压力容器范文

压力容器篇1

1计算模型及其简化

1.1计算模型由于开孔对筒体强度的影响与筒体直径有关，筒体直径越小，对开孔的影响越大。因此，分析中采用较小的筒体直径，D=520mm；筒体壁厚由设计压力计算得出，=6mm；经试算取筒体长S=1000mm即可满足不受边界条件影响的要求；按可不另行补强开孔接管要求设定，沿筒体轴线方向两相邻开孔接管位置，接管外径d=89mm，壁厚=6mm，两接管中心距为管径之和的2倍，L=356mm。筒体的设计压力p=2.5MPa，选择Q345钢板作为筒体和接管的用钢材料，弹性模量E=1.85×105MPa，泊松比＝0.3，屈服应力＝345MPa，常温下许用应力[]t=196MPa，焊缝的材料力学性能与母材相同。因在内压作用下结构与载荷的对称性，取结构的1/2建立模型。不考虑外伸接管的影响，对模型进行简化。运用有限元方法分析的关键在于正确定义载荷，实现仿真加载[6]。因此，针对受内压作用的筒体接管问题进行分析时，忽略筒体自身重力；因筒体足够长，筒体两端的约束可以忽略不计，故在筒体两端面设置全约束；因结构与载荷均对称，故在对称面上设置对称约束；按设计要求对筒体和接管内表面施加压力载荷p=2.5MPa。运用有限元软件ANSYS对上述模型进行分析，通过处理器求解，分别得出两模型第三强度准则，即最大切应力的应力云图（图1），可见，原模型和简化模型的最大切应力均出现在筒体两开孔沿轴线方向内表面的局部区域。

1.2有、无接管模型应力分布定量分析取图1两相邻圆孔中线上的应力数据绘制曲线（图2），两模型路径上的最大切应力曲线比较接近，应力集中均出现在开孔附近（曲线两端），有接管模型的最大应力为254.365MPa，无接管模型的最大应力为344.735MPa，可见，接管具有缓解开孔应力集中的作用；在距离开孔区域较远的部位（曲线中部），应力较低，且两模型的应力计算结果基本一致。由于研究旨在探讨两开孔应力集中现象的影响范围与相互关系，主要关注最小应力，因此以无接管模型为研究对象进行分析计算。

2开孔间距对容器强度的影响

为定量分析两相邻开孔间距对可不另行补强开孔压力容器的影响，假设两开孔中心直线距离为L，开孔直径为d，设P点为左边开孔应力集中影响的边缘位置，x为点P到左边开孔圆心的距离（图3）。设参数K＝L（/2d），在0.7～2.0范围内改变参数K的取值，建立模型，经分析求解，得出不同K值时相同路径上的应力曲线（图4）。随着开孔间距的减小，开孔边缘的应力值逐渐增大，应力集中影响范围也逐渐扩大。式中：0为远离开孔处筒体的最大切应力，公式计算求得其值为108MPa；为开孔筒体所受切向应力。假设P点的最大切应力P恰满足式（1），以式（2）定义应力集中的影响范围a，可得a随K值的变化曲线（图5）。当K<1.5时，应力集中影响范围随K值减小而迅速增大，造成开孔周边较大面积的高应力区；当K＝1.5～1.7时，应力集中影响范围随K值增大而逐渐减小；当K>1.7时，应力集中影响范围处于30％范围内，趋于稳定。根据最大应力集中系数随K值的变化规律（图6），当K>1.0时，开孔处的应力集中系数均小于3.5；当K<0.9时，开孔处的应力集中系数随K值减小而快速增大。当K＝0.7～2.0时，由两开孔间最小应力随K值的变化曲线（图7）可知：随着K值增大，两相邻开孔间的最小应力不断减小；当K<0.9时，两开孔间的最小应力远高于0，表明两开孔在该区域出现相互干涉的现象，此时结构不安全；当K＝0.9～1.5时，两开孔间的最小应力虽仍然高于0，但随K值增大而减小，表明两孔之间的干涉作用逐渐减弱；当K>1.5时，两开孔间的最小应力接近0，表明两孔之间的干涉作用消失。根据上述计算结果，只要压力容器筒体上两相邻开孔间距大于两开孔直径之和的1.7倍，就不需要另行补强，目前取筒体上两相邻开孔间距大于两开孔直径之和的2倍的设计要求偏于保守。

3结论

压力容器篇2

【关键词】压力容器；设计质量；制造质量；焊接技术；控制措施

压力容器在日常生活中应用较为广泛，主要作用为在一定的压力、温度和易燃、易爆、有毒介质的条件下对特定物质进行加工和处理的特种设备。一旦其质量出现问题,将连带着大规模安全事故的发生,对个人和企业存在不可估量的高危险系数.这就使容器质量符合压力容器的基本要求。第一，对容器内的压力有较大的承受性，即在足够的压力强度下，能够保持有效的工作状态。第二，压力容器的外力作用能够使其保持原来的形状。第三，密闭性也是压力容器必备的特性之一，以保持容器内压力和防止容器内有毒气体及物质的溢出。第四，压力容器应当具有足够的使用寿命。因此在容器设计或者制造过程中应充分考虑此因素，把握好每一个影响容器寿命的细节，确保品质优良。第五，压力容器要尽可能的方便制造、安装、检查和维修。

一般来讲压力容器的质量由设计质量、制造质量和安装质量三部分组成，其中制造质量的好坏起着关键的作用，尤其其中涉及到的一些工艺技术，例如工艺水平和焊接技术水平等。要想提高压力容器制造行业的水平，重点是加强质量过程的控制。只有把制造过程中的每个细节把握好，每个环节控制，才能制造出质量优良的产品来。

现有压力容器制造由设计、机加工和铆接、材料、焊接、计量理化和检验等部分贯穿于整个过程，各部分相互联系，相互协调，相互制约，共同完成压力容器产品的制造。本文基于压力容器制造的构成和特点，从设计时标准的选用、材料代用、焊后热处理及产品焊接试板等方面，分析了压力容器制造中常见问题。

一、压力容器的构成和特点

1、产品结构和参数的多样性。压力容器产品适用范围广，如制药、化工、石油、冶炼、饮食等行业，产品具有品种繁多的特点，即使是同类产品中，也会因客户需求上的差异，造成产品结构上的不同，进而引起制造工艺上的多样性。

2、有较高的安全性要求。压力容器制造，必须遵循大量的、强制性的标准和规范，并且标准和规范具有时效性。压力容器产品因其多在高温、高压、真空、腐蚀等环境条件下长期运行，而所盛装的介质常为易燃、易爆、剧毒、有害物质，因此产品的安全性被放在首位，产品从设计开始，就需要遵循强制性的标准和规范，如GB150、GB151 等等。

随着科学技术的不断进步，新技术、新工艺、新材料和新的管理手段的运用，加速了标准和规范的更新。例如旧标准受当时的技术和经济条件的限制和制约，以考虑安全性为主，忽略了客户对经济性的关注；新标准在新思想的影响下，制定者已意识到客户对经济性的需求是不可忽视的，故新标准逐渐把经济因素放到了比较重要的位置，这体现在新标准中对安全系数的降低。

3、制造过程中存在着许多相似的信息。在压力容器产品制造的统计过程中，发现其中存在着许多相似信息，如工艺流程的相似性、零部件几何形状之间的相似性、产品结构之间的相似性、同事物处理过程之间的相似性。对这些相似信息的利用，能有效地提高企业的竞争力。

4、设计具有较强的专业性。压力容器产品不同于通用机械产品，在运用软件技术进行产品设计时，不仅要求人员掌握先进的计算机技术，更要具备化工设备的整体设计思想。

5、涉及多行业、多学科的综合性产品。压力容器制造技术涉及到冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业，因此制造过程要求多行业、多学科、多方面的协作共同来完成，并且为确保产品质量，形成了以职能为中心的、以控制为导向的机械式组织结构。

6、结构复杂，多种多样。使产品的品种增多，但组成产品的各部分组件间联系相对松散，产品便于进行系列化和模块化。

7、焊接质量是主要的质量控制点。制造过程是以钣金件的焊接质量为主要质量控制点，同时也是制造过程的薄弱环节。

二、压力容器设计质量的影响因素及控制措施

压力容器作为特种设备之一，设计质量的好坏是关于其整体质量的第一步。由压力容器质量安全所引发的事故不计其数，同时也给国民经济的发展带来了巨大的影响。因此，压力容器质量安全的形势十分的严峻，应从生产的众多方面着手，不断的完善和解决生产安全方面所存在的不足。设计质量的提高要求技术人员要根据压力容器的特性，对其材料和零部件的选取等方面进行充分的斟酌和试验。同时，设计单位技术力量也尤为重要，一些设计团队的技术支持水平较低，甚至直接导致设计时选用的标准不正确情况的发生。压力容器对工作环境要有很大程度的适应性，因此材料选择尤为重要。为保证压力容器的质量，尽量减少安全事故的发生，应正确的进行选材、用材。选材不当、材料误用、材料缺陷等材料原因是造成压力容器设备事故的主要原因之一。首先，在压力容器设计过程中，根据容器的具体工作环境及用途，分析材料材质的化学成分及属性。在考虑材料的适用性的同时，也应综合考虑材料的成本，进而综合各种因素选择既符合生产要求又经济实惠的材料。在引进材料过程中应加强管制，对是否符合该设备的设计技术要求，化学成分、力学性能、工艺试验、无损检测是否符合要求等方面也要加强监管。

三、压力容器制造质量的影响因素及控制措施

压力容器的制造属于精密仪器的制造，对制造工艺要求比较严格。为了保证压力容器产品形成的各个阶段都处于受控状态，确保产品质量满足法规、标准的要求，压力容器制造工艺、生产过程管理、工装和模具也应该严格按照规定进行。制造工艺应严格遵守压力容器制造的工艺流程。钢制压力容器大多采用焊接方法制成，压力容器制造过程中的焊接质量控制变得尤为关键。焊接生产也是现代工业生产中制造各种机器部件、工程构件和装备的主要生产方法之一，使得焊接技术对焊接人员的技术水平要求较高。对焊接材料的使用过程应十分谨慎，避免出现差错。由压力容器制造单位的技术部门应提供采购技术条件，详细规定采购焊接材料的质量要求和标准，管理部门应实行具体的监管。

四、压力容器无损检测

无损检测对压力容器质量的检验起到重要的作用。目前，我国主要采用的检测方法为射线检测（RT）技术。然而，随着超声波检测技术的日益成熟，特别是数字式可记录超声波探伤仪在相关领域的广泛使用，压力容器焊缝的UT检测可与RT检测等同采用。以期进一步降低制造成本，提高劳动效率，增强企业市场竞争能力。

五、结束语

压力容器的制作过程，从设计图纸的工艺性审核、制作工艺的编制、材料的验收入库到制作、检验与验收的各个环节，都是至关重要的。任何一个环节出了问题，都会影响压力容器的最终质量，所以只有澄清概念，统一思想，达成共识，才能使我们的压力容器制作水平登上新的台阶。

参考文献

[1] GB150-98,钢制压力容器[S].

压力容器篇3

压力容器的制作工艺需要做到很精细，不能够出现任何的差错。而其中的焊接工序也是同样需要很精细，造成焊接工序出差错的原因就是材料选取的不正确。如果在焊接时选取的钢制材料性能较差的时候，就会在焊接的接头上出现一些裂痕，这些裂痕对于压力容器是致命的伤害；如果在选取材料时选取了钢号或者是化学成分不对的材料，这时在使用过程中就会出现各种腐蚀的现象；而且如果我们选用的钢制材料的转化温度高于压力容器的温度时，就会使压力容器在制作的过程中突然断裂。所以，综合以上几点所论述，我们在选取压力容器的制作材料时，必须要考虑到压力容器的工作条件、工作压力、各个介质之间的腐蚀性、钢制材料的温度，还要重点注意钢制材料的力学性能、物理性能、化学性能等等一系列的科学因素。当然，在进行压力容器的焊接工序的时候，还需要技术方面的硬性要求。在焊接工序的准备阶段，在选取压力容器容器外圈的时候，要选用低碳钢、不锈钢、低合金钢，在焊接卷板之前应该提前清理干净依附在板面上，可能对压力容器造成损伤的硬物和杂物，同时还要检查好焊接时的焊接接口位置等等一些工序，使之符合焊接所需的一切标准。在压力容器焊接成型的阶段，不能直接将钢板弯曲，应该先有一个预弯的过程，在钢板卷成一个圆形的时候，必须要在机器上摆放端正，可以采用在机器和钢板上做记号的方式来确定钢板是否已经摆正，卷轴钢板的时候严禁一次就将钢板卷制完成，要采取循序渐进的方式，一次次不间断的进行卷制，而每次卷制的程度不得高于上一次的百分之三十，在焊接时要选取一个已经焊接合格的样板来进行比对，确认是否符合一切准则，在焊接时，必须严格按照确定好的接口进行焊制，并且在焊制的过程当中要及时的清理在焊接时产生的杂质和脱落的钢材，以免对压力容器造成伤害。在压力容器焊接成型之后我们就需要对她进行矫正和检查，矫正就是需要验证压力容器的制作是否符合科学界所规定的一些数据，而检查就需要看，在压力容器焊接完毕之后，内外表面是否光滑、没有划痕、没有压伤、起皱、裂痕、等等的缺陷，与此同时还要按照技术条件进行检查各项参数，确定制作完成的压力容器符合硬性文件上的各项技术要求。

2压力容器的焊后检查和焊后返修

任何的一种科技制品，在完成之后都需要有事后的检查和返厂维修，压力容器也不列外。压力容器在焊接完毕之后，应当首先检查它的焊缝外观和尺寸是否符合预定目标和目标参数、实验压力容器焊接完毕之后的抗热能力和对热的处理、检查压力容器是否在焊接的时候出现裂痕等损伤、检查压力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透气的现象出现。关于压力容器在焊接完毕之后的返厂检查必须要严格做到以下几点：

（1）焊接的返修次数不宜超过两次；

（2）如果需要对焊接之后的压力容器进行返厂检修，必须要提交它要返修的原因并且对原因作出分析，同时提出要维修的建议；

（3）在压力容器回厂返修之前，必须要将其清洗干净，可以采用表面扫描的方式确定已经清洗干净；

（4）等待补焊的部位一定要开阔、平整、以便于进行补焊工作的进行。

3结束语

通过以上文章的论述，我们已经对压力容器制造的焊接工艺有了一个初步的认识，我们必须明确一点，就是在压力容器制作焊接的过程当中一定要谨慎、严格、细心，否则就会出现很严重的危害，比如其冲击破的产生会造成人员的伤亡和建筑物的破坏，在冲击波造成容器毁坏之后，产生的碎片又会使得人员伤亡，城市建设管道的破坏，并且在压力容器里泄露出的有害气体会造成空气的污染，严重时可能会导致此区域不再适合人类的生存。因此，保证压力容器在焊接过程当中的安全可靠是非常重要的，政府应该发挥宏观控制和带头作用，使得我们的压力容器越来越安全，越来越可靠。

压力容器篇4

关键词:压力容器;设计

中图分类号:TL351+.6 文献标识码:A

为了提高竞争力,在一些项目新建以及改扩建过程中,企业应充分利用各种有效措施,在满足要求的基础上,尽最大努力减少支出,降低项目的建设成本。下面对行业中常用的压力容器的选材进行论述,目的就是在条件允许的情况下,用价格较低的材料代替一些价格高的传统材料,降低设备的材料成本和制造成本,进而降低整个工程项目的费用支出,最终达到增强企业竞争实力的目的。

一、液氯计量槽

液氯计量槽的作用是储存液态氯(质量分数95%以上)供各生产部门使用。液氯在设备内的正常操作温度低于50℃,在进行该设备设计时,根据《压力容器安全技术监察规程》-1999中的相关规定,取50℃时的饱和蒸汽压1.57MPa作为该设备的设计压力;设计温度为50℃。但在该容器的正常工作过程中,其工作压力仅为1.0MPa,且为饱和蒸汽压,而此时容器内温度为30℃左右,不属于低温范畴,容器材质可不按低温压力容器要求选取。当容器内的温度≤-20℃时,分别以-20℃、-30℃和-40℃为操作温度对容器壳体的一次薄膜拉应力进行分析计算(设备直径取2200mm,壳体壁厚取18mm,材质为16MnR)。

当操作温度为-20℃时,由公式δ=pD/(2S)(δ为筒体材料在相应温度下的一次薄膜应力,MPa;p为液氯在相应温度下的饱和蒸汽压,MPa;D为筒体内径,mm;S为筒体壁厚,mm)计算此时壳体一次薄膜应力为17.2MPa;当操作温度为-30℃时,同样方法计算壳体一次薄膜应力为13.5MPa;当操作温度为-40℃时,壳体一次薄膜应力为10.9MPa。

由此计算结果可以看出,在低温状态下,容器壳体一次薄膜应力值远低于一般的压力容器用材料(16MnR等)在常温条件下的许用应力值(170MPa),根据HG20585-1998《钢制低温压力容器技术规定》的要求,当设备壳体一次总体薄膜(拉)应力不高于材料标准常温屈服点的1/6、且不大于50MPa的工况条件时,即为低温低应力工况。而通过以上分析计算,该设备在低温状态时壳体的薄膜拉应力不仅小于50MPa,且小于壳体材料16MnR标准常温屈服点的1/6(壳体材料16MnR厚度6-16mm时标准常温屈服点的1/6为57.56MPa,16-36mm时标准常温屈服点的1/6(即54.17MPa),该设备为低温低应力工况下的低温压力容器。

因此,该设备的筒体材料可以用16MnR代替价格比较高的低温用钢16MnDR,从而降低了材料费用的支出。

二、氯气液化器

氯气液化器是行业里经常用到的低温压力容器,属于低温换热化工设备。该设备壳程介质为冷却盐水,操作温度为-33℃,操作压力为0.3MPa,壳程筒体内径为600mm,壁厚经计算取12mm,壳程主要受压元件材质设计选择16MnR。

由公式δ=pD/(2S)计算此时壳体一次薄膜应力为7.5MPa,远低于一般的压力容器用材料(16MnR等)在常温条件下的许用应力值(170MPa),同时小于壳体材料16MnR标准常温屈服点的1/6(57.56MPa),且小于50MPa。该设备管程介质为液氯、氯气,其操作温度为-33℃,操作压力约为0.22MPa,管程筒体内径为600mm,由公式δ=pD/(2S)计算此时壳体一次薄膜应力为5.5MPa,壳体一次薄膜应力值也远低于一般的压力容器用材料(16MnR等)在常温条件下的许用应力值(170MPa),同时壳体一次薄膜应力也小于壳体材料16MnR标准常温屈服点的1/6(即57.56MPa),且小于50MPa。因此该设备为低温低应力工况下的低温压力容器。

三、液氨贮罐

液氨贮罐在氯碱和石化行业中是用来贮存液态氨的典型贮存容器。按规范要求,其设计压力取50℃时的饱和蒸汽压2.16MPa,但其通常为常压容器。该设备筒体内径为2000mm,壁厚经计算取12mm,设备主要受压元件材质设计选择16MnR。

液氨在-20℃时对应的饱和蒸汽压仅为0.09MPa,由公式δ=pD/(2S)计算此时壳体一次薄膜应力为5.625MPa;而液氨在-30℃时其对应的饱和蒸汽压仅为0.02MPa,由公式δ=pD/(2S)计算此时壳体一次薄膜应力为1.25MPa。

壳体一次薄膜应力值远低于一般的压力容器用材料(16MnR等)在常温条件下的许用应力值(170MPa),同时壳体一次薄膜应力值也小于壳体材料16MnR标准常温屈服点的1/6(即57.56MPa),且小于50MPa。

四、注意事项

正确分析设计条件及该设备的工作状况。由于工程所在地点不同,而全国各地的气候条件千差万别,设计时应充分考虑工程所在地的环境。如同样一个设备,相同的工艺生产条件,在海南省境内不需要保温设施,而在黑龙江省则需要可靠的保温设施。

调整后的设计温度不高于-20℃时,压力容器选材(包括其焊接接头的冲击试验温度)、设计、制造、检验要求均按调整后的设计温度来确定。当调整后的设计温度低于0℃而高于-20℃时,压力容器选材及其焊接接头除进行低温冲击试验(取试验温度等于设计温度)外,其余不必遵守低温压力容器的规定。

当调整后的冲击试验温度高于或等于0℃时,受压元件的设计、选材、结构、制造检验等均不必遵守低温压力容器的规定。在以上低温容器的设计过程中,材料选用非低温用钢16MnR即可满足标准规范的要求,既降低了设备的制造成本,又经济合理地达到了设备的使用要求。

综上所述,对压力容器的设计,在正确分析设计条件及工作条件的前提下,既要符合设计规范,又要经济合理,以达到设备正常操作条件的要求。同时,摆正安全与经济的关系,降低设备的造价,以取得最佳的经济效益。

参考文献:

[1]GB150-1998.钢制压力容器[S]

压力容器篇5

A ， 超高压容器、高压容器A1；第三类低、中压容器A2；球形储罐现场组焊或球壳板制造A3；非金属压力容器A4；医用氧舱A5。

B，无缝气瓶B1；焊接气瓶B2；特种气瓶B3。

C，铁路罐车C1；汽车罐车或长管拖车C2；罐式集装箱C3。

D，第一类压力容器D1；第二类低、中压容器D2。

压力容器篇6

压力容器中有一个关键部件———封头。封头的结构设计和制作工艺决定其应用时的安全性能。一般来讲，最小成形厚度是确保封头强度的最小厚度。我国现行《压力容器封头》标准，虽然明确要求压力容器的图样必须注明“封头最小成形厚度”，但并未给出统一的计算方法，致使许多设计者难以准确把控最小成形厚度指标。本文以GB150.1—2011为参考依据：封头义厚度=设计厚度+材料厚度负偏差圆整至材料标准规格的厚度。可见封头的名义厚度实际投料厚度之间并无太大的关系，因此成形封头的加工减薄率忽略不计。在不考虑封头减薄的条件下，名义厚度=设计厚度+材料厚度负偏差向上圆整，详见式（1）；封头最小成形厚度=计算厚度+腐蚀裕量，详见式（2）。由于实际生产中压力容器制造商之间的工艺、设备和加工能力存在差异，使得材料加工减薄率不一致，这在标注最小成形厚度时应注意。

2法兰的选用

当前，对于管法兰、设备法兰标准我国已建立了一套标准，并要求设计者采用标准规格进行设计。为了达到经济合理的目标，有的设计标准往往成本较高，并且最终达到的效果往往不尽人意。查阅管法兰标准（HG20592、HG20615）和设备法兰（JB/T4700-4707）标准后得知，在等级、规格一致的条件下，设备法兰的设计标准远不及螺栓孔中心圆直径管法兰。从受力情况来分析，设备法兰的受力力矩比管法兰小，因而设备法兰比管法兰要薄一些。另外，管法兰外圆较大，所以建议用设备法兰制作压力容器的筒体，初学者最好采用标准法兰设计压力容器。再者，由于管法兰的造价比设备法兰高，如果人手孔设计项目对成本的要求较宽松，还是建议优先使用方便快捷的管法兰，将设备法兰用于非标人手孔设计的部分可以节省一部分成本。

3压力容器非径向接管角度的选择

在容器设计过程中，鉴于容器构造和制造工艺方面的要求，有的压力容器需要在筒体上开椭圆孔，装配切向或斜向的非径向接管。筒壁上一旦开孔，其强度势必削弱，椭圆孔附近极易产生应力集中的情况，其峰值应力通常是容器薄膜应力的几倍。通过查阅文献发现，角度越大的非径向接管，其应力集中系数越高。容器的非径向角度达到25°~45°时应力集中系数较大。此时可通过打磨焊缝来消除孔周围的应力集中现象。建议在设计中接管非径向角度要避开25°~45°区间，并标明需要打磨焊缝。

4焊接应力的减少

制造压力容器时应重点灌注焊接与热处理两道工序的操作质量。焊接压力容器的过程相当于把一个不均匀的容器局部加热。加热时，金属材料内部会产生不均匀收缩或膨胀的现象，并由此产生三种峰值及分布状态较为复杂的附加内应力，它们分别是：①焊接接头因受热与冷却速率不一致而引起的的热应力；②全相组织变化产生的组织应力；③由于压力容器自身约束而产生的约束应力。焊接完毕后，压力容器的焊缝区一般都存在残余应力。这是由于焊接时产生不均匀的加热场，使容器内应力达到材料金属的屈服极限，造成局部发生塑性变形。当温度比较均匀后，内应力残留在容器内部所致。残余应力的分布状况非常复杂，为了保证容器质量，需要结合焊接应力产生的原理及时采取有效对策来消除焊接应力。在焊接压力容器时，设计部主要采取以下技术措施来降低和消除焊接应力。在不影响结构性能的条件下减小焊缝长度、减少焊缝数量，并控制其截面尺寸。如基于JB1618—75操作规程，在直径小于等于2200mm时，最多只能有1条焊缝；直径大于2200mm时，最多预留2条焊缝，且要防止焊缝交叉。焊接时，宜选择刚度小的接头形式。另外，可以尝试反变形法，将传统插入管连接方式改为翻边连接，但平板只能少量翻边，通过控制焊缝的约束应力来降低焊接应力。除了在设计上采取一些减少焊接应力的方法，还有工艺上的一些方法，比如在焊接重要结构钢或焊接高强度钢时，可以进行构件整体焊前预热，将构件加热到一定温度后再焊接；焊接塑性较好的钢材时，可以使用手锤锤击焊缝，锤击要在焊后热态情况下按一定方向进行，以延展焊缝材料金属的塑性，降低内应力。同时还有一些其他的方法来降低焊接应力，机械降低应力处理方法，主要包括锤击法和振动法；焊后热处理法，分为整体和局部热处理法。

5结束语

本文从设计方法的选择，最小成型厚度的标注，法兰的选用，非径向接管角度的选择，焊接应力的减少等几个方面对压力容器设计中常见的问题进行了分析，提出了一些解决办法和方法，避免相关技术问题的发生，从而造成不必要的损失。

压力容器篇7

关键词：压力容器；焊接缺陷；预防

中图分类号：TG4文献标识码： A

引言

压力容器作为化工生产中不可或缺的特种设备,它广泛应用与石油化工、能源、军工等领域。因为压力容器通常是承受高温、高压、高腐蚀的介质,所以极易导致容器的损坏和安全事故，而在压力容器制造过程中必然涉及到焊接,在复杂的工况下,焊接性能对于压力容器的安全运行承担重要作用,对于化工企业来说,对压力容器的焊接性能的控制具有重要意义,探讨提升压力容器的焊接性能的对策具有现实指导意义。

1 影响压力容器焊接质量的因素分析

要提高压力容器的焊接质量，需要先着手了解影响其焊接质量的各种因素，以此针对性地制定策略，才能起到事半功倍的效果。

首先，压力容器焊接使用的材料，是影响焊接质量的重要因素。这里说的材料包括焊接生产过程中所使用的各种焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、气体等。焊接材料的正确选择与使用，是确保压力容器焊接质量的前提。

其次，由于焊接是制造压力容器最为关键和重要的一个环节，因此压力容器的焊接工艺成了影响其焊接质量的关键因素，这主要包括焊接工艺的制定以及焊接工艺的执行两个方面。压力容器焊接工艺的制定，必须依据合适的焊接工艺评定报告（PQR），结合工艺人员的经验、产品特点、制造工艺条件和管理情况综合考虑，最终形成焊接工艺规程或焊接工艺卡（WPS），将其作为焊接工序的指导依据，来保证焊接的质量。压力容器焊接工艺的严格执行，也是确保焊接质量的关键，一旦制定出合理正确的焊接工艺规程（WPS），需加以贯彻执行，不能随意变更其工艺参数，如有充分的根据确实需要改变，也应当履行相应的手续与程序，确保焊接工艺执行的严肃性，这是对焊接工艺的制定与评定的有力补充，与焊接工艺的制定同等重要。

第三，由于压力容器的焊接离不开人的操作，需要焊工进行直接性作业，因此操作人员的素质是影响压力容器焊接质量的直接性因素，操作人员的技术水平、职业道德、质量意识、操作时的态度、纪律性等均会直接影响到压力容器的焊接质量。此外，各种焊接设备的性能以及焊接操作过程中的环境因素，也会影响到压力容器的焊接质量。

2焊接常见质量问题

压力容器的焊接质量问题通常可以分为外部质量问题和内部质量问题。

外部质量问题包括: 余高尺寸不合要求、焊瘤、咬边、弧坑、电弧烧伤、表面气孔、表面裂纹、焊接变形和翘曲等。内部质量问题包括：裂纹、未焊透、未熔合、夹渣和气孔等。焊接缺陷中危害性最大的是裂纹，其次是未焊透、未熔合和夹渣、气孔和组织缺陷等。

3各种问题的预防措施

在焊接的过程中难免会出现一些质量问题，下面就针对各种质量问题，提出一些解决的办法和看法。

3．1.焊接变形

对于错边的出现，情况分为两种：一种是焊接前组未能组对好造成焊接错边，另一种则是由于焊接的过程中对于焊接变形的控制不到位导致焊接之后的错边。

对于第一种情况不是焊接的原因造成，本文不做探讨。对于第二种情况，则是本文要说明的，在组队完成后焊接的过程中由于母材和焊材的热胀冷缩的会导致焊接热影响区的变形，从而使得连接的部分产生错边。这就需要在焊接之前，对焊缝进行加固处理，将热影响减少到最小。

3.2.焊瘤

焊接过程中金属流溢到加热不足的母材或焊缝上, 凝固成金属瘤，这种未能和母材或前道焊缝熔合在一起而堆积的金属瘤叫焊瘤。这种缺陷使焊缝成型不美观，立焊时有焊瘤的部位往往有灰渣和未焊透。面对这种情况，要选择合适的焊接电流，焊接速度，从而使得焊剂完全融化并能够及时冷却覆盖。

3.3咬边

由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷这就是咬边，咬边将减少母材的有效截面积、在咬边处可能引起应力集中、特别是低合金高强钢的焊接，咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹。

面对咬边可以通过编制合适的焊接规程解决，选择合适焊接参数（焊接电压、焊接的电流、坡口型式、焊缝位置、焊条直径、焊接速度、焊接顺序、焊缝高度、焊缝宽度，温湿度等），合格焊接人员，焊接时按正确工艺规程操作（电弧不能拉的太长，焊条角度要适当，运条方法要正确）。

3.4电弧坑

主要是熄弧停留时间过短，薄板焊接时电流过大，可以在焊条电弧焊收弧时焊条在熔池处稍作停留或环形运条，待熔池金属填满后再引向一侧熄弧即可。

3.5气孔

气孔的缺陷分为表面气孔和内部气孔两类。

产生表面气孔的原因有许多，包括：母材含C、S、Si量偏高、焊接部位不洁净、焊接电流过大使焊条后半部药皮变红、低氢焊条未烘干。

对于母材大量含有C、S、Si等情况，需要更换母材或者采用其他种类低氢焊条。其次应该对焊接部分要经常清除油污，以免出现因此产生的气孔。第三，应该采用适宜的焊接规范，因为在焊接过程中，电流过大会导致焊条变红同时产生气孔，在焊接过程中要保证焊条尾部不红为宜。最后，因为焊条很容易受潮，这也会导致气孔的产生，所以一般在使用前都要爱350摄氏度的温度下烘焙1小时左右，以确保焊条干燥。同时，对于在焊缝中出现气孔，可能是因为电流、电弧、运棒速度、受潮等原因。上文已经详细说明了各个情况要注意的事项，只要对各种易出现气孔的原因进行很好的技术控制，就不会产生什么很大的影响。

3.6焊接裂纹

焊接裂纹的出现是一种非常严重的生产缺陷，这可能是由于焊接过程中的焊接应力或者其他因素共同作用下而产生的。针对这种情况，要研究它的产生原因，根据断裂的不同部位、断裂大小、长宽等对进行具体分析，按裂纹形成的条件，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。对于焊接表面的裂纹需要对焊接的地方进行打磨观看其内部是否有裂纹，如果内部也有则需要对这一段的焊缝进行重新焊接。预防裂纹就是编制合适的焊接规程，选择合适焊接参数如焊接电压、焊接的电流、坡口型式、焊条直径、焊接速度、焊接顺序、焊缝高度、焊缝宽度，温湿度等。

3.7未焊透

未焊透是指母材金属未熔化，焊剂没有进入接头根部从而造成焊剂未能完全填充的现象。针对这种现象，具体原因可能是焊接电流小、坡口和间隙尺寸不合理、钝边较大、磁吹边作用、焊条偏心度较大或者焊条层间清理不到位等。对于它的处理方法，现在普遍使用的是用较大的电流来焊接，除此以外，还能用交流电代替直流电来防止磁偏吹，合理设计破口度，并且要保持清洁。

3.8未熔合

未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间因为还未熔化结合在一起而形成的缺陷。在工业制造过程中，可能由于焊接热输入太低、电弧指向偏斜、坡口侧壁有绣垢及污物或者层间清渣不彻底等而造成。对于这种情况，一般对焊接电流进行加大，对于相应的焊接参数进行重新设置，并注意相关清洁工作的落实。

3.9夹渣

夹渣产生的原因：焊接过程中层间清渣不净；焊接电流太小；焊接速度太快；焊接过程操作不当；焊接材料与母材料化学成分匹配不当；坡口设计加工不合适等。

预防措施：选择脱渣性能好的焊条；认真地清除层间熔渣；合理地选择焊接参数；调整焊条角度和运条方法。

结语

压力容器焊接是保证压力容器致密性和强度的关键, 是保证压力容器质量的关键, 是保证压力容器安全使用和作业的重要条件。如果焊接存在着缺陷, 就有可能造成渗漏、泄漏, 甚至引起压力容器爆炸,造成人员伤亡和国家财产的重大损失。

参考文献：

[1]娄旭耀. 压力容器焊接缺陷的产生和预防[J]. 化工管理,2013,18:183-184.

[2]孙霞,姜德林. 压力容器焊接常见缺陷的产生和防治措施[J]. 黑龙江科技信息,2011,03:42.

压力容器篇8

【关键词】：压力容器；无损检测；磁粉检测；渗透检测；涡流检测

中图分类号：O6-335 文献标识码：A 文章编号：

从特种设备发生事故的教训来分析，特种设备安全归属技术系统。压力容器检验的实质是失效的预测和预防。其中表面无损检测主要分为磁粉检测和渗透检测。对于铁磁性材料，《压力容器无损检测》（B4730-2005）标准规定，应优先选用磁粉检测。这是由于磁粉检测相对于渗透检测具有灵敏度高、效率高、成本低、缺陷显示直观的优点。同时在实际检验中大量缺陷几乎都是由磁粉检测首先发现的，由此可见，磁粉检测方法是在用压力容器定期检验首选的无损检测方法。

一、无损检测技术

无损检测在承压设备上应用时，应在遵循承压设备安全技术法规和相关产品标准及有关技术文件和图样规定的基础，根据承压设备结构、材质、制造方法、介质、使用条件和失效模式，选择最合适的无损检测方法。射线和超声检测适用于检测承压设备的内部缺陷；磁粉检测适用于检测铁磁性材料制承压设备表面和近表面缺陷；渗透检侧适用于检测非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备表面开口缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷。

凡铁磁性材料制作的承压设备和零部件，应采用磁粉检测方法检测表面或近表面缺陷，确因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗透检测。当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应符合各自的合格级别，如采用同种检测方法的不同检测工艺进行检测，当检测结果不一致时，应以危险度大的评定级别为准。

二、磁粉检测技术

磁粉检测，又称磁粉检验或磁粉探伤，属于无损检测五大常规方法之一。磁粉检测是利用铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场（即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场）吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状、大小和严重程度。可检出铁磁性材料中裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷，具有很高的检测灵敏度。

（一）磁粉法的优点

磁粉法的优点有：（1）能直观显示缺陷的形状、位置、大小，并可大致确定其性质；（2）具有高的灵敏度，可检出最小长度为 0.1mm，宽度为微米级的裂纹；（3）几乎不受试件大小和形状的限制；（4）检测速度快，工艺简单，费用低廉。

（二）局限性

局限性有：（1）只能用于铁磁性材料；（2）只能发现表面和近表面缺陷，可探测的深度一般在 1 ～ 2mm；（3）磁化场的方向应与缺陷的主平面相交，夹角应在 45°～ 90°，有时还需从不同方向进行多次磁化；（4）不能确定缺陷的埋深和自身高度；（5）宽而浅的缺陷也难以检出；（6）也不是所有铁磁性材料都能采用，铁素体钢当磁场强度 H ≤ 2500A/m 时，相对磁导率应是 μr>300，不锈钢的铁素体含量应大于 >70%；（7）检测后常需退磁和清洗；（8）试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。

磁粉检测、渗透检测和涡流检测都属于表面无损检测方法，但其原理和适用范围区别很大，并且有各自的优点和局限性。作为容器检测人员应熟练掌握这 3 种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行检测。例如磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度，可发现微米级宽度的小缺陷，所以在容器检验中对于铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉检测方法，确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时，方可使用渗透检测或涡流检测。

三、检测方法应用

由于压力容器用材料大多为 Q235、16MnR 等碳素钢或低合金钢，具低剩磁、低矫顽力的特点，故在用压力容器磁粉探伤只能采用连续法，即在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉探伤。尽管磁粉探伤方法多种多样，但由于压力容器定检磁粉探伤主要是针对焊缝，包括对接焊缝、角焊缝等，一般无法使用固定式设备，只能用便携式设备分段探伤，致使压力容器定检对磁粉探伤方法的选择受到局限，目前常用的方法有以下几种：

（一）磁轭法

应用较为广泛，该方法设备简单，操作方便，活动关节磁轭可检角焊缝，使用中为检出各个方向的缺陷，必须在同一部位至少作两次互相垂直的探伤，且应将焊缝划分为若干个受检段，检测操作时应有一定的重叠，此方法效率低，操作不当可能造成漏检。

（二）交叉磁轭法

目前容器定检中应用最广的一种方法，可产生旋转磁场，探伤效率高，灵敏度高，操作简单，一次磁化可检出各方向的缺陷，适于长的对接焊缝探伤，对角焊缝则不适用。

（三）触头法

属单方向磁化方法，电极间距可以调节，可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小，对于角焊缝可灵活调节，该方法和磁轭法一样，同一部位也要进行两次互相交叉垂直的探伤。

（四）线圈法

对于管道圆周及管角接焊缝可以用绕电缆法探伤，属纵向磁化，可发现焊缝及热影响区的纵向裂纹。

在实际的压力容器定检中我所主要使用的只有磁轭法和交叉磁法两种。对于容器对接的纵、环焊缝，此两种方法操作方便、灵敏度高、效率高处于无可替代的地位；对于接管角焊缝，交叉磁法无法检验；活动关节磁轭能较好的解决与容器筒体垂直的接管角焊缝探伤，但对于成一定角度的接管角焊缝则存在一定的困难；而触头法和线圈法则能较好的解决此问题。

四、检测时的注意事项

尽管磁粉探伤灵敏度高，但如果操作不当也会造成漏检，不但发挥不出磁粉探伤的优势，反而会因漏检而给压力容器的安全运行带来隐患，对检验单位的声誉造成不良影响。根据我在压力容器定检中对磁粉探伤的体会，认为容器定检中磁粉探伤应注意以下几个问题：

（一）检测前充分了解容器材料、制造、使用情况在用压力容器表面检测的目的主要是检查疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。如制造时采用高强度钢及对裂纹敏感的钢材，在一定的使用条件下非常有可能产生裂纹，导致容器的失效。因此，在容器检验前一定要认真查阅制造、使用资料，弄清容器的材料、焊接工艺及使用情况后方可进行磁粉检测。

（二）检测面的清理打磨应符合要求

一般容器内部与介质接触面大多有锈、氧化皮，有的还有防腐层，容器外部有漆，检测时一定要对焊缝及两侧适当宽度进行认真清理、打磨，以彻底去除覆盖物，露出金属光泽为合格，否则会掩盖缺陷，影响缺陷显示，造成漏检。

（三）操作方法应正确

在被探面上任意方向的裂纹都有与有效磁场最大幅值正交的机会，从而得到最大限度的缺陷漏磁场；相反，如果使交叉磁轭固定分段对焊缝探伤，就会使被探工件表面各点处于不同幅值和椭圆度的旋转磁场作用下，结果将造成各点探伤灵敏度的不一致，对某些地方裂纹的探伤灵敏度降低。

（四）磁极端面与工件表面的间隙

磁极端面与工件表面之间保持一定间隙是为了交叉磁轭能在被探工件上移动行走。如果间隙过大，将会在间隙处产生较大的漏磁场。

（五）交叉磁轭的磁化行走方向与磁悬液喷洒方向的配合为了避免磁悬液的流动而冲刷掉缺陷上已经形成的磁痕，并使磁粉有足够的时间聚集到缺陷处。

参考文献

[1]林立华．压力容器无损检测技术[J]．凿岩机械气动工具，2009．