rmin，否則可以考慮進(jìn)行熱處理。在冷卷成形過(guò)程中隨著變形率的增大，在金屬內(nèi)部晶格發(fā)生嚴(yán)重歪扭和畸變，金屬的強(qiáng)度、硬度上升，而塑性、韌性下降，成為冷加工硬化。6.3筒節(jié)的彎曲成型二、熱卷成形的特點(diǎn)1、熱卷可防止冷加工硬化的產(chǎn)生、塑性和韌性大為提高2、應(yīng)控制合適的加熱溫度。3、應(yīng)控制適當(dāng)?shù)募訜崴俣?，在保證鋼材表里溫差不太大，膨脹均勻的前提下，加熱速度越快越好。4、熱卷需要加熱設(shè)備，費(fèi)用較大，在高溫下加工，操作麻煩，鋼板減薄嚴(yán)重。5、對(duì)于厚板或小直徑筒節(jié)通常采用熱卷。6.3筒節(jié)的彎曲成型6.4封頭的成型常用的封頭名稱、斷面形狀、類型代號(hào)及形狀參數(shù)封頭的公稱直徑6.4封頭的成型一、封頭的沖壓成形1、冷、熱沖壓條件（1）材料性能。（2）依據(jù)毛坯的厚度δ與毛坯料直徑D0之比來(lái)選擇冷、熱沖壓（參見(jiàn)表7-6）。6.4封頭的成型2、毛坯熱沖壓的加熱過(guò)程幾種常用封頭材料的加熱范圍6.4封頭的成型沖壓過(guò)程

圖7-12所示為水壓機(jī)沖壓封頭的過(guò)程。6.4封頭的成型沖壓加工后的風(fēng)頭厚度變化6.4封頭的成型c.復(fù)合鋼板封頭的沖壓特點(diǎn)（1）復(fù)合鋼板在加熱時(shí)，基層和復(fù)層金屬不同則膨脹系數(shù)不同，沖壓時(shí)必須采用壓邊圈，防止復(fù)板起皺。（2）熱沖壓復(fù)合板鋼板封頭對(duì)復(fù)層材料有影響。6.4封頭的成型二、封頭的旋壓成形1、旋壓成形的特點(diǎn)：（1）適合制造尺寸大、壁厚的大型封頭；（2）旋壓機(jī)比水壓機(jī)輕巧，相同尺寸封頭，比水壓機(jī)約輕2.5倍；（3）旋壓模具比沖壓模具簡(jiǎn)單、尺寸小、成本低；（4）工藝裝備更換時(shí)間短，占沖壓加工的1/5左右，適于單件小批生產(chǎn)；（5）封頭成形質(zhì)量好，不易產(chǎn)生減薄和折皺；（6）壓鼓機(jī)配有自動(dòng)操作系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，操作條件好。6.4封頭的成型不足：（1）冷旋壓成形后對(duì)于某些鋼材還需要進(jìn)行消除冷加工硬化的熱處理。（2）對(duì)于厚壁小直徑（小于或等于1400mm）封頭采用旋壓成形時(shí)，需在旋壓機(jī)上增加附件，比較麻煩，不如沖壓成形簡(jiǎn)單。（3）旋壓過(guò)程較慢，生產(chǎn)率低于成形。6.4封頭的成型（2）旋壓成形的方法有模旋壓法、無(wú)模旋壓法和沖旋聯(lián)合法6.4封頭的成型

三、封頭的爆炸成形

6.4封頭的成型四、封頭的制造質(zhì)量要求（1）封頭應(yīng)盡量用整塊鋼板制成，必須拼接時(shí)，焊縫數(shù)量及位置參見(jiàn)封頭的劃線技術(shù)要求。（2）封頭沖壓前應(yīng)清除鋼板毛刺，沖壓后去除內(nèi)外表面氧化皮，表面不允許有裂紋等缺陷。6.4封頭的成型6.5管道的彎曲管子彎曲的應(yīng)力分布和變形計(jì)算彎管方法管件制造的技術(shù)要求彎管彎管一.管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計(jì)算（1）應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷管壁減??；管壁變厚；變形將近似為橢圓主要影響因素：相對(duì)彎曲半徑R/dw；相對(duì)彎曲壁厚t/dw.6.5管道的彎曲6.5管道的彎曲（2）變形率要求及變形量計(jì)算

a.鋼管冷彎曲變形率要求：鋼管冷彎后，應(yīng)進(jìn)行熱處理的條件。碳鋼、低合金鋼的鋼管彎管后的外層纖維變形率不大于鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定伸長(zhǎng)率的一半，或外層材料的剩余變形率不小于10%；對(duì)有沖擊韌性要求的鋼管，最大變形率不大于5%；實(shí)際生產(chǎn)中控制管子彎曲變形率的主要方式控制管子彎曲的半徑，彎曲半徑越小，變形率越大，就越容易產(chǎn)生彎曲缺陷；生產(chǎn)中彎管的方法有冷彎和熱彎、有芯彎管和無(wú)芯彎管、手工彎管和機(jī)動(dòng)彎管，按外力作用方式又有壓(頂)彎、滾壓彎、拉彎和沖彎等。其主要目的是保證彎管的形狀、尺寸的同時(shí)，要盡量減少和防止彎管時(shí)產(chǎn)生的不同缺陷。6.5管道的彎曲6.5管道的彎曲冷彎或熱彎方法的選擇管子的尺寸規(guī)格和彎曲半徑管子材質(zhì)低碳鋼、低合金鋼可以冷彎或熱彎；合金鋼、高合金鋼應(yīng)選擇熱彎。彎管形狀較復(fù)雜，無(wú)法冷彎，可采用熱彎。不具備冷彎設(shè)備，采用熱彎。7.3.2彎管方法冷彎方法a.手動(dòng)彎管法6.5管道的彎曲（3）冷彎管的回彈計(jì)算回彈量：管子冷彎后部分彈性變形的恢復(fù)在設(shè)計(jì)扇形輪半徑時(shí)，應(yīng)比需要的彎曲半徑小些；在設(shè)計(jì)彎管的彎曲角時(shí)，應(yīng)比需要的彎曲角大些?，F(xiàn)以換熱管和U形管的設(shè)計(jì)、制造為例，簡(jiǎn)介管件制造要求1、換熱管的拼接（1）同一根換熱管，其對(duì)接焊縫不得超過(guò)一條（直管）或兩條（U形管）。（2）最短管長(zhǎng)不得小于300mm。（3）包括至少50mm直管段的U形管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫。（4）對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)不超過(guò)管子壁厚的15%，且不大于0.5mm；直線度偏差以不影響順利穿管為限。（5）對(duì)接后，應(yīng)按表7-23選取鋼球直徑對(duì)焊接接頭進(jìn)行通球檢查，以鋼球通過(guò)為合格。（6）對(duì)接焊接頭應(yīng)作焊接工藝評(píng)定。（7）對(duì)接焊接接頭應(yīng)進(jìn)行射線檢測(cè)。（8）對(duì)接后的換熱管，應(yīng)諸根做液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的兩倍。6.5管道的彎曲2、U形管的彎制（1）U形管彎管段的圓度偏差，應(yīng)不大于管子名義外徑的10%。（2）U形管不宜熱彎，否則應(yīng)征得用戶同意。（3）當(dāng)有耐應(yīng)力腐蝕要求時(shí)，彎管U形管的彎管段及至少包括150mm直管段應(yīng)進(jìn)行熱處理：碳鋼、低合金鋼管作消除應(yīng)力熱處理；奧氏體不銹鋼管可按供需雙方商定的方法進(jìn)行熱處理。另外，對(duì)于其他設(shè)備，如鍋爐的管件制造還有管子端面傾斜度、對(duì)后的彎折度、管子彎曲角度偏差、彎曲管子的平面度等要求。6.5管道的彎曲6.6焊接焊接定義：兩種或以上材料通過(guò)加壓或加溫或加壓加溫，可以加填充材料或不用，實(shí)現(xiàn)分子或原子的融合的永久連接。在化工容器與設(shè)備的制造中，焊接結(jié)構(gòu)所占比例可達(dá)90%以上，在整個(gè)工業(yè)中占45%。6.6.1焊接的特點(diǎn)焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1結(jié)構(gòu)可靠，接頭連接系數(shù)高；2與鉚接和鑄件相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單3連接厚度大，焊接最大可達(dá)300mm;4密封性好，焊接結(jié)構(gòu)對(duì)各種流體介質(zhì)都有良好的密封性5可焊接不同的材料，發(fā)揮各種材料耐腐蝕性和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)6設(shè)計(jì)靈活簡(jiǎn)單，焊接結(jié)構(gòu)可通過(guò)對(duì)接，角接，搭接等多種方法設(shè)計(jì)成任何結(jié)構(gòu)7制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，成本低6.6.1焊接的特點(diǎn)

焊接的缺點(diǎn)1焊接變形和焊接殘余應(yīng)力，多數(shù)焊接方法采用局部加熱，從而產(chǎn)生一個(gè)不均勻的溫度場(chǎng)，在一定的條件下會(huì)影響結(jié)構(gòu)的承載能力，加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。2焊接接頭的性能不均勻性，由于填充金屬和基體金屬的成分組織不同，這種不均勻性對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，尤其對(duì)斷裂行為的影響。3止裂性差，裂紋一旦擴(kuò)展就不容易制止。4焊接缺陷——?dú)饪?、裂紋、夾渣。

6.6.2焊接種類1熔化焊：指焊接過(guò)程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態(tài)。由于被焊工件是緊密貼在一起的，在溫度場(chǎng)、重力等的作用下，不加壓力，兩個(gè)工件熔化的融液會(huì)發(fā)生混合現(xiàn)象。待溫度降低后，熔化部分凝結(jié)，兩個(gè)工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。2固相焊：兩個(gè)金屬（非金屬也可以），通過(guò)表面接觸，不需要熔化過(guò)程（出現(xiàn)液相），直接達(dá)到結(jié)合。3釬焊：指用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材和填充工件接口間隙并使其與母材相互擴(kuò)散的焊接方法。焊縫分類根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》，壓力容器受壓部分焊縫分為A、B、C、D四類基本形式和特點(diǎn)對(duì)接接頭、T形（十字形）接頭、角接頭、搭接接頭常用接頭形式對(duì)接接頭搭接接頭接頭形式角接接頭T形接頭焊縫的空間位置平焊橫焊空間位置立焊仰焊全位置焊6.6.3焊接接頭的應(yīng)力集中1應(yīng)力集中的概念由于焊接的形狀和焊縫布置的特點(diǎn)，焊接接頭工作應(yīng)力的分布是不均勻的，其最大應(yīng)力比平均應(yīng)力值高，這種情況稱應(yīng)力集中。表達(dá)式：焊接接頭中存在應(yīng)力集中的影響因素

焊接工藝缺陷、冶金缺陷、夾渣、氣孔、咬邊、未焊透均會(huì)引起應(yīng)力集中、其中咬邊、未焊透較為嚴(yán)重;不合理的焊縫外形。不同焊縫形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中;接頭型式：不同接頭型式引起應(yīng)力集中不同;制造過(guò)程中的缺陷;焊接殘余應(yīng)力。電弧焊焊接接頭的應(yīng)力分布1對(duì)接接頭的應(yīng)力分布①對(duì)接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應(yīng)力分布，在焊縫與母材的過(guò)渡處引起應(yīng)力集中，最大應(yīng)力集中部位在焊趾。T字接頭（十字接頭）的應(yīng)力分布

十字接頭有熔透和未熔透兩種①未熔透的十字接頭，在焊趾和焊根處有較大的應(yīng)力集中系數(shù)，其中以焊根處為最大。②熔透的十字接頭有較小的應(yīng)力集中系數(shù)。常用角接接頭6.6.4焊縫組織和性能線能量：?jiǎn)挝缓缚p長(zhǎng)度上所接受的能量6.6.4焊縫組織和性能反應(yīng)焊接熱循環(huán)曲線的特征參數(shù)1加熱速度2加熱的最高溫度tmax3高溫停留時(shí)間TH4冷卻速度vc或冷卻時(shí)間T6.6.4焊縫組織和性能焊接接頭的組織與性能焊縫區(qū)金屬一次結(jié)晶二次結(jié)晶熱影響區(qū)金屬半熔化區(qū)正火區(qū)再結(jié)晶區(qū)藍(lán)脆區(qū)6.6.5坡口焊接坡口的選擇和設(shè)計(jì)1主要目的是保證焊接接頭全焊透2設(shè)計(jì)或選擇坡口首先要考慮被焊接材料的壁厚3主要坡口的加工方法4不同形式的坡口，焊接變形是不同的5注意施焊時(shí)的可焊到性6焊接材料的消耗量盡量少7復(fù)合鋼板的坡口過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率6.6.6常用焊接方法及其焊接工藝常用的焊接方法主要有手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)電弧焊、電渣焊、堆焊和窄間隙焊。焊接工藝評(píng)定：為驗(yàn)證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果評(píng)價(jià)。焊接工藝指導(dǎo)書(shū)：未驗(yàn)證試驗(yàn)所擬定的、經(jīng)評(píng)定合格的、用于指導(dǎo)生產(chǎn)的焊接工藝文件。手工電弧焊設(shè)備：弧焊變壓器（交流電焊機(jī)）、弧焊發(fā)電機(jī)（直流帶電焊機(jī)）和弧焊整流器；焊鉗；焊接電纜；面罩手工電弧焊選擇弧焊設(shè)備：焊條涂層、類型和被焊接頭、裝備的重要性，其次才是價(jià)格問(wèn)題。低氫鈉型焊條、重要的焊接接頭、壓力容器等裝備的焊接，選用成本比較高的直流焊機(jī)或者整流焊機(jī)。對(duì)于酸性焊條和一般的焊接結(jié)構(gòu)，通常選用交流焊機(jī)。手工電弧焊為保證焊接質(zhì)量選定的參數(shù)，稱為焊接工藝參數(shù)。主要包括焊接電流、焊接電弧電壓、焊接速度、焊接線能量、焊條直徑、多層焊的層數(shù)、焊接冷卻時(shí)間、焊接預(yù)熱溫度等。A焊條直徑。根據(jù)被焊工件的厚度來(lái)選擇。見(jiàn)表5-14，平焊對(duì)接時(shí)焊條直徑的選擇。還要考慮焊接接頭形式、焊接位置、焊接層數(shù)的影響。手工電弧焊B焊接電流、焊接電弧電壓、焊接速度焊接電流。焊接電流與焊條直徑的關(guān)系，見(jiàn)表5-15。焊接電流的選擇，首先要保證焊接質(zhì)量，其次再適當(dāng)采用較大的焊接電流，提高生產(chǎn)效率。焊接電弧電壓。焊接電弧電壓的大?。ㄒ话慵s為20~30V）主要由電弧長(zhǎng)度確定。電弧長(zhǎng)則電壓高，電弧短則電壓低。焊接速度。焊接速度影響生產(chǎn)效率，盡量采用較大的焊接速度。手工電弧焊C焊接層數(shù)。每層焊接厚度不超過(guò)5mm，手工電弧焊一次最大熔深深度約為6-8mm。焊接線能量手工電弧焊E焊接冷卻時(shí)間焊接接頭性能的影響因素：加熱速度、加熱最高溫度、高溫停留時(shí)間和冷卻速度一般低合金鋼大部分相變過(guò)程是在800—500℃范圍內(nèi)τ8/5：用以代替800—500℃的冷卻時(shí)間埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高焊接質(zhì)量好節(jié)省金屬和電能

有風(fēng)時(shí)的保護(hù)效果好勞動(dòng)條件好缺點(diǎn)：主要適用于水平位置焊接難以焊接鋁鈦等金屬適于長(zhǎng)焊縫焊接不適合薄板焊接容易焊偏埋弧自動(dòng)焊2、埋弧電焊機(jī)：分為自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊區(qū)別在于：焊接速度是操作者控制還是自動(dòng)完成焊機(jī)變位設(shè)備焊縫成形設(shè)備焊劑回收輸送設(shè)備輔助設(shè)備焊接夾具埋弧自動(dòng)焊三、焊接規(guī)范主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度焊接電流：B-熔寬H-熔深a-余高埋弧自動(dòng)焊電弧電壓：與電弧長(zhǎng)度成正比B-熔寬H-熔深a-余高鎢極氬弧焊熔化極氬弧焊CO2氣體保護(hù)焊6.6.7焊接材料的選擇JB/T4709-92《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》選擇因素：化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能、容器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用條件。要求：焊縫金屬的性能應(yīng)高于或等于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的下限或者滿足圖樣規(guī)定的技術(shù)要求。6.6.7焊接材料的選擇相同鋼號(hào)相焊的焊縫金屬1、碳素鋼、碳錳低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能，且需控制抗拉強(qiáng)度上限。2、鉻鉬低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證化學(xué)成分和力學(xué)件能，且需控制抗拉強(qiáng)度上限。3、低溫用低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能，特別應(yīng)保讓夏比(V形)低溫沖擊韌性。4、高合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能和耐腐蝕性能。5、不銹鋼復(fù)合鋼板基層的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)什能，且需控制抗拉強(qiáng)度的上限；復(fù)層的焊縫金屬應(yīng)保證耐腐蝕性能，當(dāng)有力學(xué)性能要求時(shí)還應(yīng)保證力學(xué)性能。6.6.7焊接材料的選擇不同鋼號(hào)相焊的焊縫金屬1、不同鋼號(hào)的碳素鋼、低合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能。推薦采用與強(qiáng)度級(jí)別較低的母材相匹配的焊接材料。2、碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證抗裂性能和力學(xué)性能。推薦采用鉛鎳含星較奧氏體高合金鋼母材高的焊接材料。3、焊接材料必須有產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)，并符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且滿足圖樣的技術(shù)要求，進(jìn)廠時(shí)按有關(guān)質(zhì)量保證體系規(guī)定驗(yàn)收或復(fù)驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。6.6.8金屬材料的焊接性定義某種材料在一定焊接條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠運(yùn)行工藝焊接性和使用焊接性6.6.8金屬材料的焊接性工藝焊接性：在一定焊接條件下，能否獲得組織、性能均勻一致，無(wú)缺陷的焊接接頭的能力。影響工藝焊接性的因素★材料因素★設(shè)計(jì)因素★工藝因素★使用因素6.6.8金屬材料的焊接性使用焊接性：指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度?！锪W(xué)性能★低溫韌性★抗脆性斷裂性能★高溫蠕變★疲勞性能★持久強(qiáng)度★抗腐蝕性能★……6.6.8金屬材料的焊接性焊縫的研究方法實(shí)際焊接法模擬焊接法理論估算法目的評(píng)定金屬材料的焊接性研制開(kāi)發(fā)新型的焊接材料擬定產(chǎn)品的焊接工藝6.6.8金屬材料的焊接性碳當(dāng)量：把鋼材化學(xué)成分中的碳和其他合金元素的含量多少對(duì)焊后淬硬、冷裂及脆化的影響折合成碳的相當(dāng)含量。目的：評(píng)價(jià)低合金鋼冷裂紋敏感性國(guó)際焊接協(xié)會(huì)推薦Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15美國(guó)焊接學(xué)會(huì)（AWS）推薦Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+(Cu/13+P/2)

日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS和西歐標(biāo)準(zhǔn)WES推薦Ceq=C＋Mn/6＋Si/24＋Ni/40＋Cr/5＋Mo/4＋V/14Ceq越小，焊接性越好6.6.8金屬材料的焊接性6.6.9鋼的焊接一、碳鋼分類：按含碳量分類：低碳鋼C≤0.25%；

中碳鋼0.25%<C≤0.60；高碳鋼C>0.60%按冶煉方法分類：平爐煉鋼、轉(zhuǎn)爐鋼按脫氧程度分類：沸騰鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼。按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、耐熱鋼按鋼中的有害元素分：6.6.9鋼的焊接1、低碳鋼焊接特性：低碳鋼焊接性優(yōu)良，含碳量低，錳、硅含量低，焊接接頭塑性和沖擊韌性好。低碳鋼焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：被焊接材料和焊接材料是否合格焊接線能量不能太大；一般不需預(yù)熱，但是剛性大的焊接結(jié)構(gòu)需要考慮預(yù)熱。6.6.9

鋼的焊接中碳鋼的焊接注意事項(xiàng)大多數(shù)情況下需要預(yù)熱和控制層間溫度，以減低冷卻速度，防止產(chǎn)生馬氏體組織；焊后最好立即進(jìn)行消除殘余應(yīng)力處理，特別是厚大件；如不熱處理，也應(yīng)該采用后熱處理，使氫擴(kuò)散；焊接沸騰鋼時(shí)，注意向焊縫過(guò)渡錳、硅、鋁等脫氧元素。應(yīng)選用低氫焊接材料6.6.9鋼的焊接高碳鋼焊接含碳量大于0.6%，高碳結(jié)構(gòu)鋼、高碳工具鋼、高彈碳素鋼容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體注意事項(xiàng)：焊前應(yīng)先退火焊接材料通常不用高碳鋼采用結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)必須預(yù)熱，250~350℃焊后工件應(yīng)立即送入650℃的爐中保溫，進(jìn)行消除殘余應(yīng)力熱處理6.6.9

鋼的焊接一、高強(qiáng)鋼的焊接1、屈服強(qiáng)度在400MPa以下的低合金鋼在碳素鋼基礎(chǔ)上加上一定量合金元素的合金鋼，合金元素的含量不超過(guò)5%，廣泛應(yīng)用于壓力容器、橋梁、船舶、飛機(jī)等特性：強(qiáng)度高、塑性好、韌性好16Mn:熱軋或正火，綜合性能、焊接性及加工工藝性能均優(yōu)于普通碳素鋼6.6.9

鋼的焊接6.6.9鋼的焊接2屈服強(qiáng)度為500MPa的低合金鋼，典型的為18MnMoNb鋼用途：中溫、中高壓、厚壁壓力容器較好的綜合力學(xué)性能供貨狀態(tài)：正火+回火狀態(tài)，板厚特別大的采用調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨注意事項(xiàng)：應(yīng)采取預(yù)熱措施，150~180℃可以手工電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊焊接線能量適當(dāng)大些焊后進(jìn)行熱處理6.6.9鋼的焊接二、低溫用鋼的焊接要求：在使用溫度下具有足夠的韌性及抵抗脆性破壞的能力。一般通過(guò)合金元素的固溶強(qiáng)化細(xì)化晶粒，并通過(guò)正火、回火處理細(xì)化晶粒、均化組織，從而獲得良好的低溫性能。低溫用鋼的焊接較低的淬硬和冷裂傾向，焊接性能好6.6.9

鋼的焊接一、奧氏體鋼

顯微組織：奧氏體成分：高鉻不銹鋼+適量的Ni典型鋼種：18-8鋼0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti25-20鋼2Cr25Ni20Si24Cr25Ni2025-35鋼0Cr21Ni324Cr25Ni35焊接接頭的晶間腐蝕區(qū)焊縫區(qū)腐蝕冶金措施：焊縫金屬超低碳或含有足夠的穩(wěn)定化元素鈮調(diào)整焊縫化學(xué)成分獲得一定數(shù)量的鐵素體工藝措施：選用適當(dāng)?shù)暮附臃椒üに噮?shù)方面操作方面：盡量采用窄焊縫，多道多層焊焊接區(qū)快速冷卻，焊縫背面可用純銅墊固溶處理：T＝1050-1150℃穩(wěn)定化退火處理：T＝850-900℃＋2h焊接工藝要點(diǎn)焊接方法的選擇焊接材料的選擇操作工藝采用小電流焊接盡量避免重復(fù)加熱電弧要短避免在焊件或焊縫上引弧控制焊接工藝穩(wěn)定以保證焊縫成分穩(wěn)定

6.6.10異種金屬的焊接6.6.10

異種金屬的焊接6.7焊縫的無(wú)損檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)以不損害被檢驗(yàn)對(duì)象的使用性能為前提，應(yīng)用多種物理原理和化學(xué)現(xiàn)象對(duì)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有效地檢驗(yàn)和測(cè)試，借以評(píng)價(jià)它們的連續(xù)性、完整性、安全可靠性及某些物理性能。包括探測(cè)材料或構(gòu)件中是否有缺陷，并對(duì)缺陷的形狀、大小、方位、取向、分朽和內(nèi)合物等倩況進(jìn)行判斷；還能提供組織分布、應(yīng)力狀態(tài)以及某些機(jī)械和物理量等信息。質(zhì)量管理：無(wú)損檢測(cè)的主要目的之一就是對(duì)非連續(xù)加工或連續(xù)加工的原材料、零部件提供實(shí)時(shí)的的質(zhì)量控制。在役檢測(cè)：及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響裝置或構(gòu)件繼續(xù)安全運(yùn)行的隱患，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的早期隱患及其發(fā)展程度，在確定其方位、尺寸、形狀、取向和性質(zhì)的基礎(chǔ)上，還要對(duì)裝置或構(gòu)件能否繼續(xù)使用機(jī)器安全運(yùn)行壽命進(jìn)行評(píng)估。質(zhì)量鑒定：對(duì)于制成品在進(jìn)行組裝或投入使用之前，應(yīng)進(jìn)行最終檢驗(yàn)，此即為質(zhì)量鑒定。無(wú)損檢測(cè)的目的無(wú)損檢測(cè)的選用各種無(wú)損檢測(cè)方法有70多種，最常用的有射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)等五種。其他還有聲發(fā)射檢測(cè)、紅外線檢測(cè)和聲振檢測(cè)等選擇不用的檢測(cè)方法，主要基于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面的考慮。６.7.1射線探傷射線產(chǎn)生射線性質(zhì)射線探傷的原理和準(zhǔn)備焊縫射線透照缺陷等級(jí)評(píng)定缺陷評(píng)定步驟射線的產(chǎn)生X射線主要有X射線管產(chǎn)生，在真空玻璃外殼內(nèi)的陰極（燈絲）和陽(yáng)極（靶面）之間加上幾十至幾百千伏電壓，被加熱的燈絲放出電子在高電壓電場(chǎng)作用下，以極高的速度撞擊到靶面，產(chǎn)生大量熱量和少量X射線能量。γ射線是由放射性同位素的核反應(yīng)、核衰變或裂變放射出的。常用的60Co、192Ir(銥)等。γ射線的產(chǎn)生X射線、Υ射線同是電磁波，后者波長(zhǎng)短、能量高、穿透能力大。兩者性質(zhì)相似。X射線的主要性質(zhì)如下：不可見(jiàn)，直線傳播不帶電，不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)影響能穿透可見(jiàn)光不能透過(guò)的物質(zhì)，如金屬材料與光波相同，有反射、折射和干涉現(xiàn)象能被傳播物質(zhì)衰減能使氣體電離能使照相膠片感光，使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光作用能產(chǎn)生生物效應(yīng)，傷害、殺死生命細(xì)胞射線的性質(zhì)射線檢測(cè)的原理和準(zhǔn)備X射線檢測(cè)原理：當(dāng)射線通過(guò)被檢物體時(shí)，有缺陷部位（如氣孔、非金屬夾雜等）與無(wú)缺陷部位對(duì)射線吸收能力不同一般情況是透過(guò)有缺陷部位的射線強(qiáng)度高于無(wú)缺陷部位的射線強(qiáng)度因而可以通過(guò)檢測(cè)透過(guò)被檢物體后的射線強(qiáng)度的差異，來(lái)判斷被檢物體中是否有缺陷存在。射線檢測(cè)的原理和準(zhǔn)備d:有效焦點(diǎn)尺寸L1:射線源到工件上表面的距離L2:膠片至工件上表面的距離δ:被檢工件在透照方向上的厚度(在此條件下，為工件厚度)F：焦點(diǎn)至膠片距離，焦距，F(xiàn)=L1+L2J0:射線原有強(qiáng)度Jδ:透過(guò)工件射線強(qiáng)度Jx:透過(guò)缺陷的強(qiáng)度X射線檢測(cè)原理：底片的保存在低溫、低潮濕環(huán)境，避免與有害腐蝕介質(zhì)接觸避免人為缺陷產(chǎn)生射線透照質(zhì)量等級(jí)根據(jù)JB4730《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》分為三類：A級(jí)（普通級(jí)）：不重要位置AB級(jí)（較高級(jí)）：較重要位置，鍋爐一般采用AB級(jí)B級(jí)（高級(jí)）：重要位置射線檢測(cè)的原理和準(zhǔn)備射線檢測(cè)的幾何條件射線檢測(cè)的原理和準(zhǔn)備ug：幾何不清晰度d：有效焦點(diǎn)尺寸L1：射線源到工件上表面的距離L2：膠片至工件上表面的距離δ：被檢工件在透照方向上的厚度(在此條件下，為工件厚度)