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三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 安安全全链链 材料材料设计设计制造与制造检验制造与制造检验 在役检验与监控在役检验与监控 材料是基础材料是基础 设计是先导设计是先导 制造是关键制造是关键 检验是保证检验是保证三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 安全材料安全材料性能合用和选材合适性能合用和选材合适 安全设计安全设计强度足够、结构合理强度足够、结构合理 安全制造安全制造消除缺陷与严格检验消除缺陷与严格检验 成型是基础成型是基础 焊接是关键焊接是关键 安全使用安全使用安全装置安全装置安全阀和爆破膜安全阀和爆破膜气瓶安全管理气瓶安全管理失效分析与预防失效分析与预防压力容器安全设计压力容器安全设计容器特征：承压、焊接、回转组合壳体材料特征：强度、塑性、韧性、可焊性载荷特征：机械、温度载荷（静或变载荷）失效特征：强度失效延（脆）性断裂或过量塑性变形泄漏失效P三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全压力容器的制造过程压力容器的制造过程 封头冲压成形封头冲压成形 筒身卷制拼焊筒身卷制拼焊钢板校平钢板校平划线划线切割下料切割下料加工焊接坡口加工焊接坡口拼焊拼焊弯卷弯卷 装配和焊接装配和焊接纵缝纵缝热处理热处理热校圆热校圆焊缝无损检验焊缝无损检验加工加工 环缝坡口环缝坡口装配和焊接装配和焊接环缝环缝热处理热处理无损检验无损检验 壳体组对和装配壳体组对和装配 整体热处理和压力试验整体热处理和压力试验 焊条焊条 熔滴熔滴 保护气体保护气体 焊缝焊缝 熔池熔池 熔渣熔渣 工件工件 热影响区热影响区 加热加热熔化熔化冶金反应冶金反应结晶结晶固态相变固态相变焊接接头焊接接头 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 焊接质量的控制焊接质量的控制 设计设计 材料材料 工艺工艺 施工施工 检验检验 评定评定 材料选择材料选择 工艺评定工艺评定 生产策划生产策划 施工管理施工管理 质量管理质量管理经济性经济性 可靠性可靠性 安全性安全性 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 焊接质量控制的要素焊接质量控制的要素焊接结构焊接结构焊接材料焊接材料母体材料母体材料焊接工艺焊接工艺焊缝检验、施工管理焊缝检验、施工管理 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷 焊接质量的控制程序焊接质量的控制程序 对制造容器的材料，通过焊接工艺评定确定合理的对制造容器的材料，通过焊接工艺评定确定合理的 焊接方法和工艺，并利用无损检测技术检验焊接焊接方法和工艺，并利用无损检测技术检验焊接 质量，从而确保焊接结构的安全可靠。质量，从而确保焊接结构的安全可靠。影响焊缝质量的因素影响焊缝质量的因素 焊缝坡口形式、焊接规范（焊接材料、焊接设备、焊缝坡口形式、焊接规范（焊接材料、焊接设备、焊接工艺）、焊工的操作水平等。焊接工艺）、焊工的操作水平等。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷咬边咬边夹渣夹渣气孔气孔未焊透未焊透未未熔合熔合弧坑弧坑加强过高加强过高加强过低加强过低 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷A、外部缺陷外部缺陷a a形形状状缺缺陷陷：焊焊缝缝表表面面粗粗糙糙；焊焊道道熔熔敷敷不不均均匀匀；焊焊缝缝过渡至母材不圆滑等；过渡至母材不圆滑等；b b尺尺寸寸缺缺陷陷：焊焊缝缝宽宽度度太太宽宽或或太太窄窄；焊焊缝缝加加强强高高过过高高或过低，甚至下陷等。或过低，甚至下陷等。原原因因 焊焊接接坡坡口口角角度度不不当当或或装装配配间间隙隙不不均均匀匀，焊焊接接规规范选择或操作控制不当等。范选择或操作控制不当等。结结果果 有有效效承承载载截截面面减减少少，造造成成局局部部的的应应力力集集中中，削削弱了抗疲劳强度。弱了抗疲劳强度。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 c c咬边：咬边：焊趾的母材部位产生凹陷或沟糟焊趾的母材部位产生凹陷或沟糟 原因原因 焊接工艺参数不当，如焊接电流过大、电弧过长；焊接工艺参数不当，如焊接电流过大、电弧过长；焊接速度太快；焊接作业位置不正确等焊接速度太快；焊接作业位置不正确等；d d弧坑：弧坑：焊接断收弧时，焊道末端形成的低洼部分焊接断收弧时，焊道末端形成的低洼部分 原因原因 熄弧时间过短或焊接薄板时焊接电流过大等。熄弧时间过短或焊接薄板时焊接电流过大等。e e、其他：其他：烧穿、焊瘤、电弧擦伤等。烧穿、焊瘤、电弧擦伤等。以上结果以上结果 削弱了焊接接头的强度，并造成的应力集中和诱发疲劳削弱了焊接接头的强度，并造成的应力集中和诱发疲劳 裂纹。裂纹。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 B B、内部缺陷内部缺陷 a a、夹渣：夹渣：残留在焊缝中的非金属夹杂物残留在焊缝中的非金属夹杂物 原因原因 操作不当，使熔渣混入溶池；焊缝坡口过操作不当，使熔渣混入溶池；焊缝坡口过 小或焊接电流过小或速度太快，使溶渣未及浮出；小或焊接电流过小或速度太快，使溶渣未及浮出；每层焊道的熔渣未清理干净而残留在焊缝内等。每层焊道的熔渣未清理干净而残留在焊缝内等。b b、气孔：气孔：溶池金属中的气体在金属凝固时未及时逸出溶池金属中的气体在金属凝固时未及时逸出 而留下的空穴。气体来自大气中的气体，溶解在母而留下的空穴。气体来自大气中的气体，溶解在母 材、焊接材料（焊丝和焊剂）熔池中，以及油或锈材、焊接材料（焊丝和焊剂）熔池中，以及油或锈 等赃物受热分解和焊接时的冶金反应产生的气体等等赃物受热分解和焊接时的冶金反应产生的气体等 原因原因 母材成分（母材成分（C C、NiNi、脱氧元素）、焊条焊剂脱氧元素）、焊条焊剂 成分和不洁受潮、焊接工艺参数不当等成分和不洁受潮、焊接工艺参数不当等 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷c c未焊透：未焊透：焊接接头根部未完全熔透焊接接头根部未完全熔透 原因原因 坡口尺寸不适当，焊根清理不彻底，焊接电流坡口尺寸不适当，焊根清理不彻底，焊接电流 过小，弧长过大、速度过快等。过小，弧长过大、速度过快等。d d、未熔合：未熔合：焊道与母材或焊道之间未完全熔合焊道与母材或焊道之间未完全熔合 原因原因 焊接能量过小，电弧偏向、有污物等。焊接能量过小，电弧偏向、有污物等。结果结果 减少有效承载截面，削弱焊缝强度减少有效承载截面，削弱焊缝强度(形同缺口形同缺口)引起应力集中，造成裂纹，影响接头的抗疲劳强度。引起应力集中，造成裂纹，影响接头的抗疲劳强度。e e、裂裂 纹：纹：焊缝和热影响区的裂纹性缺陷焊缝和热影响区的裂纹性缺陷 焊接裂纹是导致容器破坏的最直接最主要的原因焊接裂纹是导致容器破坏的最直接最主要的原因 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷（2 2）裂纹）裂纹 按形成的温度和时间分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹按形成的温度和时间分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹 热裂纹热裂纹 焊焊接接接接头头冷冷却却过过程程中中，温温度度处处于于固固相相线线附附近近高高温温区区（70070010001000）产生的裂纹。）产生的裂纹。部位：部位：焊缝金属和热影响区焊缝金属和热影响区 原因：原因：焊接溶池在结晶过程中存在偏析现象，偏析元素焊接溶池在结晶过程中存在偏析现象，偏析元素 生成分布于晶界的低熔点共晶和杂质，因其最后凝固且生成分布于晶界的低熔点共晶和杂质，因其最后凝固且 强度低，当受到焊缝冷却收缩的拉力作用产生开裂。如强度低，当受到焊缝冷却收缩的拉力作用产生开裂。如 母材存在低熔点共晶和杂质，则在热影响区产生裂纹。母材存在低熔点共晶和杂质，则在热影响区产生裂纹。沿晶型裂纹沿晶型裂纹 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 冷裂纹冷裂纹 焊焊缝缝冷冷却却到到马马氏氏体体转转变变温温度度（200200300300）或或以以下下温温度度产产生生的的裂裂纹纹。冷冷裂裂纹纹可可以以在在焊焊后后立立即即出出现现，也也可可以以不不立立即即而而延延迟迟一一定定时时间间出出现现，因因此此也也称称为为延延迟迟裂裂纹纹。因因大大都都为为氢氢致致裂纹，也称氢致延迟裂纹。裂纹，也称氢致延迟裂纹。部位：部位：热影响区或焊缝。热影响区或焊缝。原原因因：焊焊接接接接头头形形成成对对冷冷裂裂纹纹敏敏感感的的淬淬硬硬组组织织；焊焊缝缝或或热热影影响响区区的的扩扩散散氢氢存存在在（富富集集-诱诱发发裂裂纹纹）；焊焊接接拘拘束束拉拉应应力力（包包括括焊焊接接热热应应力力、焊焊接接接接头头金金属属组组织织转转变变的的组组织织应应力力）。穿晶型裂纹穿晶型裂纹 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 14 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（1）焊接缺陷焊接缺陷 再热裂纹再热裂纹 容器进行消除焊接残余应力退火处理（容器进行消除焊接残余应力退火处理（500500700700）或经历多道焊或长期高温下使用产生的裂纹。或经历多道焊或长期高温下使用产生的裂纹。部位：部位：在焊接热影响区的粗晶粒区沿晶界开裂在焊接热影响区的粗晶粒区沿晶界开裂 原原因因：材材料料中中能能引引起起沉沉淀淀强强化化的的碳碳化化物物元元素素（如如V V、NbNb、TiTi等等），焊焊接接的的拘拘束束应应力力（包包括括焊焊接接残残余余应应力力或或应应力力集中等）、焊接或热处理工艺等。集中等）、焊接或热处理工艺等。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全（一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（2 2）成型、组装缺陷成型、组装缺陷 成型缺陷成型缺陷 A A、表面形状的偏差表面形状的偏差表面凹凸不平和纵向皱折等。表面凹凸不平和纵向皱折等。（3/43/4）D Di i例例如如：按按GB150GB150的的规规定定：凸凸形形封封头头内内表表面面的的形形状状偏偏差差，当当用用弦弦长长等等于于封封头头内内径径（3/43/4）D Di i的的内内样样板板检检查查时时，其其最最大大间间隙隙不不得得大大于于封封头头内内径径的的1.25%1.25%；封封头头直直边边部部分分的的纵向皱折深度应不大于纵向皱折深度应不大于1.51.5mmmm。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全（一）压力容器的制造缺陷（一）压力容器的制造缺陷（2 2）成型、组装缺陷成型、组装缺陷B B、截面不圆度截面不圆度例如：例如：按按GB150GB150的规定：的规定：内压容器：内压容器：e=e=（D Di i max max D D iminimin）/D 1%/D 1%且且2525mmmm外压容器：外压容器：要求更严格要求更严格 Di maxD imin 组装缺陷组装缺陷 a a、焊接接头的尺寸偏差焊接接头的尺寸偏差 圆筒纵缝或环缝对口错边量圆筒纵缝或环缝对口错边量b b 按按GB150GB150的规定的规定:如对口处钢板厚度如对口处钢板厚度 t tn n12 mm12 mm时，时，对口错边量对口错边量b(1/4)b(1/4)t tn n；用弦长（用弦长（1/61/6）D Di i，且长度且长度300300mmmm的内样板或外样板检查，的内样板或外样板检查，三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （一）压力容器的制造缺陷一）压力容器的制造缺陷（2 2）成型、组装缺陷成型、组装缺陷 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全（一）压力容器的制造缺陷一）压力容器的制造缺陷（2 2）成型、组装缺陷成型、组装缺陷环向或轴向形成的棱角环向或轴向形成的棱角E E按按GB150GB150的规定的规定:环向棱角：环向棱角：EE（t tn n/10 /10）+2mm+2mm，且且55mmmm，用样板检查；用样板检查；轴向棱角：轴向棱角：EE（t tn n/10 /10）+2mm+2mm，且且55mmmm，用长度用长度300300mmmm的直尺检查。的直尺检查。事事 故故 案案 例例日本千叶球罐：日本千叶球罐：V=1000mV=1000m3 3、Di Di=12.5m=12.5m；S S顶板顶板=2727mmmm、S S 底板底板=2828mm mm、P P设设=1.76=1.76MPaMPa19681968年年4 4月水压试验月水压试验（P P设设=1.78=1.78MPaMPa）时发生脆时发生脆性破裂，裂缝长性破裂，裂缝长1010m m，一一2307023070nmmnmm碎片飞出。碎片飞出。原因：原因：顶极板与底极板一块球瓣错换（宽度顶极板与底极板一块球瓣错换（宽度小小2020mmmm）使焊缝的对口错边量约使焊缝的对口错边量约3 3mmmm、角变形角变形6-76-7度，严重超标。度，严重超标。三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全 （二）（二）制造的安全管理制造的安全管理（1 1）制造质量的安全控制）制造质量的安全控制 A A、图样审查图样审查 B B、材料的控制材料的控制 C C、焊接的控制（焊工资格认可、焊接工艺评定）焊接的控制（焊工资格认可、焊接工艺评定）原劳动部锅炉压力容器焊工考试规定原劳动部锅炉压力容器焊工考试规定 JB/T4709-2000JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程钢制压力容器焊接规程 JB4708-2000JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定钢制压力容器焊接工艺评定 JB4744-2000JB4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验 D D、表面质量和外形尺寸的控制表面质量和外形尺寸的控制 E E、焊后热处理的控制焊后热处理的控制 F F、无损检测的控制无损检测的控制 H H、焊缝返修的控制焊缝返修的控制同一部位不应超过两次。同一部位不应超过两次。G G、压力试验的控制压力试验的控制 三、压力容器制造安全三、压力容器制造安全（二）（二）制造的安全管理制造的安全管理（2 2）压力容器制造管理）压力容器制造管理A A、按批准范围取得压力容器制造许可证按批准范围取得压力容器制造许可证B B、建立健全的压力容器质量保证体系建立健全的压力容器质量保证体系C C、出厂产品要求：出厂产品要求：a a、完整的技术文件和资料：竣工图样、产品质量证完整的技术文件和资料：竣工图样、产品质量证 明书；压力容器产品安全质量监督检验证书；明书；压力容器产品安全质量监督检验证书；b b、装设产品铭牌和注册铭牌；装设产品铭牌和注册铭牌；c c、现场组焊容器提供现场组焊和质量检验的技术技现场组焊容器提供现场组焊和质量检验的技术技 术资料；术资料；d d、制造单位对原设计的修改应取得原设计单位的书制造单位对原设计的修改应取得原设计单位的书 面同意和改动记录。面同意和改动记录。