承压设备特种设备无损检测相关培训知识10320.docx
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1、承压设设备特种种设备无无损检测测相关知知识第一部分分 金金属材料料及热处处理基本本知识一, 材料性能能:通常所所指的金金属材料料性能包包括两个个方面:1, 使用性能能 即即为了保保证机械械零件、设设备、结结构件等等能够正正常工作作,材料料所应具具备的性性能,主主要有力力学性能能(强度度、硬度度、刚度度、塑性性、韧性性等),物物理性能能(密度度、熔点点、导热热性、热热膨胀性性等)。使使用性能能决定了了材料的的应用范范围,使使用安全全可靠性性和寿命命。2, 工艺性能能 即即材料被被制造成成为零件件、设备备、结构构件的过过程中适适应的各各种冷、热热加工的的性能,如如铸造、焊焊接、热热处理、压压力加工
2、工、切削削加工等等方面的的性能。工工艺性能能对制造造成本、生生产效率率、产品品质量有有重要影影响。二,材料料力学基基本知识识 金金属材料料在加工工和使用用过程中中都要承承受不同同形式外外力的作作用,当当达到或或超过某某一限度度时,材材料就会会发生变变形以至至于断裂裂。材料料在外力力作用下下所表现现的一些些性能称称为材料料的力学学性能。承压类特特种设备备材料的的力学性性能指标标主要有有强度、硬硬度、塑塑性、韧韧性等。这这些指标标可以通通过力学学性能试试验测定定。1,强度度 金金属的强强度是指指金属抵抵抗永久变形形和断裂裂的能力力。材料料强度指指标可以以通过拉拉伸试验验测出。抗拉强度b和屈服强度s
3、是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形,所以机械设计中一般采用屈服强度s作为强度指标,并加安全系数。2,塑性性 材材料在载载荷作用用下断裂裂前发生生不可逆逆永久变变形的能能力。评评定材料料塑性的的指标通通常用伸伸长率和和断面收收缩率。伸长率=(LL1L0)/L01000% L00-试件件原来的的长度 LL1-试件件拉断后后的长度度断面收缩缩率=(AA1A0)/A01000% A0-试试件原来来的截面面积 A11-试件拉拉断后颈颈缩处的的截面积积断面收缩缩率不受受试件标标距长度度的影响响,因此此能够更更可靠的的反映材材料的塑塑性。对对必须承
4、承受强烈变形形的材料料,塑性性优良的的材料冷冷压成型型的性能能好。3,硬度度 金属的的硬度是是材料抵抵抗局部部塑性变变形或表表面损伤伤的能力力。硬度度与强度度有一定定的关系系,一般般情况下下,硬度度较高的的材料其其强度也也较高,所所以可以以通过测测试硬度度来估算算材料强强度。另另外,硬硬度较高高的材料料耐磨性性也较好好。 工工程中常常用的硬硬度测试试方法有有以下四四种(1) 布氏硬度度HB (2)洛氏硬度HR(3)维氏硬度HV(4)里氏硬度HL4,冲击击韧性 指指材料在在外加冲冲击载荷荷作用下下断裂时时消耗的的能量大大小的特特性。材材料的冲冲击韧性性通常是是在摆锤锤式冲击击试验机机是测定定的,
5、摆摆锤冲断断试样所所作的功功称为冲冲击吸收收功。以以Ak表表示,SSn为断断口处的的截面积积,则冲冲击韧性性ak=Ak/Sn。在在承压类类特种设设备材料料的冲击击试验中中应用较较多。三 金金属学与与热处理理的基本本知识1,金属属的晶体体结构-物质是是由原子子构成的的。根据据原子在在物质内内部的排排列方式式不同,可可将物质质分为晶晶体和非非晶体两两大类。凡凡内部原原子呈现现规则排排列的物物质称为为晶体,凡凡内部原原子呈现现不规则则排列的的物质称称为非晶晶体,所所有固态态金属都都是晶体体。 晶晶体内部部原子的的排列方方式称为为晶体结结构。常常见的晶晶体结构构有:(1)体体心立方方晶格,如如金属-铁
6、、铁、-TTi、CCr、VV等。(2)面面心立方方晶格,如如金属-铁、AAI、Cu、Ni等。(3)密密排六方方晶格,如如金属MMg、ZZn、-TTi 等等。实际使用用的金属属是由许许多晶粒粒组成的的,叫做做多晶体体。每一一晶粒相当于于一个单单晶体,晶晶粒内的的原子排排列是相相同的,但但不同晶晶粒的原原子排列列的位向向是不同同的,晶晶粒之间间的界面面称为晶晶界。晶晶界容易易产生缺缺陷。高高温的液液态金属属冷却转转变为固固态金属属的过程程是一个个结晶过过程态,即即原子由由不规则则状态(液液态)过过渡到规规则状态态(固态态)的过过程。2,铁碳碳合金的的基本组组织通常把钢钢和铸铁铁统称为为铁碳合合金,
7、因因为钢和和铸铁的的成分虽虽然复杂杂,但是是基本上上是铁和和碳两种种元素组组成的。一一般把含含碳0.02%-22%的称称为钢,含碳量大于2%的称为铸铁。碳含量对钢铁的性质有决定性的影响。碳含量低,其性质是“强而韧”, 碳含量高,其性质是“弱而脆”, 铁碳合金FeFeC的金相结构有以下几种:(1)铁素体,(2)奥氏体,(3)渗碳体承压类特特种设备备常用的的碳素钢钢含碳量量一般低低于0.25%。1, 热处理的的一般过过程 热处理理是将固固态金属属及合金金按预定定要求进进行加热热,保温温和冷却却,以改改变其内内部组织织,从而而获得所所要求性性能的一一种工艺艺过程。在实际际生产中中,热处处理过程程是比
8、较较复杂的的,但是是其基本本工艺过过程是由由加热,保保温和冷冷却三个个阶段构构成的,温温度和时时间是影影响热处处理的主主要因素素,任何何热处理理过程都都可以用用温度-时间间曲线来来说明。2, 承压类特特种设备备常用热热处理工工艺 根根据钢在在加热和和冷却时时的组织织和性能能变化规规律,热热处理工工艺分为为退火、正正火、淬淬火、回回火、化化学热处处理等。(1) 退火-将将钢件加加热到适适当温度度,保温温一定时时间后缓缓慢冷却却,以获获得接近近平衡状状态组织织的热处处理工艺艺。根据据钢的成成分和目目的的不不同,退退火又分分为完全全退火、不不完全退退火、消消除应力力退火等等,承压压类特种种设备的的消
9、除应应力退火火处理主主要指焊焊后热处处理(PPWHTT),也也有在焊焊接过程程中间和和冷变形形加工后后进行消消除应力力处理的的,其目目的主要要是消除除焊接过过程中产产生的内内应力及及冷作硬硬化。(2) 正火-将将钢件加加热到AAc3或或Acmm以上33050,保温温一定时时间后在在空气中中冷却的的热处理理工艺。正正火的目目的和退退火基本本相同,主主要是细细化晶粒粒,均匀匀组织,降降低内应应力,正正火和退退火的不不同之处处在于前前者的冷冷却速度度较快,过过冷度较较大,钢钢正火后后的强度度、硬度度、韧性性都比退退火高。(3) 淬火-将将钢件加加热到临临界温度度以上,经经过适当当保温后后快冷,使使奥
10、氏体体转变为为马氏体体的过程程。材料料通过淬淬火获得得马氏体体组织,可可以提高高其强度度、硬度度,这对对于轴承承、模具具等工件件是有用用的,但但是马氏氏体硬而而脆,韧韧性差,内内应力很很大,容容易产生生裂纹,所所以承压压类特种种设备材材料和焊焊缝的组组织一般般不希望望出现马马氏体。(4) 回火-将将经过淬淬火的钢钢件加热热到Acc1以下下的适当当温度,保保温一定定时间后后,然后后用符合合要求的的方法冷冷却(通通常是空空冷),以以获得所所需组织织和性能能的热处处理工艺艺。回火火的目的的是降低低材料的的内应力力,提高高韧性。通过调整回火温度,可获得不同的强度、硬度、韧性,以满足所要求的力学性能。按
11、回火温度的不同可将回火分为低温、中温、高温回火三种。四,承压压类特种种设备常常用材料料承压类特特种设备备都是在在承压状状态下运运行,材材料要承承受较大大的工作作应力,有有些还要要同时承承受高温温和腐蚀蚀介质的的作用,工工作条件件恶劣,如如果在使使用过程程中发生生破坏性性事故,将将会造成成严重损损失,因因此,对对承压类类特种设设备的材材料有一一定的要要求。 承承压类特特种设备备常用材材料很多多,下面面简单介介绍1, 钢的分类类和命名名方法国家标准准GB/T3330491钢钢分类中中规定,钢钢的分类类分为“按化学学成份分分类”和“按主要要质量等等级和主主要性能能及使用用特性分分类”。按化学成成份分
12、类类,钢可可分为非非合金钢钢,低合合金钢,合合金钢三三大类。A, 碳碳钢的分分类和命命名: 按按含碳量量分为:(1)低低碳钢,CC0.225%(2)中中碳钢,CC=0.25%-00.6% (3)高高碳钢,CC0.6%按质量分分为: (11)普通通碳素钢钢,S0.0050%,PP0.0045%(2)优优质碳素素钢,SS0.0040%,PP0.0040%(3)高高级优质质碳素钢钢,S0.0030%,PP0.0035% BB,合金金钢的分分类和命命名: 为为了改善善钢的性性能,在在钢中特特意加入入了除铁铁和碳以以外的其其它元素素。这类类钢称为为合金钢钢。按合金元元素的加加入量分分为:(11)低合合金
13、钢,合合金总量量不超过过5%;(2)中中合金钢钢,合金金总量55%-10%;(3)高高合金钢钢,合金金总量超超过100%;2,承压压类特种种设备常常用碳素素钢牌号号锅炉和压压力容器器常用的的碳素钢钢牌号有有Q2335AFF、Q2235AA、Q2235BB、Q2235CC、20gg、200R等,压压力管道道常用的的碳素钢钢牌号有有10#、200#钢等等,它们们都是低低碳钢,一一般以热热轧或正正火状态态供货,正正常的金金相组织织为铁素素体FCC+珠光光体P。碳是碳素钢中的主要合金元素,含碳量增加,钢的强度增加,但塑性、韧性降低,焊接性能变差,淬硬倾向变大,因此制作焊接结构的锅炉和压力容器所使用的碳
14、素钢。含弹量一般不超过0.25%。 3,承承压类特特种设备备常用合合金钢牌牌号 锅炉用用低合金金钢牌号号有166Mngg、155MnVVg 、118MnnMoNNbg等等 压力容容器用低低合金钢钢牌号有有16MMnR、115MnnVR、118MnnMoNNbR、007MnnCrMMoVRR等压力管道道用低合合金钢牌牌号有009MnnV 、116Mnn、122CrMMo、112Crr1MooV等, 除此此之外,锅锅炉和压压力容器器因为用用途不同同,还用用到其它它特殊材材料,如如低温容容器要用用低温用用钢,高高压锅炉炉用低合合金钢耐耐热钢等等等。 4,奥奥氏体不不锈钢奥氏体不不锈钢的的种类有有以C
15、rr为主加加元素的的铁素体体不锈钢钢(0CCr133,1CCr177等)和和马氏体体不锈钢钢(1CCr133,2CCr133等),以以Cr、NNi为主主加元素素的奥氏氏体不锈锈钢(00Cr118Nii9,000Crr18NNi100等),其其中奥氏氏体不锈锈钢在压压力容器器中得道道广泛应应用。 奥奥氏体不不锈钢的的机械性性能较好好,屈服服点低,塑塑性、韧韧性好,可可做低温温用钢和和耐热钢钢,其常常用牌号号是1CCr188Ni99,它具具有良好好的化学学稳定性性。在氧氧化性和和某些还还原性介介质中耐耐腐蚀性性很高,但但是在敏敏化状态态,存在在晶阶腐腐蚀性,并并且在高高温氯化化物溶液液中容易易发生
16、应应力腐蚀蚀开裂。第二部分分 焊焊接基本本知识 焊接在在承压类类特种设设备制造造中占有有重要的的地位,例例如,在在压力容容器制造造中,焊焊接工作作量占全全部工作作量的330%。焊焊接质量量对承压压类特种种设备产产品质量量和使用用安全可可靠性有有直接影影响,许许多承压压类特种种设备事事故都源源于焊接接缺陷。因因此,对对承压类类特种设设备无损损检测人人员来说说,掌握握焊接知知识是非非常必要要的。一,承压压类特种种设备常常用的焊焊接方法法1,手工工电弧焊焊(1)特特点:利利用焊条条与焊件件之间的的电弧热热,将焊焊条及部部分焊件件熔化而而形成焊焊缝的焊焊接方法法。手工工电弧焊焊设备简简单,便便于操作作
17、,适用用与于室室内外各各种位置置的焊接接,可以以焊接碳碳钢、低低合金钢钢、耐热热钢、不不锈钢等等各种材材料,在在承压类类特种设设备制造造中广泛泛应用。其其缺点是是生产效效率低,劳劳动强度度大,对对焊工的的技术水水平及操操作要求求较高。(2)焊焊接设备备:常用用的手工工电弧焊焊设备有有交流电电焊机,旋旋转式直直流电焊焊机和硅硅整流式式直流电电焊机三三种。(3)手手工电弧弧焊焊条条:涂有有药皮的的供手工工电弧焊焊的熔化化电极称称为焊条条。它由由焊芯和和药皮两两部分组组成。焊焊条中被被药皮包包覆的金金属芯称称为焊芯芯,在电电弧作用用下熔化化后,作作为填充充金属与与熔化的的母材混混合形成成焊缝。涂涂敷
18、在焊焊芯表面面的有效效成分称称为药皮皮,其作作用是:稳弧、保保护、冶冶金、改改善焊接接工艺性性能。(4)焊焊条的种种类:一一般按焊焊条药皮皮熔化后后所形成成熔渣的的酸碱性性不同分分为碱性性焊条和和酸性焊焊条两种种。也有有按用途途分类的的,如碳碳钢焊条条、低合合金钢焊焊条、不不锈钢焊焊条、铜铜及铜合合金焊条条等。(5)手手工电弧弧焊的焊焊接位置置:手工工电弧焊焊可以在在不同的的位置进进行操作作。熔焊焊时,焊焊接接头头所处的的空间位位置称为为焊接位位置,GGB/TT3377594焊焊接术语语中用用倾角和和转角两两个参数数来划分分不同的的焊接位位置。对接焊缝缝和角焊焊缝有平平焊、立焊、横焊、仰焊是是
19、四种基基本位置置。管子环焊焊缝也有有四种基基本位置置:水平平转动、垂直固固定、水平固固定、45位置。2,埋弧弧自动焊焊(1)特特点:焊焊接过程程中,主主要的焊焊接操作作如引燃燃及熄灭灭电弧、送送进焊条条、移动动焊条或或工件等等都由机机械自动动完成叫叫自动电电弧焊。在在自动电电弧焊中中,电弧弧被埋在在焊剂层层下面燃燃烧并实实现焊接接的叫埋埋弧自动动焊。(2)优优点:a,采用用大的焊焊接电流流,电弧弧热量集集中,熔熔深大,焊焊丝可连连续送进进而不需需要频凡凡更换,因因此生产产效率高高。b,焊接接规范参参数稳定定,焊缝缝成分均均匀,外外观光滑滑美观,焊焊接质量量好。C,操作作时看不不到弧光光,又是是
20、机械自自动,所所以劳动动条件好好。(3)局局限性:设备比较较复杂昂昂贵:由由于电弧弧不可见见,所以以对接头头加工和和装配要要求严格格 :焊焊接位置置受到一一定限制制,一般般总是在在平焊位位置。埋弧自动动焊常常常用于长长的直线线焊缝和和大直径径圆筒容容器的环环焊缝的的焊接。3,氩弧弧焊氩弧焊是是以惰性性气体氩氩气作为为保护气气体的一一种电弧弧焊接方方法。其其优点是是:(1)适适宜焊接接各种钢钢材、有有色金属属及合金金,焊接接优良。(2)电电弧和熔熔池用气气体保护护,清醒醒可见,便便于实现现全自动动化。(3)电电弧热量量集中,熔熔池小,热热影响区区小,工工件变形形小。(4)电电弧稳定定,飞贱贱小,
21、焊焊缝致密密,成型型美观。 缺点:氩气成成本高。设设备和控控制系统统复杂,产产生效率率低,只只能焊较较薄的工工件。二,焊接接接头焊接接头头形式一一般由被被焊接两两金属件件的相互互结构位位置来决决定,通通常分为为对接接接头、角角接接头头、搭接接接头、TT接接头头。每种种接头形形式又有有不同的的坡口形形式。承压类特特种设备备的焊接接一般以以焊接接接头为主主,焊接接接头的的坡口形形式分为为不开坡坡口、VV形坡口口、X形形坡口、单单U形坡坡口、双双U形坡坡口等。三,焊接接常见缺缺陷焊接常见见缺陷归归纳起来来有以下下几种:裂纹、未未熔合、未未焊透、气气孔、夹夹渣、内内凹、咬咬边等。第三部分分承压类类特种
22、设设备基本本知识在特种种设备安安全监察察条例中中,特种种设备分分为承压压类特种种设备和和机电类类特种设设备两大大类。承承压类特特种设备备包括锅锅炉、压压力容器器、压力力管道。机机电类特特种设备备包括电电梯、起起重机、场场(厂)内内机动车车辆、游游乐设施施、客运运架空索索道。为了保证证安全,特特种设备备在设计计、制造造、安装装、使用用、检验验、修理理和改造造等各环环节由国国家实施施安全监监察。并并制定了了一整套套法规作作为安全全监察工工作的依依据,其其中特特种设备备安全监监察条例例是目目前的最最高法规规。无损检测测技术已已经广泛泛用于承承压类特特种设备备的制造造、安装装、使用用中的检检验,因因此
23、从事事承压类类特种设设备无损损检测的的工作人人员必须须了解一一些承压压类特种种设备基基本知识识。一 锅锅炉基本本知识1,锅炉炉的定义义-利用燃燃料燃烧烧时产生生的热能能或其它它能源的的热能,把把介质加加热到一一定温度度和压力力的热能能转换设设备。特特种设备备安全监监察条例例对锅锅炉作如如下限制制性定义义:利用用各种燃燃料、电电或其它它能源,将将所盛装装的液体体加热到到一定参参数,并并承载一一定压力力的密闭闭设备,其其范围规规定为容容积大于于或等于于30LL的承压压蒸汽锅锅炉;出出口水压压大于或或等于00.1MMpa(表表压),且且额定功功率大于于或等于于0.11MW的的承压热热水锅炉炉;有机机
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