壓力容器資料

壓力容器資料

第一章壓力容器的基礎知識

第一節(jié)概述

1、壓力容器的定義

2、壓力容器的分類

3、壓力容器的結構特征及常見破壞形式

第二節(jié)常見物理量及量綱

第三節(jié)壓力容器常用術語

第二章壓力容器的介質分類及特性

第一節(jié)壓力容器的常用介質

第二節(jié)壓力容器的常用介質分類

第三節(jié)壓力容器常用介質特性

第三章壓力容器的常用材料

第一節(jié)常用材料及其性能

第二節(jié)材料的常見缺陷

第四章焊接缺陷及無損檢測相關知識

第一節(jié)焊接材料

第二節(jié)常見焊接方法及坡口形式

第三節(jié)無損檢測知識簡介

第五章壓力容器定期檢驗

第一節(jié)定期檢驗項目及合格判定

第二節(jié)定檢常用工具儀器設備第六章安全實用與管理

第一節(jié)安全附件簡介

第二節(jié)操作與使用管理安全規(guī)程

第一章壓力容器的基礎知識

第一節(jié)概述

壓力容器是工業(yè)生產過程中不可缺少的一種設備.隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平

的提高，壓力容器的使用越來越廣泛，它不僅用于工業(yè)、農業(yè)、科研、國防、醫(yī)療衛(wèi)生和文

教體育等國民經濟各部門，而且已深入到千家萬戶之中。壓力容器不僅數量多，增長速度

快，而且類型復雜，發(fā)生事故的可能性較大。作為壓力容器的檢驗檢測人員，保證壓力容

器的安全運行是自己應盡的職責,為了幫助檢驗檢測人員提高理論知識和實際操作水平,本

章將較詳細的講解和介紹一些與壓力容器相關的基礎知識。

一、壓力容器的定義

所謂容器，通常的說法是：由曲面構成用于盛裝物料的空間構件。通俗地講，就是化

工、煉油、醫(yī)藥、食品等生產所用的各種設備外部的殼體都屬于容器。不言而喻，所有承

受壓力的密閉容器稱為壓力容器，或者稱為受壓容器。

我國對壓力容器的界限范圍是根據：

國務院第549號令《特種設備安全監(jiān)察條例》第99條第二款規(guī)定：壓力容器是指承裝

氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于

0.IMpa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa.L的氣體，液化氣體和最高工

作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器;承裝公稱工作壓力大于

或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積德乘積大于或者等于.OMpa.L的氣體、液化氣體和

標準沸點等于或者低于60攝氏度液體的氣瓶，如氧艙等。

二、壓力容器的分類

壓力容器的分類方法很多，其主要方法有：

1.按設計壓力分類：

按設計壓力P的高低，容器可分為低壓、中壓、高壓及超高壓四個等級。其劃分的范圍

及代號見表1一1。

表1—1壓力容器壓力等級的劃分

表I

2.按制造材料分類:

按制造材料的不同，金屬容器可分為黑金屬壓力容器和有色金屬壓力容器。由于有色金

屬的市場價格高，制造成本高，所以往往將有色金屬與碳鋼不銹鋼復合后制作壓力容器，

且只限制在特殊的情況下使用。其劃分范圍見表1—2

表1-2容器按制造材料的劃分銅制容器

鋁制容器

鑄造容器

鑄鐵容器

碳鋼容器

鋼制容器合金鋼容器

不銹鋼容器

3.按按壓力容器等級、品種及介質的危害程度分類

為了便于安全技術監(jiān)督和管理，《容規(guī)》按壓力容器設計壓力、介質危害程度以及生產

工藝過程中的作用原理將壓力容器分為第一類壓力容器、第二類壓力容器及第三類壓力容

器，我國將化學介質危害分為極度危害、高度危害、中度危害、和輕度危害四個等級，具

體劃分見表1—3：

表1-3化學介質危害程度等級劃分

（1）極度危害（I級）最高允許濃度＜0.Img/m3

(2)高度危害（II級）最高允許濃度0.T1.0mg/m3

(3)中度危害（IH級）最高允許濃度L0~10mg/m3

（4）輕度危害（IV級）最高允許濃度，10mg/m3

（1）下列情況之一，為第三類壓力容器:

①高壓容器；

②中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質）；

③中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，且PV乘積大于等于

1OMPa,m3）；

④中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質，且PV乘積大于等于

0.5MPa,m3）；

⑤低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質，且PV乘積大于等于

0.2MPa?m3）；

⑥高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；

⑦中壓搪玻璃壓力容器；

⑧使用強度級別較高（指相應標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造

的壓力容器；

⑨移動式壓力容器，包括鐵路罐車，（介質為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車［液化

氣體運輸（半掛）車、低溫液體運輸（半掛）車、永久氣體運輸（半掛）車］和罐式集裝

箱（介質為液化氣體，低溫液體）等；

⑩球形儲罐（面積大于等于501n3）；

（2）下列情況之一的，為第二類壓力容器；

①中壓容器；

②低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質）；

③低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質或毒性程度為中度危害介質）；

④低壓管殼式余熱鍋爐；

⑤低壓搪玻璃壓力容器。

（3）低壓容器為第一類壓力容器（（一）（二）中規(guī)定的除外）①劇毒介質——指進

入人體量（50g即導致肌體嚴重損傷或致死的介質，如氟、氫氟酸、氫氟酸、光氣、氟化

氫、碳酰氟等

②有毒介質——是指進入人體量大于等于50g即導致人體正常功能損傷的介質，如二氧

化碳硫、氨、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二氧化碳、乙快、硫化氫

等

③易燃介質——指與空氣混合的爆炸下限〈10%,或爆炸上限與下限之差〉20%的氣體，

如一甲胺、乙烷、乙烯、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)丙烷、氫、丁烷、三甲胺、丁二烯、丁

烯、丙烷、甲烷等

4、從安全技術管理角度分類

按安全技術管理分類，壓力容器可以分為固定式容器和移動式容器兩大類。

（1）固定式容器

系指有固定的安裝和使用地點，工藝條件和使用操作人員也比較固定，一般不是單獨裝

設，而是用管道與其他設備相連接的容器。如合成塔、蒸球、管殼式余熱鍋爐、熱交換

器、分離器等。

（2）移動式容器

系指一種儲裝容器，如氣瓶、汽車槽車等。其主要用途是裝運有壓力的氣體。這類容器

無固定使用地點，一般也沒有專職的使用操作人員，使用環(huán)境經常變化，管理比較復雜，

較易發(fā)生事故。

在上述分類方法中，只用第三類分類方法綜合考慮了壓力容器的設計壓力、幾何容積、

材料強度、應用場合和介質危害程度等多種影響因素，分類方法比較科學、合理，因此得

到了廣泛的應用。

三、壓力容器的結構特征及常見的破壞形式

1、壓力容器的結構特征

壓力容器是為介質的物理反應、化學反應、換熱、儲存、分離等提供一個密閉空間，其

結構一般比較簡單。壓力容器根據其用途不同，結構形式也多種多樣。主要有球形、圓筒

形、箱形、錐形等?，F將兩種常見容器結構形式介紹如下：

?球形容器

球形容器的本體是一個球殼，此種結構由許多塊預先按一定尺寸壓制成形的球面板拼焊

而成，直徑較大。由于球殼是中心對稱的結構，應力分布均勻，球殼體應力是相同直徑圓

筒形殼體應力的一半，壓力截荷相同的情況下所需板材厚度最小，相同容積的結構表面積

最小。因此可節(jié)省大量材料（與同壓力截荷、同容積的圓筒形容器相比，可節(jié)約材料

30^40%）o但由于制造工藝復雜、拼焊要求高，再加上內部工藝附件安裝困難，故一般用

于大型儲罐，也有時用作蒸汽直接加熱的容器。

?圓筒形容器

圓筒形容器是軸對稱結構，此種結構沒有形狀突變，應力健在比較均勻，受力雖不如球

形容器，但比其他結構形式好得多，制造工藝較簡單.，便于內部工藝附件的安裝，便于工

作介質的流動，因而是使用最普遍的一種壓力容器。圓筒形容器一般也采用焊接結構。

2、壓力容器的基本構成

壓力容器一般由筒體、封頭（端蓋）、法蘭、接管、人（手）孔、密封元件、安全附

件、支座等部分組成，

?筒體

筒體是壓力容器的重要部件，與封頭或管板共同構成承壓殼體，為物料的儲存和完成介

質的物理，化學反應及共他工藝用途提供所必需的空間。筒體通常用金屬板材卷制焊接而

成。

?封頭（端蓋）

封頭是保證壓力容器密閉的重要部件。凡是與筒體采用焊接聯接而不可拆的稱為封頭；

與簡體以法蘭等聯接而可拆的，稱為端蓋。

?法蘭

由于生產工藝需要和安裝檢修的方便，不少容器需采用可拆的連接結構，如壓力容器的

端蓋與筒體之間、接管與管道之間的連接。這時通常采用法蘭結構。法蘭通過螺栓、楔口

等連接件壓緊密封件保證容器的密封。故法蘭連接是由法蘭、螺栓、螺母及密封元件所組

成的密封連接件。

法蘭按照所連接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。前者用于容器的端蓋與筒體連接；后

者用于接管（管道）與管道之間的連接。法蘭按其整體性程度分成三種形式：整體法蘭、

松式法蘭和任意式法蘭。

?密封元件

是指接觸面之間或封頭與筒體頂部的接觸面之間，借助于螺栓等連接件壓緊力可達到密

封的目的。按其所用材料的不同分為非金屬密封元件（石棉墊、橡膠0型環(huán)等）、金屬密

封元件（紫銅墊、鋁墊、軟鋼墊等）和組合式密封元件（鐵包石棉墊、鋼絲纏繞石棉墊

等）。

按其截面形狀又可分為平墊片、三角形墊片、八角形墊片、透鏡式墊片等。不同的密封

元件和不同的連接件相組配，構成了各種不同的密封結構。

①強制密封：通過堅固端蓋與筒體法蘭的聯接螺栓等強制方式將密封面壓緊，從而達到

密封的目的，如平墊密封、卡扎里密封等。

②自緊密封：利用容器內介質的壓力使密封面產生壓緊力來達到密封目的。它的密封力

隨著介質壓力的增大而增大，因而在較高的壓力下也能保持可靠的密封性能，如組合式密

封、“0”形環(huán)密封、“C”形環(huán)密封、“B”形環(huán)密封、楔形密封、八角墊和橢圓墊密

封、平墊自緊密封、伍德密封、氮氣式密封等。

③半自緊密封：既利用容器內介質的壓力，又利用堅固件的聯接使密封面產生壓緊力來

達到密封的目的，如雙錐密封就屬于此。

?接管

適應壓力容器安全運行及生產工藝的需要而設置于封頭（端蓋）及筒體上，用于介質的

進出、安全附件的安裝等。

?人孔、手孔

根據結構、介質等情況，壓力容器需設置人孔或手孔等檢查孔，用于容器的定期檢驗、

檢查或清除污物。人孔和手孔按其其形狀可分為圓形及橢圓形兩種；按其封閉形式可分為

外閉式及內閉式兩種。

?安全附件

為了保證壓力容器安全穩(wěn)定可靠的運行，往往需要在壓力容器上設置一些安全裝置用以

監(jiān)測和監(jiān)控壓力容器內工作介質的參數。壓力容器的安全附件主要有安全閥、爆破片、緊

急切斷閥、安全連鎖裝置、壓力表、液面計、測溫儀表等。

?支座

支座是用于支承容器重量并將它固定在基礎上的附加部件，其結構形式決定于容器的安

裝方式，容器重量及其他載荷，一般分為三大類：即立式容器支座、臥式容器支座及球形

容器支座。立式支座中最常見的有懸掛式支座（耳式支座）、支承式支座及裙式支座主要

用于高大的直立容器（塔類）。臥式容器支座的結構形式主要有鞍式支座、支承式支座

等。支承式支座只適用于小型容器；鞍式支座常用于大中型容器；圈座適用于薄壁容器及

多于兩個支承的長容器。球容器中常見的有裙式支座和柱式支座。裙式支座一般用于小型

的球型容器。

3、常見的破壞形式及其預防

1、韌性破壞

（1）概念

容器在內部壓力作用下，器壁上的應力達到了材料的強度極限而發(fā)生破裂的一種破壞形

式。應力達到屈服點時發(fā)生較大的塑性變形，達到拉伸強度時破裂。

（2）特征

①有顯著地宏觀變形

②爆破時一般不產生碎片

③爆破壓力與理論計算值相近

④斷口呈灰暗色，無金屬光澤，斷口為一條長縫（3）預防措施

規(guī)范操作、不要超壓、及時檢查腐蝕情況，保持各種安全裝置、儀器儀表完好靈敏等。

2、脆性破壞

(1)概念

斷裂時沒有宏觀的塑性變形，器壁上的應力遠小于材料的強度極限，有的甚至低于屈服

點。一般是在較低溫度或存在缺陷(裂紋的影響最明顯)的情況下發(fā)生。

發(fā)生脆性斷裂要具備三個條件：-是容器本身存在缺陷，二是有一定水平的應力，三是

材料的韌性很差。

(2)特征

①無明顯的塑性變形，厚度也沒有明顯的減薄

②瞬間發(fā)生，一般有許多碎片飛出

③材料脆化而破壞，總是首先在缺陷或幾何形狀突變處首先發(fā)生，然后延伸，斷口呈金

屬晶粒狀、并富有光澤，斷口平直且主應力方向垂直。

④破壞時名義工作應力較低，通常低于材料的屈服點獲接近，特別是裂紋缺陷引起的脆

性斷裂，破裂時應力一般不會超過屈服點。

(2)預防

①確保材料有良好的韌性，特別是在低溫情況下。

②避免或降低容器的應力集中，如盡量采用圓弧過渡、接管根部雙面焊透且焊縫表面磨

平等。

③焊后熱處理消除殘余應力。

④加強對在役容器的無損檢測。

3、疲勞破壞

(1)概念

由于交變我荷作用，在容器某些應力集中部位短時間內由于疲勞而在低應力狀態(tài)下突然

發(fā)生的一種破壞形式。交變我荷有機械載荷、熱載荷、壓力載荷。對壓力容器如壓力波

動、溫度波動等。

(2)特征

①就部位而言，一是在結構不連續(xù)處發(fā)生，如接管的根部、開孔處、受力較大且有尖角

的部位；二是在有裂紋類原始缺陷的焊縫處。

②疲勞斷裂的基本形式是爆破和泄漏。材料強度偏高且韌性較差，則表現為爆破；若材

料強度較低而韌性較好，則疲勞裂紋擴展泄漏。

③斷口分疲勞擴展和最終破裂兩個區(qū)域，疲勞擴展區(qū)平整光滑、有貝殼花紋狀疲勞線；

最終破裂區(qū)呈明顯的放射性及人字形紋狀。

(3)預防

①選用合適的抗疲勞材料，不宜用強度偏高的合金鋼，而應用有較大塑性應變能力的低

碳鋼和碳鐳鋼。

②采用分析設計法設計。

③注意結構的抗疲勞性，如帶補強圈的接管處、盡量直接管避免斜接管。

④提高制造質量，嚴格進行在役設備檢驗。

(4)腐蝕破壞

(1)概念

均勻腐蝕使器壁厚度減薄，點蝕形成局部凹坑，晶間腐蝕使材料的強度和韌性喪失，應

力腐蝕使材料以裂紋的形式產生破壞。

(2)特征

根據金屬的腐蝕形式，可以將其分為均勻腐蝕、局部腐蝕，而局部腐蝕又包括區(qū)域腐

蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕不同腐蝕破壞其特征不同。

(3)預防

①選擇合適的抗腐蝕材料

②使容器與介質隔離

③消除引起腐蝕的因素

(5)蠕變破壞

(1)概念

壓力容器母體材料長期在高溫下受到拉應力的作用，拉應力雖小于材料的屈服極限，但

材料也會緩慢的產生塑性變形，這種變形我們稱之為蠕變。發(fā)生蠕變的容器體積變大，容

器的器壁減薄，最后導致容器破裂。這種由材料蠕變而使容器發(fā)生破裂稱為蠕變破壞。

（2）特征

①蠕變破壞只發(fā)生在一些高溫設備上，破裂后?般都有較為明顯的殘余變形，通過金相

分析可以發(fā)現微觀組織有明顯的變化，其斷口金屬顆粒粗大，并且沒有金屬光澤。

②在容器直徑方向有著明顯變形，并伴有許多沿經線方向的小蠕變裂紋，甚至出現表面

的龜裂，或引起壁厚減薄，斷口與壁面垂直，具有脆性斷口的某些特征。

（3）預防

①選材上和設計上要充分考慮容器的蠕變特征。

②使用過程中注意避免高溫或局部過熱。

第二節(jié)常用物理量及量綱

第三節(jié)壓力容器的常用術語

-、一般術語

壓力:垂直作用在物體表面上的力。即物理學中的壓強環(huán)境大氣壓力：壓力容器所在地

的大氣壓力。

真空度：表示真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度。即負表壓力的絕對值。溫度：表示物體冷

熱程度的度量。

環(huán)境溫度:容器周圍的大氣溫度。

月平均最低氣溫：當月個天的最低氣溫值相加后除以當月天數。介質（物料）：容器使

用過程中的內部盛裝物。

容積：對于容器或容器室，是指在對外連接的第一個密封面或第一個焊縫坡口面范圍內

的內部體積。扣除不可拆卸內件的體積。

二、關于容器及其結構的術語

壓力容器：壓力作用下盛裝流體介質的密閉容器。

內壓容器：正常操作時，其內部壓力高于外部壓力的容器。外壓容器：正常操作時，

其外部壓力高壓內部壓力的容器。常壓容器：與環(huán)境大氣壓直接連通或工作表壓力為零

的容器。固定式壓力容器：安裝在固定位置使用的壓力容器。

移動式壓力容器：安裝在交通工具上，作為運輸裝備的壓力容器。腔（室）：容器內

的介質所在的相對獨立的密閉空間。

元件：組成壓力容器的基本單元零件。（如殼體、封頭，法蘭等）受壓元件：承受壓

力載荷的容器零部件。

非受壓元件：為滿足容器要求與容器直接或間接連接而不受壓力載荷的零部件。

第二章壓力容器的介質分類及特性

第一節(jié)、壓力容器的常用介質

壓力容器的常用介質有：空氣、氧氣、氫氣、氮氣、?氧化碳、二氧化碳、乙烯、液化

石油、硫化氫、氨氯、乙快等。

第二節(jié)、壓力容器常用介質分類

壓力容器常用瓶裝氣體介質分類：壓縮氣體、液化、（低溫液化氣體）、溶解氣體、吸

附氣體。

第三節(jié)、壓力容器中常用介質的特性

壓力容器中盛裝的大多具有易燃、易爆、有毒有害的特性，了解和掌握這些氣體的各種

特性,對于壓力容器的安全運行和事故預防是至關重要的。本節(jié)主要介紹幾種常用氣體的

特性。

1、空氣。空氣是無色、無味、無嗅的氣體，在OCO.101325MPa下，每升空氣重1.293

克。用增加壓強和降低溫度的辦法,能使空氣變成液態(tài)。按體積計算,氧氣約為21%,氮氣

約為78%,惰性氣體約為0.94%,二氧化碳約0.03%,其它氣體和雜質約0.03%?

2、氧氣。氧氣是無色、無味、無嗅的氣體,在標準狀態(tài)下,與空氣的相對密度為1.105。

臨界溫度-118.37℃,臨界壓力5.05MPa,氧氣微溶于水.氯的化學性質特別活躍,易和其它

物質發(fā)生氧化反應并放出大量的熱量.氧氣具有強烈的助燃性,若與可燃氣體氫氣、乙快、

甲烷、一氧化碳等按一定的比例混合,即成為易燃易爆的混合氣體,一旦有火源或引爆條件

就能弓I起爆炸。

3、氫氣。氫氣是無色、無味、無嗅、無毒的可燃窒息性氣體。氫氣是最輕的氣體，具有

很大的擴散速度,極易聚集于建筑物的頂部而形成爆炸性的氣體.氫氣的化學性質特別活躍,

是一種強的還原劑,其滲透性和擴散性強。

4、氮氣。氮氣是無色、無味、無嗅的窒息性氣體。常溫下，氮氣的化學性質不活潑，在

工業(yè)上,常用于容器在檢修前的安全防爆防火置換和耐壓試驗用氣。人處在氮含量高于94

%的環(huán)境中，會因嚴重缺氧而在數分鐘內窒息死亡。在生產和檢修中,接觸高濃度氮氣的機

會非常多，因氮氣窒息造成死亡的事故屢見不鮮，因此切不可掉以輕心。

5、一氧化碳。一氧化碳是含碳物質在燃燒不完全時的產物.是一種無色、無嗅的毒性很

強的可燃氣體。一氧化碳的毒性作用于對血紅蛋臼有很強的結合能力，使人因缺氧中毒。

在工業(yè)生產中，常以急性中毒的方式出現,吸入高濃度一氧化碳時,若搶救不及時則有生命

危險。

6、二氧化碳。是一種無色、無嗅、無毒，稍有酸味的窒息性氣體，能溶于水。二氧化碳

能壓縮液化成液體,液體：氧化碳壓力下降時會蒸發(fā)膨脹，并吸收周圍大量的熱而凝結成固

體干冰。液態(tài)二氧化碳的膨脹系數較大,超裝很容易造成氣瓶爆炸。

7、乙烯。乙烯是一種無色、無嗅、稍有甜香氣味的可燃性氣體。乙烯的化學性質活潑,

與空氣和氧氣混合,能形成爆炸性氣體.乙烯屬于低毒物質，但具有較強的麻醉作用。

8、液化石油氣。是一種低碳的煌類混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丁烷、丁烯及少

量的戊烷、戊烯等組成。在常溫常壓下為氣體,只有在加壓和降低溫度條件下,才變?yōu)橐?/p>

體。液化石油氣無色透明,具有燒類的特殊味道,是一種很好的燃料。液化石油氣的飽和蒸

汽壓隨溫度升高而急劇增加,其膨脹系數較大,氣化后體積膨脹250—300倍。液化石油氣

的閃點、沸點都很低,都在以下，爆炸范圍較寬，由于比空氣重,容易停滯和積聚在地面

的低洼處,與空氣混合形成爆炸性氣體,遇火源便可爆炸。

9、硫化氫。是一-種具有惡臭味的有毒有害氣體。相對密度比空氣高,易積聚在低洼處.

硫化氫在大氣中超過lOppm時即可察覺,起初臭味的增強與濃度的升高成正比，但當濃度超

過10mg/立方米之后,濃度繼續(xù)升高臭味反而減弱。在高濃度時,很快引起嗅覺疲勞而不

能察覺硫化氫的存在，所以不能依靠其臭味的強弱來判斷硫化氫濃度的大小.硫化氫是一種

可燃性氣體,與空氣混合達到爆炸極限時，可發(fā)生強烈爆炸。

10、氨。是一種無色有強烈刺激性臭味的氣體。氨中有水分時將會腐蝕銅合金,所以充

裝液氨的壓力容器不能采用銅管及銅合金制的閥件，一般規(guī)定液氨中含水量不能超過0.2

%。氨對人體有較大的毒性,主要是對上呼吸道和眼睛的刺激和腐蝕。

11、氯。氯是一種草綠色帶刺激性臭味的劇毒氣體，可液化為草綠色透明的液體，在定

的溫度下，容器內同時存在液態(tài)和氣態(tài)。氯是活潑的化學元素，是?種強氧化劑，其用途廣

泛，常用作還原劑、溶劑、冷凍劑等。氯是一種極度危害的介質,對人的皮膚、呼吸道有損

害，甚至導致死亡。

12、乙快。乙快是一種無色的易燃易爆的氣體，純乙塊氣體是沒有臭味的，用電石制成的

工業(yè)乙煥氣體具有一種難聞的臭味。乙塊很容易溶解在水中和其它溶劑中.純凈的乙快氣

體本身是無毒的，但長時間吸入后,人會因為氧量不足引起窒息的危險。乙快的爆炸極限范

圍很大在空氣中乙快的含量為7%—13%時爆炸能力最強。乙煥在氧氣中燃燒的火焰溫度

可高達3500℃,常用于熔融和焊接金屬。

第三章壓力容器的常用材料

第一節(jié)常用材料及其性能

一、壓力容器常用材料

1、鋼材分類

鋼材的形狀包括板、管、棒、絲、鍛件、鑄件等。壓力容器本體主要采用板材.、管材和

鍛件。

鋼板鋼板是壓力容器中最常用的材料，如圓筒、封頭的制作鋼管接管、換熱管一般由

無縫鋼管制成

鍛件高壓容器的平蓋、端部法蘭、接管法蘭等鍛件

2、鋼材類型

3、壓力容器用鋼可分為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼

（1）碳素鋼

壓力容器常用碳素結構鋼有Q235B、Q235C；常用優(yōu)質碳素結構鋼有20g、20R、10G；壓

力容器專用鋼板有Q245R、HP245、HP265、HP295。

①Q235B鋼的應用舉例：Q235B級鋼主要用于建筑、橋梁工程上制造質量要求較高的焊

接結構。其技術標準為：

②20g鋼

20g鋼是制造鍋爐的常用碳素鋼板。是用于制造壓力小于6MPa,壁溫低于4500c的船舶

鍋爐、蒸汽鍋爐以及其他鍋爐構件。20厚壁鋼管。主要用做石油地質鉆探管、石油化工用

的裂化管、鍋爐管、軸承管以及汽車、拖拉機、航空用高精度結構管等。其技術標準為：

③10G是GB/5310國標鋼號（國外對應牌號：德國st45.8、日本STB41、美國

SA106B）,為最常用鍋爐鋼管用鋼10G鋼管主要用于制造高壓和更高參數鍋爐管件，低溫

段過熱器、再熱器，省煤器及水冷壁等；如小口徑管做壁溫W500C受熱面管子、以及水

冷壁管、省煤器管等，大口徑管做壁溫W450c蒸汽管道、集箱（省煤器、水冷壁、低溫

過熱器和再熱器聯箱），介質溫度W450C管路附件等。由

于碳鋼在450℃以上長期運行將產生石墨化，因此作為受熱面管子長期最高使用溫度最

好限制到450℃以下。該鋼在這一溫度范圍，其強度能滿足過熱器和蒸汽管道要求、且具

有良好抗氧化性能，塑性韌性、焊接性能等冷熱加工性能均很好，應用較廣。此鋼在伊朗

爐（指單臺）上所使用部位為下水引入管（數量為18噸）、汽水引入管（10噸）、蒸汽

連接管（16噸）、省煤器集箱（8噸）、減溫水系統(tǒng)（5噸），其余作為扁鋼、吊桿材料

使用（約86噸）。

（2）低合金鋼

壓力容器常用的低合金鋼，包括專用鋼板Q345R、15CrMoR、16MnDR、15MnNiDR、

09MnNiDR、07MnCrMoNbDR,16MnR、16Mng、15MnVR、15MnVNR,18MnMoNbR.09Mn2VDR、

HP345HP325、HP365鋼管16Mn、09MnD鍛件16Mn、20MnMo、16MnD、09MnNiD、12Cr2Mo?

低合金耐熱鋼包括珠光體耐熱鋼和貝氏體耐熱鋼。珠光體耐熱鋼：12CrMo15CrMo

14CrlMo;貝氏體耐熱鋼：12Cr2Mo15CrMoR14CrMoR12Cr2MoiR。

①16MnR這是?個成熟的鋼種，廣泛應用于石油化工設備中-40℃以上的低壓及中壓容

器、鍋爐、高壓容器層板和繞帶、低壓及中壓鋼管等承受負荷的各種焊接構件。特別適合

于-40C以下寒冷地區(qū)的低溫壓力容器。其技術標準為：

②20MnM。主要用于重要的大中型鍛件如壓力容器的封頭、法蘭等，使用溫度為-

40^470℃?其技術標準為：

③16MnDR用于制造-40℃設備，如液氮設備。其技術標準為：④09Mn2VDR用于制造-

70℃的低溫設備，如冷凍設備、液態(tài)氣貯罐、石油化工低溫設備等。常見的液丙烯(-

47.7℃)、硫化碳酰(-50

℃)、液硫化氫(-6VC)等設備均可用09Mn2VDR制造。技術標準為：

⑤16MnR是我國目前用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，主要用于中、低壓壓力

容器。其技術標準為：

⑥15MnVNR以鋼板、鋼管、圓管以及各種型鋼形式，廣泛用于制造中、高壓石油化工容

器、鍋爐、以及其他大型焊接結構件、低溫設備等。

?18MnMoNbR我國發(fā)展的490Mpa級的中文壓力容器用鋼，用于制造鍋爐和石油化工厚

壁容器以及大型鍛件，可作為抗氫鋼應用。

(3)高合金鋼

壓力容器常用的低碳或超低碳高合金鋼大多是耐腐蝕、耐高溫鋼，主要有銘鋼、銘銀鋼

和鋁鍥鋁鋼。主要鋼種有0C主30Crl8Ni90Crl8Ni9Ti0Crl8Nil0Ti00Crl9Nil0

0Crl7Mnl3Mo2N

①銘鋼0Crl3(S11306)是常用的鐵素體不銹鋼。主要用于制造抗水蒸氣、碳酸氫鏤母

液以及540℃以下含硫石油等介質腐蝕設備的襯里、內部元件以及墊圈等。以此鋼為復層

的復合鋼板已廣泛應用于與熱含硫石油及其他侵蝕介質接觸的設備殼體(如精微塔、反應

器等)在化工工業(yè)中尚可以代替18-8T1不銹鋼用于要求防止污染和耐蝕性不強的設備，

如不含醋酸的維尼綸介質及制藥工業(yè)部分設備。

②0Crl8Ni9作為不銹鋼耐熱鋼廣泛應用于食品設備、一般化工設備、原子能工業(yè)用設

備等。適用于制造深沖成型的零件如墊片以及輸酸管道、容器等。也可用作焊接銘銀不銹

鋼和銘不銹鋼的焊條芯材、非磁性部件以及低溫環(huán)境下使用的部件等。

③0Crl8Ni9Ti用于制造耐酸容器和設備襯里、輸送管道，如氮肥工業(yè)用的吸收塔、熱

交換器等。石油工業(yè)中可用作650C以下催化、裂化反應器、換熱器等。化學工業(yè)中用作

稀硝酸和硝鐵設備、氨合成塔內件、尿素和維尼綸中部分設備。還可以用作要求耐蝕的鍛

件和螺栓。

?0Crl7Mnl3Mo2N奧氏體-鐵氏體雙相不銹鋼。用于制造尿素工'業(yè)設備如合成塔、高壓

一段分離器等，其耐蝕性可超過一般常用的0Crl8Nil0Mo2Ti。在用來制造醋酸、維尼綸、

卡普隆及滌綸等合成纖維工業(yè)設備時亦有良好的耐蝕性能，可替代18-8型銘銀鋁鋼使

用。

二、金屬材料的基本性能

金屬材料是現代工業(yè)、農業(yè)、國防以及科學技術各個領域應用最廣泛的工程材料。這不

僅是由于奇來源豐富，生產工藝簡單、成熟，而且還因為它們具有優(yōu)良的性能。

通常我們所指的金屬材料的性能包括以下三個方面：

1、使用性能：即為保證機械零件、設備、結構件等能正常工作，材料所應具備的性

能，主要有機械性能、物理性能、化學性能，使用的性能覺定了材料的應用范圍，使用安

全可靠性和使用壽命。

(1)機械性能

材料的機械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和過度變形的能力。它包括材料的

強度、彈性、塑性、韌性、疲勞強度、斷裂韌性和硬度等。

(2)化學性能(耐腐蝕性)

腐蝕不僅會造成金屬的損失，更重要的是會導致金屬的破壞，從而威脅到壓力管道的安

全。事實已證明，許多壓力管道的破壞都與材料的腐蝕有關。

①材料的選擇應避免應力腐蝕的發(fā)生，因為它會帶來壓力管道在不可預知的情況下突然

斷裂，從而導致重大事故的發(fā)生；

②選用的材料應有足夠的抗介質均勻腐蝕的能力，以便材料不致于在短時間內因腐蝕造

成的管道壁厚急劇減薄而失效。

(3)物理性能

材料的物理性能主要是指：密度P(kg/m3)、導熱系數、比熱、熔點Tm(℃)、線膨脹系

數、彈性模量E、比重

2、工藝性能：即材料在被制成機械零件、設備、結構件的過程中適應各種冷、熱加工

的性能，如鍛造、焊接、熱處理、壓力加工、切削加工等方面的性能。工藝性能對制造成

本、生產效率、產品質量有重要的影響。

(1)制造工藝性能

材料的制造工藝性能也是影響材料選擇的一個重要因素。主要包括有：①切削加工性

能；②可鑄性;③可鍛性；④可焊性;⑤熱處理性能；

3、材料的經濟性。

（1）材料的選擇不能脫離經濟性這個杠桿作用，這就是工程材料研究與一般材料研究

區(qū)別的顯著標志。

（2）材料的選材的原則：

①設計選材既要可靠，又要經濟，能用低等級材料時就不要選用高等級材料。

②對材料的制造要求也應適當，要結合使用條件來規(guī)定各項檢查試驗要求。

③對于每一種金屬材料來說，以上各類性能不可能都是優(yōu)秀的，選用材料時，只能揚長

避短，物盡其用。

第二節(jié)材料的常見缺陷

1、結疤

（1）結疤的缺陷特征

結疤型鋼表面上的疤狀金屬薄塊。其大小、深淺不等，外形極不規(guī)則，常呈指甲狀、魚

鱗狀、塊狀、舌頭狀無規(guī)律地分布在鋼材表面上，結疤下常有非金屬夾雜物。

（2）產生原因

由于鋼坯未清理，使原有的結疤軋后仍殘留在鋼材表面匕

2、表面夾雜

（1）表面夾雜的缺陷特征

暴露在鋼材表面上的非金屬物質稱為表面夾雜，一般呈點狀、塊狀和條狀分布，其顏色

有暗紅、淡黃、灰白等，機械的粘結在型鋼表面上，夾雜脫落后出現一定深度的凹坑，其

大小、形狀無一定規(guī)律。

（2）產生原因

①鋼坯帶來的表面非金屬夾雜物。

②在加熱或軋制過程中，偶然有非金屬夾雜韌（如加熱爐的耐火材料及爐渣等），爐附

在鋼坯表面上，軋制時被壓入鋼材，冷卻經矯直后部分脫落

3、分層

（1）分層的缺陷特征

此缺陷在型鋼的鋸切斷面上呈黑線或黑帶狀，嚴重的分離成兩層或多層，分層處伴隨有

夾雜物。

(2)產生的原因

①主要是由于鎮(zhèn)靜鋼的縮孔或沸騰鋼的氣囊未切凈。

②鋼坯的皮下氣泡，嚴重疏松，在軋制時未焊臺，嚴重的夾雜物也會造成分層。

③鋼坯的化學成份偏析嚴重，當軋制較薄規(guī)格時，也可能在特定情況下形成分層。

4、氣泡(凸包)

(1)氣泡的缺陷特征

鋼表面呈現的一種無規(guī)律分布的園形凸起稱為凸包，凸起部分的外緣比較園滑，凸包破

裂后成雞爪形裂口或舌形結疤，叫氣泡。多產生于型鋼的角部及腿尖。

(2)產生的原因

鋼坯有皮下氣泡，軋制時未焊合。

5、裂紋

(1)裂紋的缺陷特征

順軋制方向出現在型鋼表面上的線形開裂，一般呈直線形，有時呈“Y”形，多為通長

出現，有時局部出現。

(2)產生原因

①鋼坯有裂縫或皮下氣泡、非金屬夾雜物，經軋制破裂暴露。②加熱溫度不均勻，溫

度過低，軋件在軋制時各部延伸與寬展不一致。

③加熱速度過快、爐尾溫度過高或軋制后冷卻不當，易形成裂紋，此種情況多發(fā)生在高

碳鋼和低合金鋼上。

6、劃傷(刮傷、擦傷、劃痕)

(1)劃傷的缺陷特征

一般呈直線或弧形的溝槽，其深度不等，通長可見溝底，長度自幾毫米到幾米，連續(xù)或

斷續(xù)地分布于鋼材的局部或全長，多為單條，有時出現多條。

(2)產生原因

①導衛(wèi)板安裝不當，對軋件壓力過大，將軋件表面劃傷。

②導衛(wèi)板加工不良，口邊不圓滑，或磨損嚴重，粘有氧化鐵皮，將軋件表面劃傷。

③孔型側壁磨損嚴重，當軋件接觸時產生弧形劃傷。

④鋼材在運輸過程中與表面粗糙的短道、蓋板、移鋼機、活動擋板等接觸劃傷。

第四章焊接缺陷及無損檢測相關知識

第一節(jié)焊接材料

焊接材料是焊接時使用的形成熔敷金屬的填充材料、保護熔融金屬不受氧化氮化的保護

材料、協助熔融金屬凝固成形的襯墊材料

等等。包括焊條、焊絲、電極、焊劑、氣體、襯墊等。

（1）焊條

焊條由焊芯和藥皮組成。

手工焊條電弧焊時，焊條焊芯既是電極，又是填充金屬。

1、常用焊條類型及其特點

焊條藥皮類型主要有6種，其特點如下：

①低氫型焊條：——藥皮主要由碳酸鹽及氟化物等堿性物質組成的堿性焊條，可分為低

氫鈉型（型號為EXX15堿性，只能用直流電源）和低氫鉀型（型號為EXX16堿性，也可以

是鈦型或鈦鈣型，可交直流兩用）兩種。正確使用時，熔敷金屬中的擴散氫的含量低，其

沖擊韌性和塑性較好。這類焊條熔渣流動性好，焊接工藝性一般，焊波較粗，飛濺稍大，

電弧較短，熔深較深，脫渣一般，

適于全位置焊接。一般用直流電源。是壓力容器用得最多的一種焊條。

②鈦鈣型焊條：——（型號為EXX03）藥皮中含有質量分數為30%以上氧化鈦（金紅石

或鈦白粉）及適量的（質量分數＜20%）的鈣和鎂碳酸鹽礦石的酸性焊條。這類焊條熔渣

流動性好，電弧較穩(wěn)定，熔深一般，脫渣容易，飛濺少，焊波美觀，適于全位置焊接，

電源可為交直流。屬于鈦鈣型焊條的還有鐵粉鈦鈣型（型號為EXX23）。

③鈦鐵礦型焊條：——（型號為EXX01）藥皮中含有質量分數為30%以上鈦鐵礦一定量

的碳酸鹽的酸性焊條。這類焊條熔渣流動性良好，電弧稍強，熔深較深，烙渣覆蓋良好，

脫渣容易，飛濺一般，焊波整齊，適于全位置焊接，可交直流兩用。

④高鈦型焊條：——藥皮中以氧化鈦為主要組成物，其質量分數235%的酸性焊條，可

分為高鈦鈉型（型號為EXX12）和高鈦鉀型（型號為EXX13）兩種。這類焊條電弧穩(wěn)定，

引弧容易，熔深較淺、熔渣覆蓋良好、焊波美觀、脫渣容易、飛濺少，適于全位置焊接，

可交直流焊接。但熔敷金屬的塑性和抗裂性較差。EXX14、

EXX24是鐵粉鈦型焊條，后者比前者鐵粉量更多些。

⑤高纖維素型焊條：——藥皮中含有多量有機物的酸性焊條?？煞譃楦呃w維素鈉型（型

號為EXX10）和高纖維素鉀型（型號為EXX11）兩種。纖維素含量約占藥皮總量的20%?

30%?這類焊條的纖維素產生大量氣體保護熔敷金屬，電弧吹力強，熔深深，熔化速度

快，脫渣少，飛濺一般，適于全位置焊接，尤其是立焊仰焊，也可向下焊，可交直流兩

用。

⑥氧化鐵型焊條：——（型號為EXX20、EXX22,20不適用于薄板焊接，而22適用于薄

板焊接）藥皮中含有多量氧化鐵及二氧化硅組成物的酸性焊條。這類焊條熔化速度快，焊

接生產率高，電弧穩(wěn)定，引弧容易，熔深較深，飛濺稍多，最適合中厚板平焊，

立焊和仰焊的操作性能較差，熔敷金屬抗裂性較好，可交直流用。

2、國產焊條的分類

（1）按焊條用途分（即按《焊接材料產品樣本》分類）①構鋼焊條，以“結”字或

“J”表示；

②和格鋁耐熱鋼焊條，以“熱”字或“R”表示；

③銹鋼焊條，以“銘”和“奧”字或"G”或"A”表示；④焊焊條，以“堆”字或

“D”表示;

⑤溫鋼焊條，以“溫”字或“W”表示；

⑥鐵焊條，以“鑄”字或“Z”表示；

⑦及銀合金焊條，以“銀”或“Ni”表示；

⑧及銅合金焊條，以“銅”或“T”表示；

⑨及鋁合金焊條，以“鋁”或“L”表；

⑩殊用途焊條，以“特”或“TS”表示。

（1）按焊條藥皮熔化后熔渣性質分類：

①酸性焊條;

②堿性焊條。

（2）焊絲

1、焊絲的種類

實心焊絲是從金屬線材直接拉拔而成的焊絲。藥芯焊絲是將薄鋼帶卷成圓形鋼管或異形

鋼管的同時，在其中填滿一定成份的藥粉，經拉制而成的焊絲。

2、實芯焊絲牌號編制方法HXXXX

表示優(yōu)質品（A）或高級優(yōu)質品（E）

表示合金元素之一的元素符號，含量〈現時不表示同上

同上

表示焊接用實芯焊絲

（3）焊劑

埋弧時、電渣焊都用焊劑。焊劑其作用相當于焊條的藥皮，它的作用如下：

①護熔池，防止空氣中氧、氮等氣體侵入；

②具有脫氧與合金化作用，與焊絲配合可得到所需成分和性能焊縫金屬；

③使焊縫成形良好；

④使熔敷金屬的冷卻速度減慢，減少氣孔、夾渣等缺陷產生；⑤防止飛濺，減少損

失，提高熔敷系數。熔煉焊劑主要由礦物熔煉后成玻璃狀再碎成一定粒度的顆粒，制造時

耗能多，焊劑中不能加入脫氧劑和合金劑，但顆粒強度高，不易粉化，耐潮性較好。燒

結焊劑由藥粉加粘結劑拌好后造粒燒結而成。制造時耗能較少，焊劑中可加入脫氧劑和合

金劑，有利于提高焊縫質量和性能，但顆粒強度低，易粉化，耐潮性不好。

常用焊劑有熔煉焊劑和燒結焊劑。其主要指標見表4.1和表4.2

4.1熔煉焊劑牌號與硅、氟量

表4.2熔煉焊劑牌號與氧化鎰含量第二節(jié)常用的焊接方法及坡口形式

在壓力容器的制造中，焊接工作量占整個工作量的30%以上。焊接質量對承壓類特種設

備產品質量和使用安全可靠有著直接影響。許多承壓類特種設備事故源于焊接缺陷。因

此，對承壓類特種設備無損檢測人員來說，掌握焊接的知識是非常必要的。常用的焊接方

法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氮弧焊、二氧化碳氣體保護焊、等離子弧焊、電渣焊等，

本章節(jié)主要介紹埋弧自動焊、手工電弧焊兩種焊接方法及坡口基本形式尺寸。

-、埋弧自動焊

焊接過程中，主要是焊接操作如引燃及熄滅電弧，送進焊條(焊絲)、移動焊條(焊

絲)或工件等過程全由機械來完成。叫做自動電弧焊。自動電弧焊中，電弧被掩埋在焊劑

層下面燃燒并實施焊接的，叫埋弧自動焊，或者叫做溶劑層下自動焊，通常簡稱埋弧焊。

埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸：

二、手工電弧焊

手工電弧焊是利用焊條與焊件之間的電弧熱，將焊條及部分焊件熔化而形成焊縫的焊接

方法。

手工電弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸：

第三節(jié)無損檢測知識簡介

一、無損檢測概論

1、無損檢測的定義：

就是指在不損壞試件的前提下，對試件進行檢查和測試的方法?，F代無損檢測的定義

是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對

試件的內部及表面的結構、性質、狀態(tài)進行檢查和測試的方法。

2、無損檢測方法有：

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(AT)

在目前核工業(yè)上還有目視檢測、檢漏檢測等。

3、無損檢測的目的：

應用無損檢測技術，是為了達到以下目的

(1)保證產品質量。應用無損檢測技術，可以探測到肉眼無法看到的試件內部的缺

陷；在對試件表面質量進行檢驗時，通過無損檢測方法可以探測出許多肉眼很難看見的細

小缺陷。

(2)保障使用安全。即使是設計和制造質量完全符合規(guī)范要求的設備，在經過一段時

間使用后，也有可能發(fā)生破壞事故，這是由于苛刻的運行條件使設備狀態(tài)發(fā)生變化，由于

高溫和應力的作用導致材料蠕變；由于溫度、壓力的波動產生交變應力，使設備的應力集

中部位產生疲勞；由于腐蝕作用使材質劣化；這些原因有可能使設備中原來存在的制造規(guī)

范允許的缺陷擴展開裂，或使設備中原來沒有缺陷的地方產生新生的缺陷，最終導致設備

失效。而無損檢測就是在用設備定期檢驗的主要內容和發(fā)現缺陷最有效的手段。

(3)改進制造工藝。在產品生產中，為了了解制造工藝是否適宜，必須事先進行工藝

試驗。在工藝試驗中，經常對工藝試樣進行無損檢測，并根據檢測結果改進制造工藝，最

終確定理想的制造工藝。如，為了確定焊接工藝規(guī)范，對焊接試驗的焊接試樣進行射線照

相，并根據檢測結果修正焊接參數，最終得到能夠達到質量要求的焊接工藝。

(4)降低生產成本。在產品制造過程中進行無損檢測，往往被認為要增加檢查費用，

從而使制造成本增加?？墒侨绻谥圃爝^程中間的環(huán)節(jié)正確地進行無損檢測，就是防止以

后的工序浪費，少返工，降低廢品率，從而降低制造成本。

二、超聲波檢測基礎知識

超聲波檢測主要用于探測試件的內部缺陷，它的應用十分廣泛。所謂超聲波是指超過人

耳聽覺，頻率大于20千赫茲的聲波。用于檢測的超聲波，頻率為0.4?25兆赫茲，其中

用得最多的是1?5兆赫茲。

在金屬的探測中用的是高頻率的超聲波。這是因為：

1、超聲波的指向性好，能形成窄的波束；

2、波長短，小的缺陷也能夠較好地反射；

3、距離的分辨力好，缺陷的分辨率高。

超聲波探傷方法很多，目前用得最多的是脈沖反射法，在顯示超聲信號方面，大多采用

較為成熟的A型顯示。

在超聲波探傷中，通常用直探頭來產生縱波，縱波是向探頭接觸面相垂直的方向傳播。

橫波通常是用斜探頭來發(fā)生的，斜探頭是將晶片貼在有機玻璃制的斜楔上，晶片振動發(fā)生

的縱波在斜楔中前進，在探傷面上發(fā)生折射，聲波斜射入被檢物中。通常折射縱波反射不

進入被檢物，只有折射橫波傳入被檢物中。

1、超聲波檢測的原理：

超聲波檢測可以分為超聲波探傷和超聲波測厚，以及超聲波測晶粒度、測應力等。在超

聲波探傷中，有根據缺陷的回波和底面的回波進行判斷的脈沖反射法；有根據缺陷的陰影

來判斷缺陷情況的穿透法；還有由被檢物產生駐波來判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振

法。目前用得最多的方法是脈沖反射法。脈沖反射法在垂直探傷時用縱波，在斜入射探傷

時用橫波。把超聲波射入被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來的回波，根

據回波情況來判斷缺陷的情況。

超聲波的垂直入射縱波探傷和傾斜入射的橫波探傷是超聲波探傷中兩種主要探傷方法。

兩種方法各有用途互為補充，縱波探傷主要能發(fā)現與探測面平行或稍有傾斜的缺陷，主要

用于鋼板、鍛件、鑄件的探傷。而傾斜入射的橫波探傷，主要能發(fā)現垂直于探傷面或傾斜

較大的缺陷，主要用于焊縫的探傷。

（1）垂直探傷法：

當把脈沖振蕩器發(fā)生的電壓加到晶片上時，晶片振動，產生超聲波脈沖。如果被檢物是

鋼工件的話，超聲波以5900米/秒的固定速度在鋼工件內傳播，聲波碰到缺陷時，一部分

從缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超聲波繼續(xù)前進，一直到被檢物底面才反

射回來。

因此，缺陷處反射的超聲波先回到晶片，底面反射后回到晶片?；氐骄系某暡ㄓ?/p>

反過來被轉換成高頻電壓，通過接收、放大進入示波器，示波器將缺陷回波和底面回波顯

示在熒光屏。因此，在示波器上可以得到如圖的圖形，從這個圖形上可以看出有沒有缺

陷，缺陷的位置及其大小。

對于脈沖反射式超聲波探傷儀，熒光屏的時基線和激勵脈沖是被同時觸發(fā)的，即處于同

步狀態(tài)下工作。當探頭被激勵而向工件發(fā)射超聲波時，激勵脈沖也被饋致接收電路觸發(fā)時

基電路開始掃描，在時基線的始端出現一個很強的脈沖波，這個波稱為“始波”用T表

示；當探頭接收到底面反射回來的聲波時，時基線上右邊相應呈現一個表示底面反射的脈

沖波，稱為“底波”，用B表示。時基線由T掃描到B的時間正等于超聲波脈沖從探頭到

底面又返回探頭的傳播時間，因此，可以說從T到B的之間的距離代表了工件的厚度。

如果工件中有缺陷，探頭接收到缺陷反射回來的聲波時，時基線上相應呈現出一個代表

缺陷的脈沖波，稱為“缺陷波”，用F表示。顯然，缺陷波所經過時間短于底波所經過的

時間，故缺陷波F應處于T與B之間。我們可以利用T、F、B之間的距離關系，對缺陷進

行定位。因缺陷回波高度hf是隨缺陷尺寸的增大而增高的。所以可由缺陷回波高度hf來

估計缺陷大小。當缺陷很大時，可以移動探頭，按顯示缺陷的范圍來求出缺陷的延伸尺

寸。

（2）斜射探傷法：

在斜射法探傷中，由于超聲波在被檢物中是斜向傳播的，斜向射到被檢物底面，所以不

會有底面回波。因此，不能再用底面回波調節(jié)來對缺陷進行定位。而要知道缺陷位置，需

要用適當的標準試塊來把示波管橫坐標調整到適當狀態(tài)。通常采用CSK-1A和橫孔試塊來

進行調整。

在測定范圍作了適當調整后，探測到缺陷時，從示波管上顯示的探頭到缺陷的距離W與

缺陷位置的關系如圖所示。

從以下關系式可以求出缺陷位置水平距離x和缺陷深度（垂直距離）d

X=W?sin9

D=W?cos9

橫波探傷中的缺陷位置不僅決定于聲程W,還取決于折射角0,所以橫波探傷中掃描線

的調節(jié)比縱波要復雜一些。對掃描線的調節(jié)，往往是橫波探傷中一個重要的不可缺少的步

驟。

目前對掃描線的調節(jié)有三種方法：

①按水平距離調整掃描線。通過調整，使時基線刻度按一定比例代表反射點的水平距離

x,在探傷時，根據缺陷波在熒光屏上水平刻度位置可直接讀出缺陷的水平距離。

②按深度調整掃描線。通過調整，使時基線刻度按一定比例代表反射點的深度d。在探

傷時，根據缺陷波在熒光屏上水平刻度線上的位置可直接讀出缺陷的深度。

③按聲程調整掃描線。通過調整，使時基線刻度按一定比例代表反射點的聲程肌在探

傷時，根據缺陷波在熒光屏上刻度上的位置可直接讀出缺陷的聲程。

以上三種掃描線調節(jié)方法，第一種主要用于薄板焊縫探傷中，第二種用于厚板焊縫探傷

中，第三種用于形狀復雜的工件，例如發(fā)電廠汽輪機部件的探傷。

2、試塊

(1)用途：在無損檢測技術中，常常采用與已知量相比較的方法來確定被檢物的狀

況。超聲波探傷中是以試塊作為比較的依據。試塊上有各種已知的特征，例如特定的尺

寸，規(guī)定的人工缺陷某一尺寸的平底孔、橫通孔、凹槽等。用試塊作為調節(jié)儀器、定量缺

陷的參考依據，是超聲波探傷的一個特點。超聲波探傷技術的發(fā)展，一直與試塊的研制、

使用分不開的。

試塊在超聲波探傷中的用途主要有三方面：

①確定合適的探傷方法。在超聲波探傷中，可以應用在某個部位有某種人工缺陷的試塊

來摸索探傷方法。在這種試塊上摸索到的探傷規(guī)律和方法，可應用到與試塊同材質、同形

式、同尺寸的工件探傷中去。②確定探傷靈敏度和評價缺陷大小。對于不同種類、不同

厚度、不同要求的工件，需要不同的探傷靈敏度。為了確定探傷時的靈敏度，就需要帶各

種人工缺陷的試塊，用人工缺陷的波高來表示探傷靈敏度，是試塊常用的一種方法。為了

評價工件中某一深度處的缺陷大小，用試塊中同一深度各種尺寸的人工缺陷與之比較，這

就是探傷中應用的③校驗儀器和測試探頭性能。通過試塊可以測試儀器或探頭的性能，以

及儀器和探頭連接在一起的系統(tǒng)綜合性能。

(3)試塊的種類：根據試塊的用途，可分為三大類：

①調節(jié)儀器及測試探頭的試塊o

②縱波探傷用試塊，人工缺陷為平底孔。

③橫波探傷用試塊。

3、超聲波探傷工藝要點：

（1）超聲波探傷的分類：

①按原理分類：有脈沖反射法、穿透法和共振法三中。目前探傷用得最多的是脈沖反射

法。

②按顯示方式分類：有A型顯示、B型顯示、C型顯示等。目前使用最多的是A型顯示

探傷法。

③傷法）、斜射探傷法（橫波探傷法）、表面波探傷法和板波探傷法。

用得較多的是縱波和橫波探傷法。

④按探頭數目分類：有單探頭法、雙探頭法、多探頭法。用得最多的是單探頭法。

④按接觸方法分類：有直接接觸法和水浸法兩種。直接接觸法的操作要領是，在探頭和

工件表面之間要涂布耦合劑，以消除空隙，讓超聲波能順利地進入工件。耦合劑可以用機

油、水、甘油和水玻璃等。用水浸法時，探頭和工件之間介有水層，超聲波通過水層傳

播，受表面狀態(tài)影響不大，可以進行穩(wěn)定的探傷。

（2）基本操作：超聲波脈沖反射A型顯示探傷操作要點敘述如下：①探傷時機選擇。

根據要達到的檢測目的，選擇最適當的探傷時機，例如：為減小晶粒的影響，電渣焊焊縫

應在正火處理后探傷；鍛件在鍛造后可能產生鍛造缺陷，應在鍛造全部完成后對鍛件進行

探傷。②探傷方法選擇。根據工件情況，選定探傷方法，如：對焊縫，選擇單斜探頭接

觸法，對軸類鍛件探傷，選用單探頭垂直探傷法。

③探傷儀器的選擇。根據探傷方法及工件情況，選定能滿足工件探傷要求的探傷儀器進

行探傷。

④探傷方向和掃查面的選定。進行超聲波探傷時，探傷方向很重要，探傷方向應以能發(fā)

現缺陷為準。應以缺陷的種類和方向來決定，以使超聲波波束垂直射向缺陷上，其反射回

波最大。如：焊縫探傷時，應根據焊縫坡口形式和厚度選擇掃查面，從一面兩側還是兩面

四側探傷？

⑤頻率的選擇。根據工件的厚度和材料的晶粒大小，合理的選擇探傷頻率，例如：對粗

晶的探傷，不宜選用高頻，因為高頻衰減大，往往達不到足夠的穿透力。

⑥晶片直徑、折射角的選定。根據探傷的對象和目的，合理選用晶片尺寸和折射角。

三、磁粉檢測基礎知識

1、磁粉檢測原理:

鐵磁性材料被磁化后，其內部產生很強的磁感應強度，磁力線密度增大幾百倍到幾千

倍，如果材料中存在不連續(xù)性（包括缺陷造成的不連續(xù)性和結構、形狀、材質等原因造成

的不連續(xù)性），磁力線會發(fā)生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過，形成

漏磁場，漏磁場的局部磁極能夠吸引鐵磁物質。如圖

試件中裂紋造成的不連續(xù)性使磁力線畸變，由于裂紋中空氣介質的磁導率遠遠低于試件

的磁導率，使磁力線受阻，一部分磁力線擠到缺陷的底部，一部分穿過裂紋，一部分排擠

出工件的表面后再進入工件。如果這時在工件上撒上磁粉，漏磁場就會吸附磁粉，形成與

缺陷形狀相近的磁粉堆積。我們稱其為磁痕，從而顯示缺陷。當裂紋方向平行于磁力線的

傳播方向時，磁力線的傳播不會受到影響，這時缺陷也不可能檢出。

2、磁粉檢測設備器材

（1）磁力探傷機分類：按設備體積和重量，磁力探傷機可分為固定式、移動式、攜帶

式三類。

①固定式探傷機：最常見的固定式探傷機為臥式濕法探傷機，設有放置工件的床身，可

以進行包括通電法、線圈法多種磁化，配置了退磁裝置和磁懸液攪拌噴灑裝置等，最大磁

化電流可達12KA,主要用于中小型工件探傷。

②移動式探傷機：體積重量中等，配有輪子，可運至檢測現場作業(yè)，能進行多種方式磁

化，磁化電流為3?6KA。檢測對象為不易搬動的大型工件

③便攜式探傷機：體積小、重量輕；適合野外和高空作業(yè)，多用于鍋爐壓力容器焊縫和

大型工件局部探傷，最常用的是電磁輒探傷機。電磁輛探傷機是一個繞有線圈的U型鐵

芯，當線圈中通過電流，鐵芯中產生大量的磁力線，胡鐵放在工件上，兩極之間的工件局

部被磁化。枷鐵兩極可做成活動式的，極間距和角度可調，磁化強度指標是磁軻能吸起的

鐵塊重量，稱作提升力。

（2）靈敏度試片：用于檢查磁粉探傷設備、磁粉、磁懸液的綜合性能。

（3）磁粉和磁懸液：磁粉是具有高磁導率和低剩磁的四氧化三鐵或三氧化二鐵粉末。

濕法磁粉平均粒度為2?10um,干法磁粉平均粒度不大于90umo按加入的染料可將磁粉

分為熒光磁粉和非熒光磁粉，非熒光磁粉有黑、紅、白幾種不同顏色供選用。由于熒光磁

粉的顯示對比度比非熒光磁粉高得多，所以采用熒光磁粉進行檢測具有磁痕觀察容易，檢

測速度快，靈敏度高的優(yōu)點。但熒光磁粉檢測需一些附加條件：暗環(huán)境和黑光燈。磁懸液

是以水或煤油為分散介質，加入磁粉配置成的懸浮液。

3、磁粉檢測工藝要點：

（1）磁化方式：常用的磁化方法有①線圈法②磁軌法③軸向通電法④觸頭法⑤中心導

體法⑥復合磁化。按磁力線方向分類①②為縱向磁化；③?⑤為周向磁化。實際工作中可

根據試件的情況選擇適當的磁化方法。

（2）磁粉探傷方法分類：磁粉探傷方法有多種分類方式，按檢測時機分為連續(xù)法和剩

磁法。磁化、施加磁粉和觀察同時進行的方法稱為連續(xù)法；先磁化，后施加磁粉和觀察的

方法稱為剩磁法，只適用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的電流種類可分為交流電、直流

電兩大類。交流電因有集膚效應，對表面缺陷檢測靈敏度高。按施加磁粉的方法分類可分

為濕法和干法，其中濕法采用磁懸液，干法則直接噴灑干粉。前者適宜檢測表面光滑的工

件上的細小缺陷，后者多用于粗糙表面。

3）磁粉探傷的一般程序：探傷操作包括：預處理、磁化和施加磁粉、觀察、記錄以及

后處理（退磁）等。

4、磁粉檢測的特點

磁粉檢測的特點（優(yōu)點和局限性）：

（1）適宜鐵磁材料探傷，不能用于非鐵磁材料檢測；

（2）可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢測內部缺陷；

（3）檢測靈敏度很高，可以發(fā)現極細小的裂紋以及其他缺陷；

（4）檢測成本很低，速度快；

（5）工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響，因起難以磁化而無法進行探傷。

第五章壓力容器定期檢驗

第一節(jié)定期檢驗項目及合格判定

壓力容器投入使用后，由于壓力、溫度、介質的不斷作用使容器產生一些缺陷，強度受

到影響，如交變載荷的作用容易產生疲勞裂紋，長期的高溫作用容易使容器產生蠕變，介

質的腐蝕、沖刷會使容器的器壁變薄等。所有這些隱患的存在對壓力容器的安全使用無疑

是十分危險的，為了保證其安全運行，除了使用單位日常檢查外，還應對其進行定期檢

驗。壓力容器的定期檢驗是強制性的。國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的《壓力容器定期

檢驗規(guī)則》中對壓力容器的定期檢驗做出了明確的規(guī)定。

一、定期檢驗項目包括年度檢驗、全面檢驗、耐壓試驗三個方面其時間間隔如下：

1、年度檢查，是指為了確保壓力容器在檢驗周期內的安全而實施的運行過程中的在線

檢查，每年至少一次。固定式壓力容器的年度檢查可以由使用單位的壓力容器專業(yè)人員進

行，也可以由國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局（以下簡稱國家質檢總局）核準的檢驗檢測機構

（以下簡稱檢驗機構）持證的壓力容器檢驗人員進行。

2、全面檢驗是指壓力容器停機時的檢驗。全面檢驗應當由檢驗機構進行。其檢驗周期

為：1、安全狀況等級為1、2級的，一般每6年一次；2、安全狀況等級為3級的，一般

3~6年一次；3、安全狀況等級為4級的，其檢驗周期由檢驗機構確定。

3、耐壓試驗是指壓力容器全面檢驗合格后，所進行的超過最高工作壓力的液壓試驗或

者氣壓試驗。每兩次全面檢驗期間內，原則上應當進行一次耐壓試驗。

4、當全面檢驗、耐壓試驗和年度檢查在同一年度進行時，應當依次進行全面檢驗、耐

壓試驗和年度檢查，其中全面檢驗已經進行的項目，年度檢查時不再重復進行。

二、年度檢查的內容及合格判定

1、年度檢查的內容：

（1）使用單位壓力容器安全管理情況檢查

（2）壓力容器本體及運行狀況檢查

（3）壓力容器安全附件檢查等

（4）檢查方法以宏觀檢查為主必要時進行測厚、壁溫檢查和腐蝕介質含量測定、真空

度測試等。

（5）年度檢查前，使用單位應當