壓力試驗(yàn)和壓力容器熱處理

壓力試驗(yàn)和壓力容器熱處理第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二2本次課程主要內(nèi)容1、壓力試驗(yàn)的必要性與目的2、壓力試驗(yàn)要求3、熱處理的分類4、焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因、處理方法等第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二3壓力試驗(yàn)(耐壓試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)）的必要性與目的

內(nèi)壓容器的壓力試驗(yàn)考驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度，檢驗(yàn)焊接接頭的致密性及密封結(jié)構(gòu)的密封性能整體強(qiáng)度和密封性能外壓容器的壓力試驗(yàn)考驗(yàn)檢驗(yàn)焊接接頭的致密性及密封結(jié)構(gòu)的密封性能，而不是考驗(yàn)容器的外壓穩(wěn)定性．第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二4壓力試驗(yàn)的危險(xiǎn)性取決的因素

壓力（P）與體積（V）的乘積，值越大，容器內(nèi)積聚的勢(shì)能越大，一旦發(fā)生事故的破壞力越大材料特性：試驗(yàn)時(shí)是否會(huì)發(fā)生脆斷、金屬碎片飛出。試驗(yàn)介質(zhì)的狀態(tài)采用液壓介質(zhì)還是氣態(tài)介質(zhì)第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二5對(duì)于奧氏體不銹鋼容器，若由于結(jié)構(gòu)原因而不能將水漬去除干凈時(shí)，為了防止氯離子的腐蝕，則應(yīng)控制水中的氯離子含量不超過25mg/L。避免應(yīng)力腐蝕液壓試驗(yàn)1、對(duì)試驗(yàn)介質(zhì)的要求為了避免試驗(yàn)時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的低溫脆性破壞，對(duì)于碳素鋼、16MnR和正火15MnVR制壓力容器，液體溫度不得低于5℃；其它低合金鋼制壓力容器、液體溫度不得低于15℃。液壓試驗(yàn)一般采用潔凈的水，必要時(shí)也可以采用不會(huì)導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)的其它液體。試驗(yàn)時(shí)液體的溫度應(yīng)低于其閃點(diǎn)和沸點(diǎn)。。第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二6液壓試驗(yàn)2、內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核直立容器在臥置狀態(tài)下進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)、試驗(yàn)壓力應(yīng)為立置時(shí)的試驗(yàn)壓力加液柱靜壓力若容器各元件材料不同時(shí)，取小值第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二7液壓試驗(yàn)3、對(duì)壓力表的要求要求準(zhǔn)確測(cè)量壓力至少采用兩個(gè)量程相同且經(jīng)過校驗(yàn)的壓力表壓力表應(yīng)安裝在容器頂部壓力表量程選用2倍試驗(yàn)壓力，但不低于1.5倍試驗(yàn)壓力,不高于3倍試驗(yàn)壓力精度不低于1.5級(jí)第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二84、液壓試驗(yàn)方法排氣緩慢升壓保壓檢查排液吹干排氣接管不能采用內(nèi)伸式滲漏、異常變形、聲響使其有充分變形時(shí)間第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二94、液壓試驗(yàn)方法在進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時(shí)應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排凈。試驗(yàn)過程中應(yīng)保持容器觀察表面的干燥，當(dāng)壓力容器壁溫與液體溫度接近時(shí)，才能緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力；確認(rèn)無泄漏后繼續(xù)升壓到規(guī)定的試驗(yàn)壓力，保壓30分鐘，然后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80％，并保持足夠長的時(shí)間以對(duì)所有焊縫和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，應(yīng)修補(bǔ)之后重新試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢后，應(yīng)將液體排凈并用壓縮空氣將容器內(nèi)部吹干第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二105、夾套容器的壓力試驗(yàn)1、先做內(nèi)筒后做夾套夾套進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，內(nèi)筒先進(jìn)行穩(wěn)定性校核不滿足要求，應(yīng)使內(nèi)筒同時(shí)保持一定壓力第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二11因結(jié)構(gòu)原因液壓試驗(yàn)后難以將殘液吹干排凈，而又不允許殘存任何液體（如毒化觸媒或?qū)е庐a(chǎn)品品質(zhì)劣化）氣壓試驗(yàn)1、什么情況下進(jìn)行氣壓試驗(yàn)?容器充滿液體介質(zhì)時(shí)，會(huì)因?yàn)樽灾貙?dǎo)致容器本身或基礎(chǔ)破壞，這主要指直徑大、壓力低且充滿氣態(tài)介質(zhì)的容器。第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二12液壓試驗(yàn)1、對(duì)試驗(yàn)介質(zhì)的要求對(duì)于碳素鋼、低合金鋼制壓力容器，氣體溫度不得低于15℃；干燥潔凈的空氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w2、對(duì)試驗(yàn)介質(zhì)的溫度要求第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二13氣壓試驗(yàn)內(nèi)壓容器的氣壓試驗(yàn)壓力壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗(yàn)用氣體的溫度應(yīng)不低于15℃，并且必須有可靠的安全保護(hù)措施第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二14氣壓試驗(yàn)方法在進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)，壓力應(yīng)緩慢上升至規(guī)定試驗(yàn)壓力的10％，保壓5～10分鐘，然后對(duì)所有焊縫和連接部位進(jìn)行初次泄漏檢查，如無泄漏，再繼續(xù)緩慢升壓至規(guī)定試驗(yàn)壓力的50％。如無異常現(xiàn)象，其后按規(guī)定試驗(yàn)壓力的10％的級(jí)差逐級(jí)增壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力。保壓30分鐘、然后降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的87％，保持足夠時(shí)間再次進(jìn)行泄漏檢查。如有泄漏，應(yīng)修補(bǔ)后再按上述規(guī)定重新試驗(yàn)。氣壓試驗(yàn)過程中，壓力容器無異常響聲，經(jīng)肥皂液或其它檢漏液檢查無漏氣、無可見的變形即為合格。第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二15對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗(yàn)用氣體的溫度應(yīng)不低于5℃，并且必須有可靠的安全保護(hù)措施氣密性試驗(yàn)1、什么情況下進(jìn)行氣密性試驗(yàn)?氣密性試驗(yàn)必須在容器經(jīng)液壓試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行當(dāng)介質(zhì)的毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。對(duì)設(shè)計(jì)圖樣要求做氣壓試驗(yàn)的壓力容器，是否需再做氣密性試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定。第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二16致密性試驗(yàn)壓力容器氣密性試驗(yàn)的壓力為設(shè)計(jì)壓力的1．05倍（《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定為1.0倍的設(shè)計(jì)壓力）1、氣密性試驗(yàn)試驗(yàn)壓力2、氣密性試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)空氣在待檢部位刷肥皂水或其他鼓泡劑此方法簡便易行可判斷泄漏位置第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二17致密性試驗(yàn)2、氣密性試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì)氨具有較強(qiáng)的滲透能力且極易在水中擴(kuò)散被水吸收氨滲漏氨—空氣1%體積空氣氨—氮?dú)?00%氨氣氦氣第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二18致密性試驗(yàn)3、氣密性試驗(yàn)保壓時(shí)間及合格判斷經(jīng)檢查無泄漏,保壓不少于30分鐘即為合格。煤油滲漏試驗(yàn)僅要求焊縫在能夠檢查的一面清理干凈，涂以白粉漿，晾干后在焊縫另一側(cè)涂以煤油，使表面得到足夠的浸潤，經(jīng)半小時(shí)后白粉上沒有油漬為合格。第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二19對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗(yàn)用氣體的溫度應(yīng)不低于5℃，并且必須有可靠的安全保護(hù)措施致密性試驗(yàn)1、什么情況下進(jìn)行氣密性試驗(yàn)?氣密性試驗(yàn)必須在容器經(jīng)液壓試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行當(dāng)介質(zhì)的毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。對(duì)設(shè)計(jì)圖樣要求做氣壓試驗(yàn)的壓力容器，是否需再做氣密性試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定。第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二20壓力容器制造——熱處理根據(jù)不同目的將材料及其制件加熱到規(guī)定溫度、保溫、隨后以不同的方法冷卻，改變其金相組織以獲得所要求的性能。1、熱處理2、分類焊后熱處理恢復(fù)力學(xué)性能熱處理改善力學(xué)性能熱處理消氫處理第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二21焊后熱處理

焊后能改變焊接接頭的組織和性能，或降低焊接殘余應(yīng)力的熱過程。1、目的將焊接接頭及其臨近局部在金屬相變點(diǎn)Ac1以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的過程。（消除應(yīng)力退火、消除應(yīng)力熱處理）爐內(nèi)冷卻松弛焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減少含氫量第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二22焊接應(yīng)力的產(chǎn)生原因、特點(diǎn)及危害母材焊縫金屬焊縫區(qū)與周邊部位變形不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的。焊縫區(qū)與其母材間存在較高溫度梯度第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二23焊接應(yīng)力的產(chǎn)生原因、特點(diǎn)及危害焊縫區(qū)與周邊部位變形不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的。焊接應(yīng)力的產(chǎn)生原因焊接屬于快速加熱至高溫后又快速冷卻的過程焊縫區(qū)與其母材間存在較高溫度梯度高溫金屬的熱膨脹受構(gòu)件剛性及其周圍冷態(tài)金屬的約束，產(chǎn)生熱應(yīng)力。冷卻時(shí)，焊縫金屬受周圍冷態(tài)金屬的約束而無法自由收縮，從而形成殘余應(yīng)力。第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二24焊后熱處理

焊后能改變焊接接頭的組織和性能，或降低焊接殘余應(yīng)力的熱過程。1、目的將焊接接頭及其臨近局部在金屬相變點(diǎn)Ac1以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的過程。（消除應(yīng)力退火、消除應(yīng)力熱處理）爐內(nèi)冷卻松弛焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減少含氫量第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二25焊接應(yīng)力的特點(diǎn)焊接應(yīng)力的量值高，達(dá)到材料屈服極限一直存在具有自限性遠(yuǎn)小于一次應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力，難以測(cè)量第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二26焊接應(yīng)力的危害會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕兩個(gè)條件：有一定應(yīng)力、腐蝕環(huán)境。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)度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二27焊接應(yīng)力的危害會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕兩個(gè)條件：有一定應(yīng)力、腐蝕環(huán)境。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)度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二28焊接應(yīng)力的危害會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂兩個(gè)條件：有一定應(yīng)力、腐蝕環(huán)境。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)度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二29焊后熱處理的三個(gè)通用條件材質(zhì)鋼材強(qiáng)度級(jí)別越高及合金含量越高，焊接性越差。易產(chǎn)生焊接缺陷。可減緩焊接部位于其他部位的溫度梯賭，能減緩高峰值應(yīng)力的產(chǎn)生。鋼材厚度預(yù)熱溫度鋼材越厚意味焊縫越深，焊后冷卻收縮性傾向越強(qiáng)；且剛性增大，抵抗局部收縮變形能力越強(qiáng)，從而產(chǎn)生較大焊接殘余應(yīng)力。第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二30焊后熱處理的方法爐內(nèi)整體熱處理受熱均勻、溫升及降速易于控制，效果好分段爐內(nèi)熱處理局部熱處理現(xiàn)場熱處理工件長，受加熱爐尺寸限制，只有采用分段熱處理確定工件重復(fù)加熱的長度（小于1500mm、工件裸露在爐外部分的保溫措施。第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二31焊后熱處理的方法紅外線高溫陶瓷電加熱器易彎曲、折疊適用于焊后熱處理、焊前預(yù)熱及消氫處理有足夠功率和準(zhǔn)確溫控系統(tǒng)，足夠加熱寬度以及適宜保溫措施。局部熱處理現(xiàn)場熱處理整體爐外熱處理，現(xiàn)場組焊設(shè)備將壓力容器的殼體作為高溫加熱爐的爐體，在殼體內(nèi)加熱，殼體外用絕熱材料保溫。第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二32滿足下列條件，需進(jìn)行焊后熱處理碳素鋼、15MnNbR、07MnCrMoVR厚度大于32mm如焊前預(yù)熱溫度100℃，厚度大于38mm。16MnR及16Mn厚度大于30mm如焊前預(yù)熱溫度100℃，厚度大于34mm。15MnVR及15MnV厚度大于28mm如焊前預(yù)熱溫度100℃，厚度大于32mm。任意厚度18MnMoNbR15CrMo12Cr1MoV鋼等第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二33焊后熱處理的特殊條件介質(zhì)有應(yīng)力腐蝕的容器，如盛裝液化石油氣液氨等的容器（GB150）液氨16MnR有應(yīng)力腐蝕傾向水作為緩蝕劑20R、Q235-C無應(yīng)力腐蝕傾向具體分析預(yù)熱溫度盛裝純凈的液化石油氣是不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，液化石油氣中含H2S含水量有關(guān)系。第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二34焊后熱處理的特殊條件對(duì)于圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。奧氏體不銹鋼不需要進(jìn)行焊后熱處理第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二35焊后熱處理的工藝與操作條件允許可以加快升溫速度，盡快越過再熱裂紋敏感區(qū)，以防止再熱裂紋。對(duì)于導(dǎo)熱性差的焊件可采用較低的升穩(wěn)速度。溫度越高消除應(yīng)力效果越好，但溫度高低因鋼材而異保溫時(shí)間保溫溫度以保證焊件沿厚度方向均勻熱透。升溫速度冷卻速度對(duì)構(gòu)件復(fù)雜、厚度相差很大焊件應(yīng)放慢降溫速度。第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二36恢復(fù)材料力學(xué)性能熱處理金屬材料內(nèi)部晶粒產(chǎn)生滑移后，在滑移面上的晶格發(fā)生扭曲和畸變，使晶粒被拉長、破碎及纖維化，因，而金屬材料的強(qiáng)度硬度升高而朔性、韌性下降。上述現(xiàn)象稱為加工硬化金屬材料在冷態(tài)朔性變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生加工硬化。加工硬化的原因及危害第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二37恢復(fù)材料力學(xué)性能熱處理?xiàng)l件

1、碳素鋼、16MnR厚度不小于圓筒內(nèi)徑Di的3%冷成型和中溫成型的受壓圓筒符合下列條件之一，成型后應(yīng)進(jìn)行熱處理

2、其他低合金鋼厚度不小于圓筒內(nèi)徑Di的2.5%第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二38恢復(fù)材料力學(xué)性能熱處理熱處理目的:恢復(fù)因加工硬化而降低朔性、韌性保證壓力容器質(zhì)量與安全

以朔性、韌性的下降與相對(duì)變形量以及鋼材種類有關(guān)作為標(biāo)準(zhǔn)劃分是否進(jìn)行熱處理加工硬化程度越嚴(yán)重，以朔性韌性指標(biāo)下降越嚴(yán)重第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二39恢復(fù)材料力學(xué)性能熱處理

1、碳素鋼、16MnR厚度不小于圓筒內(nèi)徑Di的3%冷成型和中溫成型的受壓圓筒符合下列條件之一，成型后應(yīng)進(jìn)行熱處理

2、其他低合金鋼厚度不小于圓筒內(nèi)徑Di的2.5%冷成型封頭(奧氏體不銹鋼除外)應(yīng)成型后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理(容規(guī))強(qiáng)度低、朔性韌性儲(chǔ)備量大第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二40恢復(fù)材料力學(xué)性能熱處理冷成型封頭(奧氏體不銹鋼除外)應(yīng)成型后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理(容規(guī))足夠韌性儲(chǔ)備量大封頭成型變形量員大于筒體消除應(yīng)力退火第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期二41消氫處理脆性破壞外觀容器無任何