無損檢測相關(guān)知識

第一章金屬材料及熱處理根本知識概述：金屬材料是制造特種設(shè)備最常用的材料，因此了解和掌握金屬材料性能是十分必要的，通常所指的金屬材料性能是指金屬材料的使用性能和工藝性能。使用性能：為了保證零部件、設(shè)備、結(jié)構(gòu)能正常工作所應(yīng)具備的性能。力學(xué)性能：強度、硬度、塑性、韌性、持久強度、蠕變極限等物理性能：密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性等化學(xué)性能：耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性工藝性能：制造過程中適應(yīng)各種冷熱加工工藝的性能。熱加工：鑄造、焊接、熱處理冷加工：壓力加工、切削加工。材料力學(xué)的根本知識1.金屬材料在加工和使過程中的根本特征⑴都要承受不同形式外力的作用；⑵都會產(chǎn)生抵抗這些外力作用的能力〔這種能力稱為材料的力學(xué)性能如σs、HB、αk、δ5等〕直至能力消失而發(fā)生變形以至斷裂破壞；力學(xué)性能：材料在外力作用下表現(xiàn)出的性能，如強度、硬度、塑性、韌性、持久強度、蠕變極限等應(yīng)力與應(yīng)變⑴內(nèi)力：是指材料內(nèi)部各局部之間的相互作用的力，在未受外力作用時，材料內(nèi)部相互平衡并保持其固有的形狀。當受到外力時，這種固有的平衡被打破，相互之間作用力會改變，材料會發(fā)生形變，這是由于材料在外力作用下產(chǎn)生的附加內(nèi)力的結(jié)果，通常簡稱它為內(nèi)力。⑵應(yīng)變與應(yīng)力：物體在外力作用下，其形狀尺寸所發(fā)生的相對改變稱為應(yīng)變；物體在外力作用下而變形時，其內(nèi)部任一截面單位面積上的內(nèi)力大小通常稱為應(yīng)力；方向垂直于截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力。強度⑴定義：金屬的強度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力，材料強度可以通過拉伸試驗測出。⑵金屬材料拉伸試驗①彈性階段：此階段內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比〔即材料符合虎克定律〕，該段稱為彈性階段。該段中應(yīng)力的最高值所對應(yīng)的應(yīng)變值eノ，稱為比例極限σp。②屈服階段：此階段外加應(yīng)力不再增加而應(yīng)變?nèi)栽诔掷m(xù)增加〔主要是塑性變形〕，材料已失去抵抗繼續(xù)變形的能力，此時的應(yīng)力稱為屈服極限或曰屈服強度σb。假設(shè)以材料塑性伸長％作為屈服極限，那么其屈服強度用σ表示。③強化階段：當變形超過屈服階段，材料又恢復(fù)了對繼續(xù)變形的抵抗能力，為使材料繼續(xù)變形必須增加應(yīng)力值，這種現(xiàn)象稱為加工硬化現(xiàn)象，或曰強化階段。④頸縮階段：當外加應(yīng)力到達材料抗拉強度σs后，試件某一局部開始變細，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象稱之頸縮階段。⑶應(yīng)用：抗拉強度σb、屈服強度σs是評價材料性能〔強度〕的兩個主要指標。一般特種設(shè)備金屬材料構(gòu)件都是在彈性狀態(tài)下工作的，不允許發(fā)生塑性變形，所以在特種設(shè)備設(shè)計中都選擇了適當?shù)钠桨蚕禂?shù)來保證。一般設(shè)計假設(shè)以抗拉強度σb作為指標時，鍋爐標準規(guī)定平安系數(shù)Nb＝，壓力容器標準規(guī)定平安系數(shù)Nb＝；假設(shè)采用屈服強度σs作為指標時，鍋爐標準規(guī)定平安系數(shù)Ns＝，壓力容器標準規(guī)定平安系數(shù)Ns＝。塑性⑴定義：塑性是指材料在載荷作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。⑵評定與計算：材料塑性的指標通常用伸長率δ和斷面收縮率ψ，伸長率可用右式確定：δ＝［〔L1－L0〕/L0］×100％；L0—試件原標距長度，L1—拉斷后試件標距長度。斷面收縮率可用右式確定：ψ＝［〔A0－A1〕/A0］×100％式中：A0－試件原來截面積，A1－拉斷后試件頸縮處的截面積⑶應(yīng)用：鍋爐壓力容器對材料塑性要求是有一定限度的，并不是越大越好，應(yīng)合理選擇。單純追求塑性會限制材料的使用能力，造成材料的極大浪費。硬度⑴定義：是指材料抵抗局部塑性變形或外表損傷的能力。⑵工程上常用硬度試驗方法：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、維氏硬度HV、里氏硬度HL。⑶應(yīng)用：HB主要用于測定硬度較低的材料，如退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼材。HR主要用于測定硬度較高的材料，其中HRB測定同HB，HRA和HRC用于測定淬火鋼、硬質(zhì)合金、滲碳層等。HV主要用于測定金屬外表硬度，如測定金相組織中不同區(qū)域的硬度，測定焊縫不同區(qū)域的硬度。HL主要用于現(xiàn)場構(gòu)件材料外表硬度的測定，測后可以直接讀出硬度值，并能及時轉(zhuǎn)換為布、洛、維等各種硬度值。沖擊韌性⑴定義：是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性。⑵試驗：通常是在擺式?jīng)_擊試驗機上測定的。沖擊韌性αKv〔αku〕＝Ak／SN。⑶應(yīng)用：材料沖擊韌性的上下，取決于材料有無迅速塑性變形的能力，沖擊韌性高的一般都有較高的塑性，但塑性較高的材料卻不一定都有較高的沖擊韌性。沖擊韌性是對材料的化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、內(nèi)部缺陷以及試驗溫度等比擬敏感的一個質(zhì)量指標，同時也是衡量材料脆性轉(zhuǎn)變和斷裂特性的重要指標。金屬學(xué)與熱處理根本知識金屬的晶體結(jié)構(gòu)⑴定義：內(nèi)部原子呈規(guī)那么排列的物質(zhì)稱為晶體，原子的排列方式稱為晶體結(jié)構(gòu)。⑵晶體結(jié)構(gòu)種類：有體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，實際使用的金屬是由許多晶粒組成的，又叫多晶體。⑶應(yīng)用：金屬材料在冶煉過程中是由高溫的液態(tài)金屬冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬的結(jié)晶過程，結(jié)晶總是從晶核開始〔晶核通常是依附于液態(tài)金屬中固態(tài)微粒雜質(zhì)而形成〕，液體中原子不斷向晶核聚集，使晶核長大，直至所有的晶粒長大到互相接觸，結(jié)晶即告結(jié)束。實際晶體的原子排列并非完美無缺，在排列中常常會出現(xiàn)空位、間隙原子、置代原子、位錯等微觀缺陷。晶格缺陷會使材料的物理、化學(xué)性能發(fā)生改變，例如空位、間隙原子、置代原子的存在引起周圍晶格畸變，導(dǎo)致金屬材料屈服強度和抗拉強度增高，而位錯的存在那么會材料容易塑性變形，強度降低。鐵碳合金的根本組織⑴定義：通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金，一般把碳含量％～％的稱為鋼，含碳量大于％的稱為鑄鐵。鍋爐壓力容器壓力管道用鋼含碳量一般低于％。鐵碳合金相圖⑵根本組織形式①鐵素體：碳溶于α－鐵或δ－鐵中的固溶體〔α－鐵和δ－鐵都是體心立方晶格〕，用“F”表示，在770℃②奧氏體：碳溶于γ－鐵中的固溶體，用“A”表示。僅存在于727℃③滲碳體：鐵和碳的金屬化合物，含碳量為％，符號為“Fe3C”。④珠光體：層片狀鐵素體與滲碳體構(gòu)成的機械混合物。它有較高的硬度和強度，塑性泛較好。⑶應(yīng)用：從鐵碳合金狀態(tài)圖中可知，含碳量為％的鐵碳合金只發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，其組織是100％珠光體，稱為共析鋼。含碳量＞％的鐵碳合金稱為過共析鋼，其組織是珠光體P＋滲碳體Fe3C；含碳量＜％的鐵碳合金稱為亞共析鋼，其組織是鐵素體F＋珠光體P。組織中鐵素體F的含量越多，說明碳含量越低，那么材料的塑性和韌性就越好，但強度和硬度就隨之降低。熱處理的一般過程⑴定義：熱處理是將固態(tài)金屬及合金按預(yù)定的要求進行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織從而獲得所要求性能的一種工藝過程。⑵熱處理過程：熱處理過程主要是由加熱、保溫〔時間〕、冷卻三個階段構(gòu)成的，溫度和時間是影響熱處理的主要因素，因此熱處理過程都可以用溫度－時間曲線來表述。⑶應(yīng)用：熱處理的加熱目的是使珠光體P向奧氏體A的轉(zhuǎn)變，使剩余鐵素體F向奧氏體A溶解，直至組織為單一奧氏體A。保溫的目的是使晶粒內(nèi)的成分擴散均勻，獲得均勻的奧氏體A。冷卻的目的是使加熱轉(zhuǎn)變的奧氏體A分解，隨著冷卻速度的不同，奧氏體分解的產(chǎn)物的形態(tài)、分散度及性能都將發(fā)生不同的變化。1承壓類特種設(shè)備用鋼常見金相組織和性能⑴奧氏體A［Feγ〔C〕］：是碳在γ-Fe中的固溶體在合金鋼中是碳和合金元素溶解在γ-Fe中的固溶體。奧氏體塑性很高，硬度和屈服點較低，是鋼中比容最小的組織。奧氏體保持γ-Fe的面心立方晶格，在金相組織中為規(guī)那么的多邊形。⑵鐵素體F［Feα〔C〕］：是碳與合金元素溶解在α-Fe中的固溶體。其性能接近純鐵，硬度低，塑性好。固溶有合金元素的鐵素體能提高鋼的強度和硬度。常溫下含碳量為％。保持α-Fe的體心立方晶格，在金相組織中為規(guī)那么多邊形。⑶滲碳體［Fe3C］：是鐵和碳的化合物，又稱碳化鐵，常溫下鐵碳合金中大局部以滲碳體存在。滲碳體在低溫下為弱磁性，熔化溫度為1600℃⑷珠光體P：是鐵素體和滲碳體的混合物，是含碳量為％的碳鋼共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，由鐵素體和滲碳體相間排列的片層狀組織。按其片層狀間距大小可分為珠光體、索氏體和屈氏體。它們沒有本質(zhì)的區(qū)別，故可統(tǒng)稱為珠光體。在金相組織中，多為鐵素體和滲碳體相間排列的層片狀組織，片層一般稍彎曲，在一定熱處理條件下〔球化退火或高溫回火〕，滲碳體以顆粒狀分布于鐵素體基底之上，即球化組織，亦叫粒狀珠光體。⑸馬氏體M：是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。是鋼在奧氏體化后快速冷卻到馬氏體點之下發(fā)生無擴散性相變的產(chǎn)物，形成了體心正方晶格。它具有很高的硬度，很脆，沖擊韌性低，ψ和δ幾乎等于零。金相組織中馬氏體互成一定角度的白色針狀結(jié)構(gòu)。正常淬火工藝下，馬氏體大局部為細針狀或隱針狀。回火馬氏體有較好的韌性。鍋爐壓力容器壓力管道用鋼常用的熱處理工藝⑴退火①定義：將鋼試件加熱到適當?shù)臏囟?，保溫一定的時間后緩慢冷卻〔隨爐冷卻〕，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝，稱為退火。根據(jù)材料化學(xué)成分和熱處理的目的的不同，退火又可分為完全退火、不完全退火、消除應(yīng)力退火、等溫退火、球化退火等。完全退火又稱重結(jié)晶退火，其方法是將工件加熱到Ac3以上30～50℃，保溫后在爐內(nèi)緩慢冷卻。目的：細化組織，消除應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能。主要用于各種亞共析鋼中的碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)件。不完全退火是將工件加熱到Ac1以上30～50℃，保溫后緩慢冷卻的方法。其主要：降低硬度，改善切削加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)用于低合金鋼、中高碳鋼的鍛件和軋制件。消除應(yīng)力退火是將工件加熱到Ac1以下100～200℃，保溫后緩慢冷卻使工件產(chǎn)生塑性變形或蠕變變形帶來的應(yīng)力松弛的方法。目的：消除焊接、冷變形加工、鑄造、鍛造等加工方法所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。⑵正火：定義：將工件加熱到Ac3或Acm以上30～50℃目的：細化晶粒，均勻組織，降低內(nèi)應(yīng)力。由于正火的冷卻速度較快，過冷度較大，易使組織中珠光體量增多，且珠光體片層厚度減小，所以正火后的鋼強度、硬度、韌性都比退火的鋼高。許多鍋爐壓力容器用的鋼板都是以正火狀態(tài)供貨的。⑶淬火定義：將鋼加熱到臨界溫度以上〔一般情況是：亞共析鋼為Ac3以上30～50℃；過共析鋼為Ac1以上30～50目的：通過淬火獲得馬氏體組織，以提高材料硬度和強度。如軸承、模具等工件。鍋爐壓力容器材料和焊縫的組織不希望有馬氏體。⑷回火定義：將經(jīng)過淬火的鋼加熱到Ac1以下的適當溫度，保持一定時間，然后用符合要求的方法冷卻〔通常是空冷〕，以獲得所需組織和性能的工藝。目的：降低材料的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。通過調(diào)整回火溫度，可以獲得不同的硬度、強度和韌性，以滿足所要求的力學(xué)性能。此外回火還可以穩(wěn)定工件的尺寸，改善加工性能。按回火的溫度不同可將回火分為低度、中溫和高溫回火三種。⑸奧氏體不銹鋼的固溶處理和穩(wěn)定化處理定義：把奧氏體不銹鋼加熱到1050～1100℃〔此溫度下碳能在奧氏體中固溶〕，保溫一定時間〔約每25mm厚度不小于1小時〕，然后快速冷卻至427℃以下〔要求從925℃至538目的是保證其強度、硬度低而韌性好，并具有很高的耐腐蝕性和良好的高溫性能。對于含有鈦或鈮的鉻鎳奧氐體不銹鋼，為防止晶間腐蝕，必須使鋼中的碳全部固定在碳化鈦或碳化鈮中，以此為目的的熱處理稱為穩(wěn)定化處理。即把鉻鎳奧氐體不銹鋼加熱到850～900℃，保溫6小時，在空氣中冷卻或緩冷。鍋爐壓力容器常用材料一般要求⑴應(yīng)有足夠的強度，即有較高的屈服極限和強度極限，以保證平安性和經(jīng)濟性；⑵應(yīng)有良好的韌性，以保證在承受外加載荷時不發(fā)生脆性破壞；⑶應(yīng)有良好的加工工藝性能，包括冷熱加工成型性能和焊接性能；⑷應(yīng)有良好的低倍組織和外表質(zhì)量，不允許有裂紋和白點；⑸用于高溫元件的材料應(yīng)具有良好的高溫性能，包括足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性，有良好的高溫組織穩(wěn)定性和高溫抗氧化性；⑹與腐蝕介質(zhì)接觸的材料應(yīng)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。鋼的分類和命名方法⑴分類方法：鋼的分類方法有“按化學(xué)成份分類”和“按主要質(zhì)量等級和主要性能及使用特性分類”兩種。⑵碳鋼的分類和命名①按含碳量分類：可分為低碳鋼，C≤％；中碳鋼，C≤％～％；高碳鋼，C＞％；②按鋼的質(zhì)量〔即S、P含量〕分類：可分為普通碳素鋼，S≤％；P≤％；優(yōu)質(zhì)碳素鋼，S≤％；P≤％；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼，S≤％；P≤％；③按冶煉時脫氧程度分類：可分為沸騰鋼用“F”表示；鎮(zhèn)靜鋼，用“Z”表示；半鎮(zhèn)靜鋼，用“b”表示；④按冶煉方法分類：可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按爐襯里材料又可分酸性和堿性兩類。⑶碳鋼的牌號及表示方法①碳素結(jié)構(gòu)鋼A.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法：QXXX－XX，其中Q是“屈服極限”漢語拼音第一個字母大寫，XXX為鋼的屈服強度值〔單位MPa〕，XX中第一個X表示質(zhì)量等級〔分為A、B兩級〕，第二個X表示脫氧方法〔分為沸騰鋼F、鎮(zhèn)靜鋼Z和半鎮(zhèn)靜鋼b〕；B.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法：其牌號用鋼平均含碳量的萬分比兩位數(shù)字表示，如08鋼表示平均含碳量為％。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又可分為有意加錳〔即Mn＝％～％〕的，用牌號后附加“Mn”表示；C.專門用途的碳素鋼表示方法：在牌號尾部加代表用途的符號，鍋爐用鋼加“g”、壓力容器用鋼加“R”，如20g、20R等。D.碳素鑄鋼表示方法：用“鑄鋼”的漢語拼音字首ZG表示，其后兩組數(shù)字分別表示鑄鋼的σS、σb值，如ZG200－400，ZG270－500等。②碳素工具鋼表示方法：用碳字漢語拼音首“T”表示，之后的數(shù)字表示平均含碳量的千分比，數(shù)字后的“A、B”表示材料質(zhì)量等級〔B級優(yōu)于A級〕，如T8、T12A分別表示含碳量為％碳素工具鋼和％高級碳素工具鋼。⑷合金鋼的分類和命名①定義：在鋼中特意參加了除鐵碳以外的其他合金元素〔如：錳、鉻、鎳、鉬、銅、鋁、硅、鎢、釩、鈮、鋯、鈷、鈦、硼、氮等〕以改善鋼的性能，這一類鋼稱為合金鋼。②分類A.按合金元素參加量分類：可分為低合金鋼，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％。B.按用途分類：可分為專用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和機器零件的鋼種，專用于制造各種工具的鋼種，特殊性能合金鋼〔具有特殊物理、化學(xué)性能的〕如：耐酸、耐熱和電工鋼等。C.按鋼的組織分類：可分為珠光體鋼、奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼等。D.按所含主要合金元素分類：可分為鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅鋼等。③合金鋼牌號表示方法：我國合金鋼牌號是按碳含量、合金元素種類和含量、質(zhì)量級別和用途來編排。牌號首部用數(shù)字說明碳含量，牌號第二局部用元素符號說明鋼中主要合金元素，含量由其后數(shù)字說明，牌號尾部加A表示鋼的質(zhì)量等級，加“R”表示壓力容器用鋼。例如：16MnR表示平均碳含量為％，平均錳含量＜％，是壓力容器專用鋼。低碳鋼⑴定義：碳含量≤％的碳素鋼統(tǒng)稱為低碳鋼。⑵低碳鋼主要化學(xué)成分：碳是碳素鋼中的主要合金元素，除了碳以外，還有少量的錳、硅、硫、磷以及氮、氧、氫等雜質(zhì)。⑶各種元素對鋼的性能的影響：碳含量增加會增加鋼的強度，降低塑性和韌性，使焊接性能變差，淬硬傾向變大；碳素鋼中其他少量元素均屬無意參加，視為雜質(zhì)。錳：其中錳Mn假設(shè)是冶煉中僅作為脫氧去硫參加的，即Mn含量＜％時，對鋼的性能影響并不大，當Mn含量＞％時，屬為改變性能有意參加，錳在鋼中有增加強度、細化組織、提高韌性的作用；硅Si假設(shè)是冶煉中僅作為脫氧參加的，即Si含量＜％時，對鋼的性能影響并不大，當Si含量＞％時，屬為改變性能有意參加，硅在鋼中有增加強度、硬度、彈性的作用，但會使鋼的塑性、韌性降低。硫S、磷P都是由礦石、生鐵或燃料中代入鋼中的有害雜質(zhì)，硫會由于低熔共晶體熔化而導(dǎo)致鋼材沿晶界開裂的“熱脆”現(xiàn)象；少量磷會溶于鐵素體中，由于磷原子直徑遠遠大于鐵原子，從而使鐵素體晶格畸變嚴重致使鋼塑性、韌性大大降低，特別是在低溫時韌性降低會有更加嚴重的“冷脆”現(xiàn)象；氮在鋼中會形成氣泡和疏松，會使低碳鋼出現(xiàn)時效現(xiàn)象，即鋼的強度、硬度和塑性，特別是沖擊韌性在一定的時間內(nèi)自發(fā)改變的現(xiàn)象。含氮高的低碳鋼特別不耐腐蝕。氧存在會使鋼的強度、塑性降低，熱脆現(xiàn)象加重，疲勞強度下降。氫會引起鋼的氫脆，產(chǎn)生白點等缺陷、低合金鋼⑴低合金結(jié)構(gòu)鋼①特點：有較高的強度，又有較好的塑性和韌性，使用低合金鋼代替碳素結(jié)構(gòu)鋼，可在相同承載條件下，使結(jié)構(gòu)重量減輕20％～30％。低合金鋼中合金元素含量少，價格較低，冷、熱成型及焊接工藝性能良好，鍋爐壓力容器制造應(yīng)用廣泛。②鍋爐壓力容器常用的低合金鋼牌號鍋爐用低合金鋼牌號：有16Mng、15MnVg、18MnMoNbg等，壓力容器用低合金鋼：有16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、07MnCrMoVR等A.16Mng和16MnR：具有良好的力學(xué)性能，可焊性好，對大氣的耐腐蝕性能優(yōu)于低碳鋼，該材料的缺口敏感性大于碳素鋼，在有缺口存在時，疲勞強度下降，且易產(chǎn)生裂紋。B.15MnVR和15MnVg：在熱軋狀態(tài)下使用，具有良好的力學(xué)性能，但塑性和低溫沖擊韌性比16MnR低。可焊性良好，過熱傾向較小，淬硬傾向也不嚴重，焊后冷裂傾向稍大于16MnR。⑵低溫用鋼①要求：應(yīng)有良好的低溫韌性。②影響材料的低溫韌性因素：有材料晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、冶煉的脫氧方法、熱處理狀態(tài)、鋼板厚度及合金元素，其中以合金元素影響為顯著。③合金元素與低溫韌性：碳強烈地影響鋼的低溫韌性，隨著碳含量增加，鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度急劇上升，因此低溫鋼C含量＜％。錳對改善鋼的低溫韌性十分有利，隨著錳含量增加，鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度下降。鎳具有與錳相似的功能，鋼中鎳含量每增加1％，冷脆轉(zhuǎn)變溫度約可降低10℃。④低溫壓力容器及用鋼：我國目前標準標準規(guī)定，低溫壓力容器與非低溫壓力容器的溫度界限為－20℃，低溫壓力容制用鋼的沖擊試驗溫度應(yīng)低于或等于該容器的最低設(shè)計溫度，沖擊試驗采用夏比V⑶低合金耐熱鋼①要求：應(yīng)能在中等溫度〔400～600℃〕時具有良好的耐熱性，且所含的合金元素量不多，價格低廉。②應(yīng)用：主要用于制造石油化工壓力容器和高壓鍋爐，如鉬鋼、鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼。這類鋼在使用時間較長后，會發(fā)生影響力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)變化〔老化〕，包括珠光體球化、石墨化、合金化再分配等。奧氏體不銹鋼⑴不銹鋼的分類：①以鉻為主加元素的鐵素體不銹鋼〔0Cr13、1Cr17特〕和馬氏體不銹鋼〔1Cr13、2Cr13等〕；②以鉻、鎳為主參加元素的奧氏體不銹鋼〔0Cr18Ni9、00Cr18Ni10等〕。⑵奧氏體不銹鋼特點：奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能與鐵素體類相比擬，其屈服強度低，但屈服后的加工硬化性高，塑性、韌性好，不會發(fā)生低溫脆性，且有較好的高溫性能。奧氏體不銹鋼在冷加工時，亞穩(wěn)的奧氏體在塑性變形過程中形成馬氏體，所以奧氏體不銹鋼只能采用冷加工方法進行強化處理。⑶奧氏體不銹鋼常用牌號及性能：常用牌號是1Cr18Ni9，它具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在氧化性和某些復(fù)原性介質(zhì)中耐蝕性很高，但在敏化狀態(tài)，存在晶間腐蝕的敏感性，在高溫氯化物溶液中極易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。第二章焊接根本知識鍋爐壓力容器常用的焊接方法焊接定義與特點⑴焊接定義：通過加熱或加壓，或者并用，并且用或不用填充材料，使兩種別離的金屬物體〔同種金屬或異種金屬〕產(chǎn)生原子〔分子〕間結(jié)合而連接成一體的連接方法，稱之焊接。⑵焊接的優(yōu)點〔主要是與螺釘連接、鉚接、鑄件及鍛件相比擬而言〕①節(jié)省金屬材料、減輕構(gòu)件重量、經(jīng)濟效益好。②簡化加工與裝配工序，生產(chǎn)周期短、效率高。③構(gòu)件強度高，接頭致密性和密封性能好。④為設(shè)計提供較大的靈活性和選擇空間。如兩構(gòu)件的連接，襯里堆焊等。⑤用拼焊方法可以大大突破鑄鍛能力的限制，可以生產(chǎn)特大鍛—焊、鑄—焊結(jié)構(gòu)件，提供特大、特大重型設(shè)備、毛坯，促進國民經(jīng)濟的開展。⑥焊接工藝過程容易實現(xiàn)機械化和自動化。⑶焊接的局限性①易產(chǎn)生較大的焊接變形和焊接剩余應(yīng)力，從而影響結(jié)構(gòu)件的承載能力、加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。同時由于焊縫與連接件交界處形狀的不連續(xù)性會產(chǎn)生應(yīng)力的不連續(xù)和應(yīng)力集中效應(yīng)，將對構(gòu)件的疲勞強度產(chǎn)生較大的影響。②焊接接頭中會存著一定數(shù)量的缺陷，如裂紋、未熔合、未焊透、夾渣和氣孔等。這些缺陷的存在會降低構(gòu)件的強度，引起應(yīng)力集中，損壞了焊縫的致密性，它是造成構(gòu)件破壞的主要原因之一。③接頭具有較大的“組織和性能”的不均勻性。不連續(xù)性④焊接過程會產(chǎn)生高溫、強光〔紫外線〕及一些有毒有害氣體，對人身體產(chǎn)生一定的損傷。焊接方法的分類⑴按工藝特點可分為熔焊、壓焊、釬焊三類。⑵三類焊接方法的根本特征①熔焊：使被連接的構(gòu)件接頭處局部加熱熔化成液體，然后再冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔焊。如氣焊、電弧焊、電渣焊、電子束焊、激光焊和鋁熱焊。②壓焊：利用摩擦、擴散和加壓等物理作用，克服兩個連接件外表的不平度，除去〔擠掉〕氧化膜及其它污染物，使兩個構(gòu)件連接外表上的原子相互接近到晶格距離〔即原子引力作用范圍內(nèi)〕，從而在固態(tài)條件下實現(xiàn)的連接統(tǒng)稱固相焊接。這種固相焊接通常是在加壓下完成，故又稱壓焊。如將被金屬的接觸部位加熱至塑性狀態(tài)或局部熔化狀態(tài)，然后加一定的壓力，使金屬原子間相互結(jié)合形成焊接接頭，如鍛焊、摩擦焊、氣壓焊、電阻焊和高頻焊；或是不加熱焊，僅在被焊金屬接觸面上施加足夠大的壓力，借助壓力引起的褪塑性變形使原子相互接近，從而獲得牢固的壓擠接頭。如冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊和擴散焊等。③釬焊：采用熔點比母材低的金屬材料作釬料，將構(gòu)件和釬料加熱至高于釬料熔點，但低于構(gòu)件熔點的溫度，利用毛細作用使液態(tài)釬料潤濕構(gòu)件接觸外表直至填充兩構(gòu)件接頭間隙，并與構(gòu)件相互擴散連接的方法稱為釬焊。如以熔點低于450℃的鉛、錫合金為主體釬料的烙鐵桿焊、火焰釬焊、電阻釬焊等軟釬焊，和以熔點高于450⑶應(yīng)用：鍋爐壓力容器焊接方法主要采用的是熔化焊，因為它具有強度高、致密性好，工藝成熟可靠，對構(gòu)件材質(zhì)、厚度適應(yīng)范圍大，焊接工作量巳約占整個鍋爐壓力容器制造工作量的30％以上。手工電弧焊⑴手工電弧焊及其特點①原理：是利用焊條與焊件之間的電弧熱，將焊條及局部焊件熔化而形成焊縫的焊接方法。②特點：設(shè)備簡單，便于操作，適用于室內(nèi)外各種位置的焊接。但效率低，勞動強度大，對焊工技術(shù)水平及操作技能要求較高。⑵手工電弧焊設(shè)備①種類：交流電焊機、旋轉(zhuǎn)式直流電焊機、硅整流式直流電焊機、可逆變電焊機等。②要求：能保證電弧穩(wěn)定燃燒，并在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊接電流的大小。設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、本錢低、效率高、節(jié)省電能、噪聲小。⑶手工電弧焊焊條①特點：手工電弧焊焊條主要是由焊芯、藥皮〔其成分有穩(wěn)弧劑、造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、粘結(jié)劑和增塑劑八種〕組成。焊芯作用一是作為電極產(chǎn)生電弧，二是在電弧作用下熔化并作為填充金屬與熔化了母材混合形成焊縫。藥皮作用一是穩(wěn)弧作用；二是保護作用，藥皮熔化時產(chǎn)生大量氣體籠罩著電弧區(qū)和熔池，保證熔池及熔融金屬與空氣隔絕開，藥皮熔化后形成的熔渣可防止焊縫外表金屬不被氧化并減緩冷卻速度，改善焊縫成形；三是冶金作用，藥皮形成熔渣并通過熔渣與熔池中熔化金屬的化學(xué)化應(yīng)，以減少氧、硫等有害物質(zhì)對焊縫金屬的危害，使焊縫金屬獲得符合要求的力學(xué)性能；四是摻合金元素，通過在藥皮中參加某些鐵合金或純合金元素，以彌補焊接過程中某些合金元素的燒損，到達提高焊縫金屬的力學(xué)性能；五是改善焊接的工藝性能，可通過調(diào)整藥皮成分實現(xiàn)此目的。②種類：A.按用途分：可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、鉻和鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、堆焊焊條、鋁及鋁合金焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鑄鐵焊條和特殊用途焊條等。B.按藥皮形成熔渣的酸堿性分：可分為堿性焊條〔熔渣堿性＞〕和酸性焊條〔熔渣堿性＜〕兩大類。C.應(yīng)用：酸性焊條工藝性能良好，成形美觀，對銹、油、水等敏感度不大，抗氣孔能力強，但對合金元素?zé)龘p較大，氮、氧含量高，不易脫硫磷，熔渣粘性較強，不易脫渣，焊縫金屬的力學(xué)性能〔特別是沖擊韌性〕較低，故只適用于一般結(jié)構(gòu)件的焊接；堿性焊條脫氧、脫硫磷性能好，熔渣流動性好，在冷卻過程中渣粘度增加很快〔稱為“短渣”〕，.熔敷金屬含氫量低，所以又稱“低氫焊條”，其形成的焊縫金屬抗裂性能好，有較高的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性較高。但在焊接過程中對銹、油、水較敏感，易產(chǎn)生氣孔，在深坡口中施焊脫渣性不好，電弧穩(wěn)定性差，一般只適用于直流電源施焊。堿性焊條多用于焊接重要結(jié)構(gòu)件、高壓鍋爐和壓力容器制造。⑷手工電弧焊的焊接位置及特點①位置：熔焊時，焊接接頭所處的空間位置稱為焊接位置，它可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種根本焊接位置。②特點：A.平焊：焊件坡口處于水平位置，焊條熔化過程熔滴主要靠自重過渡，操作技術(shù)容易掌握，大多采用月牙形運條，可采用較大直徑焊條和較大的焊接電流施焊，成形美觀，外表呈勻稱細膩的月牙紋，生產(chǎn)效率高，但假設(shè)焊接參數(shù)選擇不當或操作不當，也易產(chǎn)生未焊透或焊瘤類缺陷。B.立焊：焊件坡口處于地表的直立垂直位置，一般宜采用小直徑焊條和較小的焊接電流、采用鋸齒形運條進行施焊，成形不太美觀，外表多為魚鱗狀或三角狀波紋。主要焊接缺陷是焊道與母材之間、焊道與焊道之間的夾渣和未熔合等。C.橫焊：焊件坡口處于地表的橫向垂直位置，一般宜采用小直徑焊條和較小的焊接電流、采用直線形運條進行施焊，成形不太美觀，易產(chǎn)生焊道與母材之間、焊道與焊道之間的夾渣和未熔合等。D.仰焊：焊件坡口處于燃燒電弧的上方，焊工在仰視位置進行施焊的方法稱之仰焊。仰焊是最難焊的一種焊接位置，由于熔化金屬在重力的作用下較易下淌，熔池大小和形狀均不易控制，多采用圓圈形運條施焊，易產(chǎn)生咬邊、未熔合或焊瘤等缺陷。埋弧自動焊⑴自動焊和埋弧自動焊：焊接過程中，主要焊接操作如引燃及熄滅電弧、送進焊條〔焊絲〕、移動焊條〔焊絲〕或工件等都由機械自動完成，叫自動電弧焊。自動電弧焊中，電弧被埋在焊劑層下面燃燒并實施焊接的，叫埋弧自動焊。⑵特點：A.能采用大的焊接電流，電弧熱量集中，熔深大，焊絲可以連續(xù)送進而不象焊條那樣頻繁更換，所以效率比手工焊高5～10倍；B.焊劑和熔渣能嚴密包圍著焊接區(qū)，空氣難以入侵，高的焊速可以大大減小熱影區(qū)范圍，同時自動操作使焊接標準參數(shù)穩(wěn)定，焊縫成分均勻，外形光滑美觀，焊接質(zhì)量良好、穩(wěn)定。C.熱量集中，焊縫金屬沒有飛濺損失，沒有廢棄的焊條頭，工件厚度小時可以不開坡口，從而節(jié)省金屬材料和電能。D.光弧不可見，煙霧少，機械化操作，勞動強度小，勞動條件大大改善。但設(shè)備復(fù)雜昂貴，對工件接頭加工與裝配要求嚴格，焊接位置受到一定的限制，一般總是在平焊位置焊接。⑶應(yīng)用：常用于焊接長的直線焊縫及大直徑圓筒形容器的環(huán)焊縫。氬弧焊⑴氬弧焊：是以惰性氣體氬氣作為保護氣體的一種電弧焊接方法。⑵方法分類：依照電極是否熔化可分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊〔又稱鎢極氬弧焊〕。⑶特點①適于焊接各種鋼材、有色金屬及合金，焊接質(zhì)量優(yōu)良；②電弧和熔池用氣體保護，清晰可見、易控制，便于實現(xiàn)全位置自動化焊接；③電弧在保護氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池較小，焊接速度較快，熱影響區(qū)較小，工件焊接變形較?。虎茈娀》€(wěn)定，飛濺少，焊縫致密性好，成形美觀；⑷應(yīng)用：適用于工件厚度較小、接頭根部質(zhì)量要求嚴格的、或是材質(zhì)對焊接方法有特殊要求的焊接接頭的焊接。二氧化碳氣體保護焊⑴二氧化碳氣體保護焊：以二氧化碳氣體作為保護氣體的電弧焊接方法，叫二氧化碳氣體保護焊。它是以焊絲作為電極，靠焊絲與工件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化焊絲和工件，形成焊接接頭。⑵特點：本錢低、質(zhì)量好、效率高、操作性能好。但當采用較大焊接電流時，飛濺大而多，煙霧多，弧光強，焊縫外表成形不夠光滑美觀，操作不當時，易產(chǎn)生氣孔，設(shè)備比擬復(fù)雜。⑶應(yīng)用：常用于低碳鋼、低合金鋼壓力容器的接頭的焊接，如球形容器的現(xiàn)場組焊。焊接接頭焊接接頭形式⑴接頭形式：接頭形式有對接接頭、搭接接頭、角接接頭和T型接頭。⑵坡口形式的選擇：一是要保證焊透；二是要盡量減少填充接頭的焊縫金屬；三是要便于施焊，改善勞動條件，盡量減少在容器內(nèi)的焊接工作量；四是要能減少焊接變形量，對較厚的工件應(yīng)選用沿厚壁開對稱的坡口。⑶應(yīng)用：①對接接頭及應(yīng)用：將兩金屬構(gòu)件位于同一平面內(nèi)〔或曲面內(nèi)〕，使其邊緣相對，沿邊緣直線〔或曲線〕進行焊接的接頭叫對接接頭。主要應(yīng)用于鍋爐壓力容器殼體的A、B類焊縫及壓力管道對接焊縫。其坡口形式主要有Ⅰ字型、V型、X型、單U型和雙U型。②搭接接頭及應(yīng)用：兩塊金屬構(gòu)件相疊，而在其端部〔或側(cè)面〕進行角焊的接頭稱搭接接頭。它是現(xiàn)場大型薄壁常壓儲罐制造時常選用的一種接頭形式。壓力容器一般很少采用。③角接接頭和T型接頭及應(yīng)用：兩金屬構(gòu)件成直角或成一定的角度，而在其連接端邊緣進行焊接的接頭稱角接接頭，當兩構(gòu)件成T字型焊接在一起的接頭稱T型接頭。鍋爐壓力容器的平端蓋與筒體的連接部位、管板與筒體的連接部位常采用這種接頭形式。常采用的坡口形式有V型、單邊V型、U型、K型等。焊接接頭的組成⑴接頭組成：焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三局部。⑵焊縫：是構(gòu)件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合局部，通常是由熔化的母材和焊材組成，有時全部由熔化的母材組成。⑶熔合區(qū)和熔合線：熔合區(qū)是焊接接頭中焊縫焊材金屬與母材金屬交界的結(jié)合區(qū)域，又稱不完全熔化區(qū)域。熔合區(qū)域混合金屬與焊縫純焊材金屬分界線稱為熔合線。其接頭橫斷面，經(jīng)3％硝酸酒精溶液腐蝕可顯示出焊縫金屬輪廓線。⑷熱影響區(qū)：焊接接頭在焊接或切割過程中，材料因受熱的影響〔但未熔化〕而發(fā)生的金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。其區(qū)域的寬度與焊接方法、焊接工藝及參數(shù)〔熱輸入〕、構(gòu)件厚度等有關(guān)。通常情況下，不同焊接方法熱影響區(qū)寬度是：真空電子束焊≤，手工電弧焊≤，埋弧自動焊≤4mm，電渣焊≤30mm，氧、乙炔氣焊≤27mm。焊接接頭的組織和性能⑴焊接接頭組織形成的兩次結(jié)晶過程：焊接接頭中，焊縫金屬是高溫液態(tài)冷卻至常溫固態(tài)的。即從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟囊淮谓Y(jié)晶過程和在固相狀態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的二次結(jié)晶過程。⑵不易淬火鋼〔低碳鋼和低合金鋼〕熔合區(qū)、熱影響區(qū)的組織和性能①熔合區(qū)〔不完全熔化區(qū)〕：此區(qū)為熔合線附近焊縫金屬到母材金屬的過渡局部，溫度處于固相線和液相線之間，金屬處于局部熔化狀態(tài)，晶粒粗大，組織和化學(xué)成分不均勻，冷卻后的組織屬于過熱組織。該區(qū)域很小，但對接頭的強度、塑性影響較大。熔合區(qū)附近是產(chǎn)生裂紋和局部脆性破壞的發(fā)源地。②熱影響區(qū)：A.過熱區(qū)〔晶粒粗大區(qū)〕：此區(qū)段金屬處于1100℃以上，晶粒粗大，冷卻后會出現(xiàn)粗大的魏氏組織〔鐵素體呈針狀不規(guī)那么交叉〕，使材料塑性和韌性大大降低。該區(qū)域大小取決于焊接方法和焊接標準，焊接速度越快，過熱區(qū)越小。其力學(xué)性能取決于冷卻速度，冷卻速度提高，過熱區(qū)強度、硬度那么增高，塑性及韌性那么降低。B.正火區(qū)〔重結(jié)晶區(qū)〕：此區(qū)加熱溫度在Ac3以上至1100℃，此間鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я］^小的奧氏體，冷卻后得到均勻細小的鐵素體和珠光體。該區(qū)段相當于熱處理正火組織，晶粒細小均勻，既有較高的強度，又有較好的塑性。C.局部相變區(qū)：此區(qū)加熱溫度范圍在Ac1～⑶焊接接頭的力學(xué)性能評價：①焊縫：由于焊縫金屬的化學(xué)成份較合理，二次結(jié)晶的晶粒較細，所以焊縫部位的金屬具有較好的力學(xué)性能，加上余高使焊縫部位受力截面增大〔但余高不能增加整個接頭的強度〕，故焊縫不是接頭力學(xué)性能薄弱部位。②熔合區(qū)：熔合區(qū)是結(jié)構(gòu)和應(yīng)力不連續(xù)的部位，是應(yīng)力集中嚴重區(qū)段、是產(chǎn)生裂紋和局部脆性破壞的發(fā)源地，是接頭最薄弱部位。③熱影響區(qū)：此區(qū)段是晶粒粗大且不均勻，易出現(xiàn)粗大的魏氏組織，力學(xué)性能較差，又是結(jié)構(gòu)和應(yīng)力不連續(xù)的部位，是應(yīng)力集中嚴重區(qū)段，其薄弱程度僅次于熔合區(qū)。鍋爐壓力容器常用鋼材的焊接鋼材的焊接性⑴鋼材的焊接性：是指被焊鋼材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接標準參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。⑵焊接性的評價：一是工藝焊接性，主要是評價接頭的抗裂性；二是使用焊接性，主要是評價接頭使用的可靠性，如接頭的力學(xué)性能〔強度、塑性、韌性、硬度以及抗裂紋擴展能力等〕和其他特殊性能〔耐熱、耐腐蝕、耐低溫、抗疲勞、抗時效等〕。低碳鋼的焊接⑴低碳鋼的焊接性①有較好的塑性，沒有淬硬傾向，對焊接加熱或冷卻不敏感，焊縫及熱影響區(qū)不易產(chǎn)生裂紋。②一般焊前不需要預(yù)熱，但對大厚度構(gòu)件或在低溫環(huán)境下焊接，應(yīng)適當預(yù)熱。③平爐鎮(zhèn)靜鋼雜質(zhì)少，偏析小，不易產(chǎn)生低熔點共晶，產(chǎn)生裂紋機率小。沸騰鋼雜質(zhì)多，產(chǎn)生裂紋機率大。④焊接工藝不合理時，可能會出現(xiàn)熱影響區(qū)粗晶現(xiàn)象，且隨著溫度提高和停留時間的延長，晶粒粗大現(xiàn)象更嚴重。⑤可采用交、直流電源，各種位置的焊接，且工藝簡單。⑵低碳鋼焊接方法：有手工電弧焊、埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊等。低合金鋼的焊接⑴低合金鋼的焊接特點①熱影響區(qū)有淬硬傾向，易出現(xiàn)脆性馬氏體，硬度明顯提高，塑性和韌性降低。其淬硬傾向程度取決于構(gòu)件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，焊接方法及標準參數(shù)，構(gòu)件預(yù)熱溫度和環(huán)境溫度。②易產(chǎn)生焊接冷裂紋。冷裂紋具有延遲性，是焊接接頭焊后冷卻到300℃奧氏體不銹鋼的焊接⑴奧氏體不銹鋼的焊接性①奧氏體不銹鋼的焊接性較好，一般不需要采取特殊的工藝措施。②焊接工藝選擇不合理時，會出現(xiàn)晶間腐蝕及熱裂紋等缺陷。⑵晶間腐蝕及熱裂紋原因分析①晶間腐蝕原因分析：不銹鋼在450～850℃的范圍內(nèi)停留〔焊接必然過程〕，鋼中的碳會向奧氏體晶界擴散，并在晶界處與鉻化合析出碳化鉻，使晶間附近成為“貧鉻區(qū)”而產(chǎn)生晶間腐蝕。大多出現(xiàn)在接頭熱影響區(qū)及熔合區(qū)的外表。②熱裂紋原因分析：主要是由于奧氏體不銹鋼焊縫中枝晶方向性很強，枝晶間有低熔點雜質(zhì)的偏析，加之奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小〔僅為低碳鋼的1/2〕，而膨脹系數(shù)比低碳鋼大50％左右，使焊縫區(qū)產(chǎn)生較大的溫差和收縮內(nèi)應(yīng)力，所以焊縫中易產(chǎn)生熱裂紋。第三章鍋爐根底知識3.1概述3鍋爐的定義及用途⑴定義：鍋爐是利用燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能或其他能源的熱能，把工質(zhì)加熱到一定的溫度和壓力的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。因為鍋爐具有一定的壓力，所以從廣義上講，鍋爐也是壓力容器，但由于鍋爐是直接受火焰加熱，因此它又不同于壓力容器而單獨有自己的一套平安監(jiān)督管理、技術(shù)標準、標準和檢驗規(guī)程。⑵用途：鍋爐是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備。它可以為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和人民生活提供動力和熱能。3鍋爐的特點⑴要求連續(xù)運行，不得隨意停止運行。⑵鍋爐承受高溫、較高的壓力和熱交變載荷的作用，各受壓元件承受不同的內(nèi)外壓力和復(fù)雜的附加應(yīng)力，工作條件惡劣、負荷和燃燒的變化大。鍋爐常會因腐蝕、磨損引起的滲漏，結(jié)垢阻塞水循環(huán)而引起的鼓包和爆管，或是元件發(fā)生疲勞而破壞?；蚴瞧桨哺郊氖Щ蚴ъ`不能及時報警或泄壓致使內(nèi)壓連續(xù)升高發(fā)生的惡性事故。⑶具有爆炸的危險性，主要原因一是平安附件的失效或失靈不能及時報警或泄壓致使內(nèi)壓連續(xù)升高，二是元件材質(zhì)劣化不能承受原來的工作條件。鍋爐爆炸具有很大的破壞性，如一臺蒸發(fā)量10t/h、的鍋爐爆炸，相當于100kgTNT炸藥的爆炸能量。為此，保證鍋爐平安運行是至關(guān)重要的。因此我國和世界上大多數(shù)國家都在政府部門設(shè)立專管機構(gòu)，專門從事這類設(shè)備的平安監(jiān)察和技術(shù)檢驗工作，而且制定了一套嚴格的平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)定。如“條例”、“蒸規(guī)”、“水規(guī)”、“有機載體規(guī)程”等。 3鍋爐主要參數(shù)⑴容量〔輸出功率〕：指鍋爐的蒸發(fā)量，即每小時產(chǎn)生的蒸汽量，用：“D”符號表示，單位是“噸/時”熱水鍋爐、有機載體鍋爐指供熱量，即每小時輸出的熱量，以“Q”符號表示，單位是“大卡/時”〔焦耳/時〕。⑵壓力：指鍋爐出口處〔汽包域過熱器〕的工作壓力〔表壓〕，常以“P”符號表示，單位是“MPa”或“kgf/c㎡”。⑶溫度：指鍋爐出口介質(zhì)的溫度。對于蒸汽鍋爐為出口處飽和蒸汽或過熱蒸汽的溫度，對于熱水鍋爐為進、出口熱水的溫度，單位是“℃”或“oF”、“oK”，它們之間換算如下：攝氏溫標“℃”、華氏溫標“oF”、絕對溫標“oK”，℃＝5〔oF－32〕/9；oF＝9℃/5＋32；oK＝℃3.2鍋爐的分類及型號3分類⑴按用途分：有電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、生活鍋爐、船舶鍋爐、機車鍋爐。⑵按載熱介質(zhì)分：有蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機載體鍋爐、熱風(fēng)爐。⑶按燃燒和熱源分：有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃生物質(zhì)燃料鍋爐、原子能鍋爐、余熱鍋爐、電熱鍋爐。⑷按本體結(jié)構(gòu)分：有水管鍋爐、火管鍋爐、水火管鍋爐、熱管鍋爐、真空管鍋爐。⑸按介質(zhì)循環(huán)方式分：有自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐。⑹按燃燒方式分：有層燃固定爐排鍋爐和層燃機械化爐排鍋爐、室燃鍋爐、沸騰鍋爐〔又稱流化床鍋爐〕。⑺按出廠型式分：有散裝鍋爐、組裝鍋爐、整裝鍋爐。⑻按壓力等級分：有低壓鍋爐P≤、中壓鍋爐P＝、次高壓鍋爐＜P＜、高壓鍋爐P≥、超高壓鍋爐P＞、亞臨界鍋爐P＝～17.66Mpa、超臨界鍋爐P＝～26.5Mpa、超超臨界鍋爐P＞26.5Mpa。⑼按制造管理分：有A級鍋爐，額定P≥9.81Mpa；B級鍋爐額定，P＜9.81Mpa；C級鍋爐，額定P≤2.45Mpa；D級鍋爐，額定P≤；E1級鍋爐，額定P≤；E2級鍋爐，額定P＜0.1Mpa。3型號⑴工業(yè)鍋爐型號：由三局部組成，第一局部三段分別表示爐型代號、燃燒設(shè)備代號和額定蒸發(fā)量，第二局部二段分別表示額定蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度，第三局部表示燃料種類。⑵電站鍋爐型號：由三局部組成，第一局部表示制造廠代號，第二局部表示鍋爐參數(shù)，第三局部表示設(shè)計燃料代號和設(shè)計次序。3.3鍋爐結(jié)構(gòu)3鍋爐結(jié)構(gòu)的根本要求⑴總體要求：平安可靠、高效低耗。⑵具體要求：各局部元件在運行時能按設(shè)計預(yù)定方向自由膨脹，各循環(huán)回路的水循環(huán)應(yīng)正常，所有受熱面應(yīng)得到可靠的冷卻，各受壓元件應(yīng)有足夠的強度和穩(wěn)定性，受壓元部件結(jié)構(gòu)形式、開孔和焊縫布置應(yīng)盡量防止或減少復(fù)合應(yīng)力和應(yīng)力集中，水冷壁爐膛結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的承載能力，爐墻應(yīng)有良好的密封性和耐熱性，鍋爐鋼架等承載結(jié)構(gòu)在承受設(shè)計載荷時，應(yīng)有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和防腐蝕性，便于安裝、運行操作、檢修和清洗內(nèi)部，應(yīng)根據(jù)參數(shù)及燃料的適應(yīng)性選擇鍋爐結(jié)構(gòu)和燃燒設(shè)備，要合理配置輔機設(shè)備，平安附件和自控裝置應(yīng)靈敏可靠。3鍋爐主要受壓部件⑴鍋筒：用于聚集、貯存、別離汽水和補充給水的，是鍋爐最重要的部件。⑵鍋殼：它是鍋殼式鍋爐中“包圍”汽水、風(fēng)煙、燃燒系統(tǒng)的外殼，又稱鍋殼。⑶聯(lián)箱：是連接受熱面管、下降管、連通管、水位表孔等，所以又稱集箱。按其用途可分為水冷壁聯(lián)箱、過熱器聯(lián)箱、省煤器聯(lián)箱等。⑷下降管：是與水冷壁、聯(lián)箱、鍋筒形成水循環(huán)回路。⑸受熱面管子：是鍋爐的主要受熱面，有水管火管之分，如水冷壁管。⑹省煤器：是對給水進入鍋爐前的預(yù)熱裝置，是通過高溫?zé)煔鈱⒔o水加熱到低于飽和溫度40～50℃并降低排煙溫度。中壓鍋爐省煤器是由蛇形管組成。⑺過熱器：把鍋筒內(nèi)出來的飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽的部件，是用碳鋼或耐熱合金鋼管彎制成蛇形管組合而成。⑻減溫器：是用來調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以滿足生產(chǎn)和平安的目的，其結(jié)構(gòu)與聯(lián)箱相似，內(nèi)裝有噴水或冷卻水管，是過熱器配套部件。⑼再熱器：是將汽輪機高壓缸內(nèi)排出的蒸汽再加熱到過熱蒸汽相同或相近的溫度后再回到汽輪機低壓缸去作功，以提高熱效率，一般只用于D＞400t/h電臺鍋爐，也是用碳鋼或耐熱合金鋼管彎制成蛇形管組合而成。⑽爐膽：是指立式鍋殼式鍋爐和臥式內(nèi)燃式鍋爐包圍燃料空間的殼體，承受外壓當其長度超過3m時應(yīng)采用波紋形結(jié)構(gòu)，主要是用A3g、20g鋼板卷制而成。⑾下腳圈：是連接爐膽和鍋殼的部件，有U型和L型、H型、S型等，額定工作壓力＞的鍋爐必須用U型下腳圈。⑿爐門圈、喉管、沖天管：爐門圈是連接鍋殼和爐膽之間燃料進入燃燒室的一段管子，一般鍋爐鋼板壓制成橢圓形焊接而成。喉管、沖天管均為連接于鍋殼和爐膽之間煙氣排出時所經(jīng)過的一段管子，由無縫鋼管制成，它們均承受外壓，僅在立式鍋爐中可見。3鍋爐平安附件⑴工業(yè)鍋爐平安附件：有平安閥、壓力表、水位計、水位報警器、排污閥等。⑵熱水鍋爐：有平安閥、壓力表、溫度計、超溫報警器、排污閥或放水閥等。⑶其它裝置：有給水平安裝置、自動調(diào)節(jié)平安裝置及其儀表閥門平安控制裝置。3幾種典型鍋爐結(jié)構(gòu)⑴立式彎水管鍋爐：有鍋殼、封頭、爐膽、爐膽頂、U型下腳圈、彎水管、爐門圈、喉管。如P115圖4－3⑵快裝水、火管鍋爐：有鍋筒、下降管、集箱、水冷壁、煙管、省煤器。如P115圖3－4⑶偏鍋筒快裝水、火管鍋爐：有鍋筒、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、煙管。如P116圖3－5⑷單橫汽包水管鍋爐：有鍋筒、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、過熱器、省煤器。如P116圖3－63.4鍋爐的無損檢測要求3應(yīng)遵循的原那么⑴焊縫交叉部位應(yīng)優(yōu)先檢測。⑵對高參數(shù)大容量鍋爐無損檢測要求應(yīng)比低參數(shù)、小容量鍋爐高一些〔如檢測比例、合格級別〕。⑶對要求局部抽查的應(yīng)全部合格，其未被抽查的應(yīng)視為合格。假設(shè)抽查發(fā)現(xiàn)不合格，那么應(yīng)擴大抽查比例，直至進行全部檢測。⑷中、高壓鍋爐采用RT和UT并用。⑸對于封頭、下腳圈拼縫應(yīng)在加工成形后進行無損檢測。⑹重要的角焊縫假設(shè)需要無損檢測應(yīng)采用UT檢測。⑺需要熱處理的應(yīng)在熱處理后進行無損檢測。⑻厚度≥70mm的管子在焊到20mm左右時應(yīng)做100％RT檢測，焊滿后再做100％UT檢測。鍋爐根本知識對應(yīng)標準中關(guān)于射線探傷規(guī)定附錄A1：《蒸汽鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第82條：關(guān)于鍋筒縱環(huán)焊縫、封頭、下腳圈拼接焊縫、集箱縱向焊縫探傷規(guī)定：第83條：爐膽縱環(huán)焊縫、回燃室對接焊縫、爐膽頂拼接焊縫無損探傷規(guī)定：第85條：集箱、管子、管道和其它管件第86條：集中下降管角焊縫規(guī)定第87條：射線探傷技術(shù)等級及合格級別第90條：合格評定原那么第91條：焊縫復(fù)查或擴大檢驗要求附錄A2：《熱水鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第61條：鍋筒縱環(huán)焊縫、封頭拼縫、集箱縱縫射線探傷規(guī)定第62條：爐膽縱環(huán)焊縫、爐膽頂拼接焊縫無損探傷規(guī)定：第63條：集箱、管子、管道和其它管件第64條：探傷技術(shù)等級和合格級別要求第65條：焊縫復(fù)查或擴大檢驗要求附錄A3：《有機熱載體鍋爐平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第6條第4款：探傷比例附錄A11：《電力工業(yè)鍋爐壓力容器平安監(jiān)察規(guī)程》第：各類焊接接頭檢驗方法和比例附錄A11：DL5007-1992第7條：焊接接頭分類檢查方法、范圍及數(shù)量第四章壓力容器根底知識4.1概述4壓力容器的定義及用途⑴定義：從廣義而言，即承受具有壓力的流體介質(zhì)的密封設(shè)備可稱為壓力容器。按“容規(guī)”規(guī)定：其最高工作壓力Pw≥〔不含液體靜壓力〕，內(nèi)徑〔非圓形的指截面的最大尺寸〕≥且容積〔V〕≥m3，盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度≥標準沸點的液體的設(shè)備稱為壓力容器。⑵用途：廣泛用于石油、化工、動力、食品等行業(yè)中，人民日常生活中也離不開壓力容器。4壓力容器的主要參數(shù)⑴壓力參數(shù)：有工作力〔操作壓力〕、最高工作壓力和設(shè)計壓力。⑵溫度參數(shù)：有工作溫度〔操作溫度〕、設(shè)計溫度。⑶容器直徑：容器直徑又稱“公稱直徑”，用符號“Dg”表示，單位多用mm表示。4分類⑴按平安重要程度分：可分為三類，即第三類壓力容器、第二類壓力容器、第一類壓力容器。⑵按使用情況分：可分為固定式和移動式兩種。⑶按用途分：可分為反響容器、儲存容器、換熱容器、別離容器。⑷按壓力分：可分為低壓容器〔L〕≤P＜；中壓容器〔M〕≤P＜10Mpa；高壓容器〔H〕10MPa≤P＜100Mpa；超高壓容器〔U〕100MPa≤P＜1000Mpa。4我國壓力容器法規(guī)標準⑴法規(guī)與根底標準的關(guān)系⑵根底標準與相關(guān)標準、附屬標準、產(chǎn)品標準的關(guān)系4.2壓力容器的典型結(jié)構(gòu)4低、中壓壓力容器的筒體結(jié)構(gòu)⑴圓筒形的筒體結(jié)構(gòu)形式⑵球形容器結(jié)構(gòu)4高壓容器的筒體結(jié)構(gòu)⑴多層包扎式筒體結(jié)構(gòu);⑵多層熱套式筒體結(jié)構(gòu);⑶多層撓帶〔絲〕式筒體結(jié)構(gòu)4壓力容器封頭⑴半球形封頭⑵橢圓形和碟形封頭⑶無折邊球形封頭⑷錐形封頭⑸平蓋封頭4壓力容器的開孔和接管⑴接管與殼體的連接⑵接管與外部的連接⑶開孔補強4壓力容器的焊接接頭分類及設(shè)計的一般規(guī)定⑴焊接接頭分類：按照GB150《鋼制壓力容器》可將壓力容器的焊接接頭分為A、B、C、D四類，A類：圓筒局部的縱向接頭〔不含多層包扎鋼板縱向接頭〕、球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭、各種封頭拼接接頭及嵌入式接管與殼體對接接頭；B類：圓筒局部的環(huán)向接頭、錐體封頭小端與接管連接的接頭、長頸法蘭與接管連接的接頭，但己規(guī)定為A、C、D類的除外；C類：平蓋、管板與圓筒連接的接頭、法蘭與殼體、接管連接的接頭、內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭及多層包板縱向接頭；D類：接管、人孔、緣、補強圈等與圓筒連接的接頭〔但己定為A、B類的除外〕。⑵設(shè)計的一般規(guī)定：不宜采用十字焊縫，B類接頭和球形封頭與圓筒連接的A類接頭，當兩側(cè)厚度不等時，假設(shè)薄板厚度不大于10mm、厚度差超過3mm或薄板厚度燈10mm、厚度差大于薄板厚度的30％或大于5mm均應(yīng)對厚板的單面或雙面削薄至薄板尺寸；應(yīng)盡量采用全焊透結(jié)構(gòu)；不銹鋼與碳鋼焊接時應(yīng)采用過渡件，應(yīng)防止在不銹鋼殼體上直接焊接碳鋼支座。4.3壓力容器制造無損檢測4壓力容器用鋼板的無損檢測⑴檢測方法：鋼板無損檢測主要是UT檢測、輔以MT或PT檢測。⑵檢測要求：按“容規(guī)”、GB150和JB4730規(guī)定①盛裝介質(zhì)毒性程度為極度、高度危害的，或是液化石油氣且流化氫含量大于10mg/L的壓力容器用鋼板UT檢測質(zhì)量等級應(yīng)不低于Ⅱ級。②最高工作壓力大于10Mpa的壓力容器用鋼板UT檢測質(zhì)量等級不低于Ⅲ級。③移動式壓力容器用鋼板UT檢測質(zhì)量等級不低于Ⅱ級。④厚度大于30mm的20R、16MnR；厚度大于25mm的15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和Cr－Mo鋼板；厚度大于20mm的16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR的壓力容器用鋼板UT檢測質(zhì)量等級不低于Ⅲ級。⑤多層包扎壓力容器內(nèi)筒用鋼板UT檢測質(zhì)量等級不低于Ⅱ級。⑥調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的壓力容器用鋼板UT檢測質(zhì)量等級不低于Ⅱ級。4壓力容器用鍛件及無縫鋼管的無損檢測⑴鍛件無損檢測：①分類：壓力容器用鍛件有筒形、餅形和碗形。②檢測方法：UT〔縱、橫波〕檢測輔以MT和PT檢測③標準要求：JB4730、JB4726《壓力容器用碳素鋼、低合金鋼鍛件技術(shù)條件》、JB4727《低溫壓力容器用碳素鋼、低合金鋼鍛件技術(shù)條件》、JB4728《壓力容器用不銹耐酸鋼鍛件技術(shù)條件》的Ⅲ級鍛件按爐批次號進行UT、MT或PT抽查探傷，Ⅳ級鍛件應(yīng)逐件進行UT、MT或PT檢測。⑵無縫鋼管無損檢測4壓力容器焊接接頭的無損檢測⑴標準及方法：JB4730及其規(guī)定的RT、UT、MT、PT、ET和AE六種。⑵檢測時機及方法選擇①檢測時機：應(yīng)按焊接件材質(zhì)進行選擇，一般有延遲裂紋傾向的材料應(yīng)在焊接結(jié)束24小時后進行檢測，或是36小時后進行檢測〔球形容器要求〕。②方法選擇原那么：A.壁厚≤38mm時，對接接頭應(yīng)選用RT檢測，由于結(jié)構(gòu)原因不能采用RT檢測，允許采用可記錄的超聲儀進行UT檢測。對Dg≤800mm的圓筒與封頭的最后一道環(huán)向封閉的不帶墊板的焊接接頭，假設(shè)無法進行RT檢測可允許不檢測，但需采用氣體保護焊打底。B.壁厚＞38mm〔或20mm＜壁厚≤38mm且使用材料抗拉強度值下限≥540MPa＝時，其接頭假設(shè)采用RT檢測，那么每條接頭還應(yīng)附加局部UT檢測；假設(shè)采用UT檢測，那么每條接頭還應(yīng)附加局部RT檢測；假設(shè)無法進行RT、UT檢測時，應(yīng)采用其它方法進行局部無損檢測，附加局部無損檢測應(yīng)包括所有的焊縫交叉部位。C.對有無損檢測要求的角接及T型接頭，不能進行RT或UT檢測時，應(yīng)做100％的外表無損檢測。D.鐵磁性材料壓力容器焊接接頭外表無損檢測應(yīng)優(yōu)先選用MT檢測。⑶檢測比例和驗收級別①檢測比例：一般分為全部〔100％〕和局部〔≥20％〕兩種。對鐵素體鋼制低溫壓力容器，局部無損檢測比例應(yīng)＞50％。具體無損檢測比例執(zhí)行《容規(guī)》和GB150《鋼制壓力容器》。②驗收級別：接頭進行100％的無損檢測，RT檢測合格級別為Ⅱ級、UT檢測合格級別為Ⅰ級；局部無損檢測的，RT檢測合格級別為Ⅲ級、UT檢測合格級別為Ⅱ級〔評定標準為JB4730〕。⑷接頭的外表無損檢測①方法及驗收級別：檢測方法、質(zhì)量評定執(zhí)行JB4730，驗收標準為“容規(guī)”。②檢測比例及要求：應(yīng)符合“容規(guī)”及“GB150”相關(guān)規(guī)定。 ⑸重復(fù)檢測：超標缺陷返修后，該部必須采用原檢測方法檢測直至合格。屬局部檢測發(fā)現(xiàn)的超標缺陷，應(yīng)在該缺陷兩端的延伸部位增加檢測長度，增加長度為該條焊接接頭長度的10％、且不小于250mm。仍發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷，那么該條接頭應(yīng)進行100％的檢測。4.4在用壓力容器的無損檢測4在用壓力容器檢驗的一般要求⑴在用壓力容器的外部檢驗⑵在用壓力容器的內(nèi)外部檢驗4在用壓力容器的無損檢測⑴在用壓力容器的外表缺陷檢測①檢測部位的規(guī)定：應(yīng)力集中部位、應(yīng)力不連續(xù)的部位、變形部位、棱角錯邊嚴重的部位、異種鋼焊接部位、補焊區(qū)、組裝工具焊跡、電弧損傷處、有晶間腐蝕傾向的部位和易產(chǎn)生裂紋的部位、檢驗員對其疑心的部位。②檢測比例：上述部位必須100％檢測，局部抽查比例應(yīng)＞20％。其中材料σb＞540Mpa的、或是Cr－Mo鋼、或是奧氏體不銹鋼堆焊層、或是盛裝介質(zhì)有應(yīng)力腐蝕傾向的其檢測比例應(yīng)不小于焊接接頭長的20％。⑵在用壓力容器的埋藏缺陷檢測①檢測部位的規(guī)定：制造或安裝時兩次以上的返修或使用過程中補焊的部位、檢驗時發(fā)現(xiàn)外表缺陷且認為需進行埋藏缺陷檢查的部位、錯邊和棱角度嚴重超標的部位、使用中出現(xiàn)泄漏的部位及其延長的部、檢驗員對其疑心的部位。②檢測比例：上述部位必須100％檢測，局部抽查檢測比例由檢驗員根據(jù)具體情況確定。容器根本知識對應(yīng)標準中關(guān)于射線探傷規(guī)定附錄A4《壓力容器平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第82條：探傷時機第83條：探傷方法與比例規(guī)定第84條：全部和局部檢驗定義第85條：全部射線或超聲波檢測的條件第86條：探傷方法選擇原那么第87條：局部無損檢測中相應(yīng)規(guī)定第88條：射線檢測檢測技術(shù)等級及合格級別第89條：兩種或多種方法并用時評判原那么附錄A5《鋼制壓力容器》.1：進行100％射線檢測或超聲波檢測的條件.2：進行局部射線檢測或超聲波檢測的要求.1：射線探傷合格級別GB150附錄C：低溫壓力容器中100％射線或超聲波檢測條件附錄A6《管殼式換熱器》：拼接管板檢測比例及合格級別附錄A7《液化氣體汽車罐車平安監(jiān)察規(guī)程》第29條第2款：探傷時機；第3款：射線探傷比例及合格級別附錄A8《液化氣體鐵路罐車平安管理規(guī)程》第23條：焊縫無損檢測要求：方法選擇及合格級別表5中錯誤修正附錄A9《鋼制球形儲罐》無損檢測時機規(guī)定.1全部射線或超聲波檢測的要求.2局部射線或超聲波檢測的要求及探傷技術(shù)等級、合格級別的規(guī)定.4探傷技術(shù)等級、合格級別重復(fù)無損檢測的規(guī)定：《鋼制球形儲罐》附錄1：低溫球形儲罐：：對接接頭100％射線或超聲波檢測附錄A10《球形儲罐施工及驗收標準》射線檢測方法及合格級別100％射線或超聲波檢測要求局部無損檢測要求關(guān)于不同方法復(fù)驗的要求：條件及復(fù)驗比例合格級別：全部檢測和局部檢測要求不同擴大檢驗規(guī)定探傷時機規(guī)定《球形儲罐施工及驗收標準》附錄1：低溫球形儲罐： 7焊縫檢查：對接接頭100％射線或超聲波檢測的條件附錄A14《鋼制壓力容器――分析設(shè)計標準》100％射線或超聲波檢測的規(guī)定射線檢測合格級別重復(fù)檢測的規(guī)定附錄A20《壓力容器定期檢驗規(guī)程》第二十五條〔六〕內(nèi)部缺陷檢測第五章壓力管道根本知識1.壓力管道的定義與分類定義：壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力≥〔表壓〕的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度≥標準沸點的液體介質(zhì)，且公稱直徑＞25mm的管道。分類：按用途分類：可分為工業(yè)管道、公用管道和長輸管道。工業(yè)管道是指工礦企事業(yè)單位內(nèi)的〔包括延伸出單位邊界線的〕歸屬企事業(yè)單位管轄的工藝管道。公用管道系指城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)用于公用事業(yè)或民用的燃氣管道和熱力管道。長輸管道系指產(chǎn)地、儲存庫、使用單位間用于輸送商品介質(zhì)的管道。按《壓力管道設(shè)計單位資格認證與管理方法》可分為：⑴GA類〔長輸管道〕，按輸送介質(zhì)、設(shè)計壓力、輸送距離和管道公稱直徑不同又可分為GA1和GA2兩類。⑵GB類〔公用管道〕，按輸送介質(zhì)可分為GB1〔燃氣管道〕和GB2〔熱力管道〕兩類。⑶GC類〔工業(yè)管道〕，按輸送介質(zhì)、設(shè)計壓力和溫度的不同又分為GC1、GC2、GC3三個級別。按管道主體材料、敷設(shè)位置和輸送介質(zhì)特性分：⑴主體材料分：可分為金屬管道和非金屬管道。⑵敷設(shè)位置分：可分為架空管道、地溝敷設(shè)管道和埋地管道。⑶介質(zhì)特性分①按介質(zhì)壓力可分為超高壓管道、高壓管道、中壓管道、低壓管道和真空管道。②按介質(zhì)溫度可分為高溫、常溫和低溫管道。③按介質(zhì)毒性可分為劇毒、有毒和無毒管道。④按介質(zhì)可燃性可分為可燃和非可燃管道。⑤按介質(zhì)腐蝕性可分為腐蝕性和非腐蝕性管道。2.壓力管道的用途及特點用途：壓力管道主要用途是輸送介質(zhì)，對單條管道是依靠外界的動力或是介質(zhì)本身的驅(qū)動力將該條管道源頭的介質(zhì)輸送至該管道的終點。對于長輸管道而言，它還有儲存功能；對工業(yè)管道而言，它還有熱交換功能。應(yīng)用領(lǐng)域：壓力管道應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，它與鐵路、公路、水運、航運并列為五大運輸行業(yè)。主要應(yīng)用于石油、石化、化工、化肥、電力等行業(yè)及城市燃氣和供熱工程中。主要特點種類多，數(shù)量大，標準多，設(shè)計、制造、安裝、應(yīng)用管理環(huán)節(jié)多。長細比大，跨越空間大，邊界條件復(fù)雜。布置方式多樣，現(xiàn)場安裝條件差，工作量大。材料應(yīng)用種類多，選用復(fù)雜。失效的模式多樣，失效概率大。實施檢驗難度大。3.壓力管道的組成及結(jié)構(gòu)壓力管道元件：壓力管道由多種元件組成，主要品種有：管子，管件〔如彎頭、三通、四通、大小頭等〕，法蘭和緊固件，閥門，膨脹節(jié)和波紋管，密封元件及特種元件〔如阻火器等〕。壓力管道是由壓力管道組成件和支承件組成的裝配總成，管道組成件是指用于連接或裝配管道的元件。它包括管子、管件、法蘭、墊片、緊固件、閥門以及膨脹接頭、撓性接頭、耐壓軟管、疏水器、過濾器和別離器。壓力管道附屬設(shè)施附屬設(shè)施包括支吊架、防腐絕緣層、陰極保護裝置、沿線加油站、加熱站、計量站、配氣站閥室及標志、測試、拉索圍柵等。平安保護裝置包括緊急迫斷裝置、平安泄壓裝置、測漏裝置、測溫測壓裝置和報警裝置等。管道支承件是指管道安裝件和附著件的總稱。其安裝件是指將負荷從管子或管道附著件上傳遞到支承結(jié)構(gòu)或設(shè)備上的元件。它包括吊桿、彈簧支吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導(dǎo)軌、錨固件、鞍莊、墊板、滾柱、托莊和滑動支架等。附著件是指用焊接、螺栓連接或夾緊等方法附裝在管子上的零件，它包括管吊、吊〔支〕耳、圓環(huán)、夾子、吊夾、緊固夾板和裙式管座等。4.壓力管道檢驗與無損探傷檢驗分類和檢驗工程分類：壓力管道檢驗可分為原材料檢驗、元件制作質(zhì)量檢驗、安裝質(zhì)量檢驗和在用檢驗等。檢驗工程：分外觀檢驗、焊接接頭外表質(zhì)量及內(nèi)部缺陷檢驗檢測、耐壓試驗和泄漏性試驗。檢驗標準：壓力管道檢驗要按照檢驗對象的性質(zhì)和類別執(zhí)行相應(yīng)的標準標準。目前壓力管道檢驗主要標準標準有：SH3501-1997《石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道工程及驗收標準》、GB50236-98《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收標準》、GB50235-97《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收標準》以及《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》。壓力管道無損檢測的根本內(nèi)容對焊縫外觀質(zhì)量：應(yīng)符合相關(guān)標準要求。外表無損檢測：⑴方法選用原那么：對鐵磁性材料管子應(yīng)選用MT檢測，對非鐵磁性材料管子應(yīng)選用PT檢測。⑵檢測時機及部位：對有延遲裂紋傾向的焊接接頭，應(yīng)在焊后冷卻一定的時間后〔標準標準規(guī)定的時間內(nèi)〕進行檢驗；對有再熱裂紋傾向的焊接接頭，應(yīng)在焊后及熱處理后各進行一次檢測。⑶相關(guān)標準對檢測對象和應(yīng)用場合的規(guī)定：①管子材料外外表質(zhì)量檢測。②重要對接焊縫、角接焊縫外表缺陷檢測。③重要承插焊和跨接式三通支管焊接接頭外表缺陷檢測；雙面焊規(guī)定清根后須進行的檢測。④管道彎制后外表缺陷檢測。⑤材料淬硬傾向大的焊接接頭、設(shè)計溫度≤-29℃⑥火焰切割有淬硬傾向的合金鋼管道上焊接卡具及修磨部位的缺陷檢測。射線檢測和超聲檢測⑴檢測對象：主要是壓力管道的對接接頭和對焊管件的對接接頭。⑵方法選擇原那么：對鈦、鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎳及鎳合金的焊接接頭應(yīng)選用射線檢測。⑶檢測時機：①對有延遲裂紋傾向的焊縫，其RT和UT檢測應(yīng)在焊接冷卻一定時間后進行。②當夾套管內(nèi)的主管有環(huán)焊縫時，應(yīng)在外套管組裝前對該主管接頭進行射線100％檢測。③管道對接接頭上假設(shè)有補強圈或支座墊板覆蓋，該接頭應(yīng)在覆蓋前進行100％射線檢測。④對規(guī)定焊接須層間檢測時，RT、UT檢測應(yīng)在外表檢測后進行。在用工業(yè)管道定期檢驗中無損檢測要點⑴外表無損檢測重點部位①宏觀檢查中發(fā)現(xiàn)裂紋或變形可疑的相應(yīng)部位。②絕熱層破損或可能滲入雨水的奧氏體不銹鋼管道其相應(yīng)的部位。③處于應(yīng)力腐蝕環(huán)境中的管道應(yīng)進行外表抽查。④長期承受明顯交變載荷的管道其焊接接頭和易造成應(yīng)力集中的部位的外表。⑤檢驗人員認為有必要的部位，如支管角焊縫等部位進行外表無損探傷抽查。⑵UT、RT檢測應(yīng)用原那么：GC1、GC2級管道焊接接頭一般應(yīng)進行UT或RT檢測抽查，GC3級未發(fā)現(xiàn)異常原那么上不進行UT或RT檢測抽查。⑶UT或RT檢測重點部位①制造、安裝中返修過的焊接接頭和安裝時固定口的焊接接頭。②錯邊、咬邊嚴重超標的焊接接頭。③異種鋼焊接接頭和外表檢測發(fā)現(xiàn)裂紋的焊縫。④泵、壓縮機進出口第一道或與其相近的焊縫。⑤支吊架損壞部位附近的焊接接頭。⑥使用中發(fā)生泄漏部位附近的焊接接頭。⑦硬度檢驗中發(fā)現(xiàn)硬度異常的焊接接頭。⑧檢驗人員或使用單位認為需要抽查的焊接接頭附錄中關(guān)于壓力管道射線檢測的規(guī)定附錄A154、5中對何時100％射線檢測做出規(guī)定對射線探傷技術(shù)等級及合格級別進行規(guī)定附錄A16.7100%射線檢測合格級別.8局部射線檢測合格級別復(fù)驗或擴大檢驗方法要求附錄A17.1100％射線檢測的條件和合格級別第六章無損檢測概論一．無損檢測根底知識1．無損檢測的定義與分類〔1〕定義：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件的內(nèi)部及外表的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)進行檢查和測試的方法，以“NDT”英文縮寫表示。而用人的肉眼為手段稱之為宏觀檢查，以英文“VT”表示。1無損探傷：是無損檢測早期階段的名稱，其涵義是探測和發(fā)現(xiàn)缺陷；2無損檢測：是當前階段的名稱，其內(nèi)涵不僅僅是探測缺陷，還包括探測試件的一些其他信息，例如結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等，并試圖通過測試，掌握更多的信息；3無損評價：是將進入或目前正在進入的新階段的名稱，其內(nèi)涵不僅僅是探測缺陷、探測試件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，還要求獲取更全面、更深刻的、更準確的綜合信息，例如缺陷的形狀、尺寸、位置、取向、內(nèi)含物、缺陷部位的金相組織、剩余應(yīng)力等，結(jié)合成像技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)分析和處理等技術(shù)，與材料力學(xué)、斷裂力學(xué)等知識綜合應(yīng)用，對試件或產(chǎn)品的質(zhì)量和性能給出全面、準確的評價?！?〕分類：目前無損檢測方法可分為射線檢測〔RT〕、超聲波檢測〔UT〕、磁粉檢測〔MT〕、滲透檢測〔PT〕、渦流檢測〔ET〕、聲發(fā)射檢測〔AE〕。A、常用無損檢測方法：RT、UT、MT、PT是應(yīng)用最廣泛的探測缺陷的常規(guī)方法B、RT、UT是用于探測試件內(nèi)部缺陷的，RT是檢測內(nèi)部的體積狀缺陷，UT是檢測內(nèi)部的平面形缺陷。C、MT和PT、ET主要用于探測試件外表和近外表缺陷。D、聲發(fā)射主要用于探測試件在承載狀態(tài)下的缺陷張口位移〔活動〕情況。E、其他如激光、紅外、微波、液晶等技術(shù)應(yīng)用于無損檢測。2．無損檢測的目的〔1〕保證產(chǎn)品質(zhì)量：通過無損檢測可以將原材料中的冶煉、軋制缺陷和制造中的工藝缺陷，如焊接缺陷等一些不允許存在的缺陷發(fā)現(xiàn)并予以消除而保證產(chǎn)品質(zhì)量?！?〕保障使用平安：通過無損檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備試件在使用中產(chǎn)生的缺陷，并予以消除而提高了設(shè)備在規(guī)定的使用條件下工作時的可靠性?！?〕改良制造工藝：如對焊接標準的改良、鑄造工藝改良、加工工序的改良等。〔4〕降低生產(chǎn)本錢：如原材料預(yù)檢，制造工序預(yù)檢防止不合格轉(zhuǎn)入下道工序等。3．無損檢測的應(yīng)用特點①無損檢測應(yīng)與破壞性檢測相配合，如材料力學(xué)和化學(xué)分析試驗、爆破試驗、缺陷性質(zhì)分析〔解剖等〕、金相和斷口檢驗等②正確選用實施無損檢測的時機，只有正確的時機才會作出正確的評定結(jié)果；③正確選用最適當?shù)臒o損檢測方法：只有正確的方法才會提高檢測結(jié)果的可靠性；―――結(jié)合缺陷的特點進行選擇④各種無損檢測方法應(yīng)用的局限性：每種方法都有自己的特點和局限性的一面；――多種方法綜合利用，互相彌補4．無損檢測標準〔常規(guī)的6種方法〕射線檢測JB/T4730-2005.2承壓設(shè)備無損檢測聲發(fā)射檢測GB/T18182-2000金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評定方法上述均為方法標準，驗收標準按照相應(yīng)標準進行。第七章缺陷的種類及產(chǎn)生原因7.1焊接缺陷7.⑴咬邊：沿焊趾的母材部位被電弧熔化時所形成的溝槽或凹陷。⑵焊瘤：即熔敷金屬在焊接時流淌到焊縫之外的母材外表而未與母材熔合在一起所形成的球狀金屬物。⑶凹坑：焊縫外表局部低于母材的低洼部位。⑷未焊滿：指焊縫外表熔敷金屬填充厚度不夠所形成的連續(xù)或斷續(xù)的低洼。⑸燒穿：焊接過程中，熔化金屬由焊縫反面流出后所形成的空洞。⑹其他外表缺陷：如成形不良、錯邊、塌陷、外表氣孔、弧坑及縮孔、各種焊接變形等。7.1.2①氣孔的分類：從形態(tài)分有球狀、針孔、柱孔、條蟲狀；從分布狀態(tài)有均勻分布狀、密集群狀和鏈狀之分；按孔內(nèi)成分有氮氣孔、氫氣孔、二氧化碳和一氧化碳氣孔。②形成機理：熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來，當金屬凝固速度大于氣體逸出速度，就會形成氣孔。③產(chǎn)生原因：一是工藝因素，主要是焊接標準、電源電流種類、電弧長短和操作技巧。二是冶金因素，這是由于母材和填充金屬外表的銹、油污、焊劑中的水分等在高溫下分解為各種成分的氣體進入熔池中而致。④危害性：氣孔存在會減小焊縫承載的有效截面積，破壞了焊縫金屬的致密性而導(dǎo)致泄漏，降低接頭的強度和塑性，氫氣孔還會引起氫脆產(chǎn)生冷裂紋，成排氣孔、八字氣孔會引起應(yīng)力集中效應(yīng)。⑤防止措施：去除構(gòu)件及填充金屬〔焊絲及焊條〕外表銹斑、油污和水分，如焊前對填充金屬進行烘烤、對構(gòu)件進行預(yù)熱等措施。并選用偏高點的焊接熱輸入〔線能量〕、采用短弧焊工藝。夾渣：指焊后殘留在焊縫中的熔渣。①分類：按渣的成分可分為金屬夾渣〔如鎢夾渣、銅夾渣〕和非金屬夾渣〔如藥皮焊劑形成的熔渣、金屬非金屬夾雜偏析引起的夾雜等〕；按形狀可分為點塊狀和條狀；按分布可分為單個點或條狀、密集點塊狀和鏈狀。②形成機理：熔池中熔化金屬的凝固速度大于熔渣的流動速度，當熔化金屬凝固時，熔渣未能及時浮出熔池而形成。③產(chǎn)生原因：坡口尺寸不合理、并有污物，多道多層焊時，焊道之間、焊層之間清渣不干凈，焊接熱輸入〔線能量〕過小、焊接速度過快，藥皮焊劑有高熔點成分、且脫渣性不好，鎢極有低熔點雜質(zhì)或是電流密度過大致使鎢極熔化滴落于熔池中，手工焊焊條擺動不良等。④危害性：點狀與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生應(yīng)力集中，其尖端還會開展為裂紋源，其危害遠比氣孔嚴重。7.⑴裂紋的分類①按尺寸大小可分為宏觀裂紋、微觀裂紋和超顯微裂紋〔指晶間或晶內(nèi)裂紋〕。②按產(chǎn)生的原因不同可分為熱裂紋〔產(chǎn)生于Ac3附近的裂紋〕、冷裂紋〔產(chǎn)生于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M3點以下的裂紋〕、再熱裂紋〔接頭冷卻后再加熱至500～700℃時產(chǎn)生的裂紋〕、層狀撕裂〔金屬中雜質(zhì)偏析在施焊過程中在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力作用下沿金屬軋制方向開裂〕、應(yīng)力腐蝕裂紋〔在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的裂紋〕。⑵裂紋形成的原因：一是冶金因素，另一是力學(xué)因素。冶金因素是指由于焊縫產(chǎn)生不同程度的物理與化學(xué)狀態(tài)的不均勻，如低熔共晶組成元素S、P、Si等偏析、富集導(dǎo)致的熱裂紋。此外，在熱影響區(qū)金屬中，快速加熱和冷卻使金屬中的空位濃度增加，同時由于材料的淬硬傾向降低了材料的抗裂性能，在一定的力學(xué)因素下，這些都是生成裂紋的冶金因素。力學(xué)因素是指由于快熱快冷產(chǎn)生了不均勻的組織區(qū)域，由于熱應(yīng)變不均勻而導(dǎo)致不同區(qū)域產(chǎn)生不同的應(yīng)力聯(lián)系，造成焊接接頭金屬處于復(fù)雜的應(yīng)力—應(yīng)變狀態(tài)。內(nèi)在的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、外加的拘束應(yīng)力以及應(yīng)力集中相疊加構(gòu)成了導(dǎo)致接頭金屬開裂的力學(xué)條件。⑶危害性：裂紋特別是冷裂紋是焊縫中危害性最大的缺陷，大局部焊接構(gòu)件的破壞是由此生。其他所有焊接缺陷如未焊透、未熔合、夾渣等都是通過轉(zhuǎn)化成裂紋而致使構(gòu)件破壞的。⑷典型裂紋特征分析 ①熱裂紋〔結(jié)晶裂紋〕A.形成機理：焊縫金屬在凝固過程中〔即在固相線附近的高溫區(qū)內(nèi)〕，結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點共晶物富集于晶界，形成“液態(tài)薄膜”，在特定的敏感溫度區(qū)粗〔又稱脆性溫度區(qū)〕間，其強度極小，在焊縫金屬凝固收縮而受到的拉應(yīng)力作用下，最終開裂形成裂紋。如縱向裂紋、枝晶狀橫向裂紋和弧坑裂紋。B.影響因素：一是碳元素及有害雜質(zhì)S、P的含量，