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?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

所谓容器,通常指盛装固体、液体及气体等物料的器皿构件。压力容器,从广义上讲,包括所有承受流体压力载荷的密闭容器。通常,压力容器指的是那些比较容易发生事故,特别是事故的破坏性较大的特殊设备。凡最高工作压力大于等于0.1 MPa(不含液体静压),内径(非圆形截面指断面最大尺寸)大于等于0.15m,且容积大于等于0.025m 3;介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的容器属于我国安全技术监察范围内的压力容器。正确合理地操作使用压力容器,是保证安全运行的重要措施,因为即使是容器的设计完全符合要求,制造、安装质量优良,如果操作不当,同样会造成压力容器事故。下面小编来为大家介绍压力容器焊接常见缺陷及防治措施、压力容器相关18问。一起来了解下吧!

?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

压力容器焊接常见缺陷及防治措施

一、压力容器常见焊接缺陷及产生原因

根据缺陷分布的位置不同,压力容器的焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷,其中外部缺陷通常可以通过肉眼发现。常见的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊缝形状和尺寸不合要求、表面飞溅、咬边等。内部缺陷包括裂纹、夹渣、气孔、未焊透、未熔合等,其中裂纹是影响压力容器最致命的缺陷,是必须检测的重点项目。

1、咬边

咬边是指焊缝边缘的凹陷。咬边通常是由于焊接工艺参数选择不正确或者操作不当引起。产生咬边的主要原因有:操作方法不当,焊接规范选择不对,比如电弧过长、运条方式和角度不当、电流过大、坡口两侧的停留时间不合适等。通过实验研究发现,焊丝偏移中心的距离太大会导致熔池停留时间增加而产生咬边,同时焊速过快会导致收弧后不能填满弧坑。

2、气孔

气孔主要是指熔池当中的气泡在出现凝固之前没有及时散发出去,而是在焊接的缝隙处残留,最后形成的空穴。气孔的产生会使焊缝金属的致密性受到影响。气孔产生的根本原因是外界气体或者焊接过程中产生的气体进入熔池,在熔池凝固前没及时逸出而造成的。导致气孔产生的原因有:坡口边缘不干净,有锈迹等;焊条或者焊剂未按照操作规定烘焙;气泡无法通过熔渣;焊接速度太快;焊接电压过高;焊接的环境比较潮湿等。

3、夹渣

夹渣的形成主要是因为在焊缝处残留了一些熔渣。夹渣的存在具有较大危害,会极大地降低焊缝的强度和致密性。夹渣产生的主要原因有:焊缝的边缘有氧割或碳弧气泡残留的熔渣;焊接时速度太快;焊接时坡口角度选择不合理;焊接时电流不够。此外,在选用碱性焊条时,也可能会因为极性不正常或者电弧过长而出现夹渣的缺陷。

4、未焊透、未熔合

未熔透、未熔合都是比较严重的焊接缺陷,会使焊缝的强度降低,甚至会导致裂纹产生,从而发生事故。其中,在焊接时,当接头根部未完全熔透便会出现未焊透的现象,而当焊缝与焊件之间或者焊件与焊缝金属之间有一些部位没有溶透时便会出现未熔合的现象。通常造成这些问题出现的原因是电弧过长、焊条的直径太大、电流过小、坡口表面被氧化和有油污、焊件装配间隙或者坡口角度过小、封底焊清洁不彻底等。

?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

5、焊瘤

在焊接过程中,金属溢流到加热不足的母材或前道焊缝上,金属凝固时,在自身重力作用下金属形成的微小疙瘩就是焊瘤。焊瘤不能和母材或者前道焊缝熔合。如果焊瘤位于内部,会降低强度、减少有效截面积,影响美观。焊瘤产生的主要原因是运条不均而造成熔池温度过高,液态金属凝固后缓慢下坠而在焊缝表面形成焊瘤。立、仰焊时,焊接电流过大、电弧过长也可能出现焊瘤。

6、裂纹

裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素共同作用使得金属材料的原子结构被破坏而形成新的界面,从而产生缝隙。压力容器的焊接裂纹是一种危害性极强的缺陷。压力容器结构的破坏大多从裂纹处开始。裂纹分为热裂纹和冷裂纹。

(1)焊缝金属从液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称热裂纹。热裂纹多出现在焊缝。热裂纹的特点是焊接后立即可见,且多位于焊缝中心位置。热裂纹产生的原因是焊接熔池中有低熔点杂质如FeS等。一般而言,这类杂质多是凝固时间长、熔点低、凝固后强度低。因此,当受到外界作用到其表面的拘束应力足够大时,且焊接金属凝固时产生的收缩力,很容易会出现拉开或者在凝固后不久被拉开而形成裂纹。

(2)而冷裂纹的形成则是在焊接金属冷却的过程中,又或者是冷却之后,焊缝交接与母材的熔合线外产生的裂纹,也可能是在母材的熔合线处产生的裂纹。其发生的位置大多集中在应力较为集中的位置,例如咬边、焊根处。冷裂纹发生的温度一般是在马氏体转变温度的范围内。冷裂纹的危害极大,一般在焊接后几小时或更长时间后出现。

①造成冷裂纹出现的原因主要有三点:

a、接头处受到较大的拘束应力的作用;

b、由于受到焊接热循环的作用,在热影响的区域内形成了淬硬组织;

c、一些过量的扩散氢积聚在焊缝处,并发生了不断浓集的现象。

焊缝金属在冷却过程中或者冷却以后,在母材或母材与焊缝交界的熔合线处产生的裂纹称为冷裂纹。冷裂纹形成的温度通常在范围内。冷裂纹多发生在焊根、咬边等应力集中的位置。冷裂纹既可能在焊接后立即出现,也可能在焊接后几小时甚至更长时间才会出现。冷裂纹对压力容器的危害程度比热裂纹的更大。

②冷裂纹产生的主要原因是:

a、在焊接热循环作用下,热影响区内生成了;

b、焊缝中有过量的扩散氢且存在浓集的条件;

c、接头承受有较大的拘束应力。

裂纹一旦产生,必须彻底清除,然后修补,否则裂纹会影响压力容器的安全使用。

二、压力容器焊接缺陷的预防措施

压力容器的焊接缺陷会导致压力容器的强度、致密性等受到影响,使得使用寿命缩短,会对人身安全和财产安全造成不良影响。通过对焊接缺陷的原因进行分析,可以有针对性地进行解决和预防,有效提高压力容器的质量和安全水平。企业可以从以下方面来减少焊接缺陷的产生:

1、提高焊工技能

一些焊接缺陷是由于焊接人员的劳动技能不娴熟或操作不规范造成的,因此需要提高焊工的劳动素质。

(1)需要聘用获得国家承认的上岗证的焊工;

(2)针对各自企业的实际情况来培训焊接人员,直至培训考核合格后才能上岗;

(3)持续地对焊接人员的劳动素质进行评价,对评价结果较差或者不稳定的加强培训。

2、焊接工艺选定及焊接规范制定

焊接工艺是控制压力容器焊接质量的关键因素。在焊接前,企业应当综合评估焊接工艺,根据自身实际情况,对各项工艺参数进行验证,不建议直接照搬其他企业的焊接工艺。在选定好合适的焊接工艺后,必须依据相应的焊接工艺制定详细的焊接规范,以便于焊接人员操作。焊接规范应当根据压力容器的设计要求、焊接工艺来制定。焊接人员必须严格按照操作规范进行焊接,对焊接的每一道工序负责。

3、正确选取、保存焊接材料

焊接材料必须选择有质量保障的厂家。同时焊接材料的各个方面质量必须符合国家的相应标准。焊条的化学成分与焊体成分需符合要求。焊材库人员需遵循《焊条质量管理规程》(JB3223-83)进行管理,保证焊材满足使用要求。

4、焊接过程控制

焊接前应当确定焊缝的组队间隙、钝边的大小、坡口的清洁等符合要求。在焊接中,注意:

(1)尽量不选择十字焊缝;

(2)不允许强力组装;

(3)需焊接临时吊耳和拉筋的垫板,需将垫板割除后的焊瘤打磨光滑。焊接后,进行无损检测,包括外观检测、无损探伤、耐压测试及致密性试验。

?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

压力容器相关18问

1、压力容器类别、品种和压力级别是如何划分的?

答:

一、压力容器类别划分方法:

(1)基本划分:压力容器类别的划分应当根据介质特性,按照以下要求选择类别划分图,再根据设计压力p(单位MPa)和容积V(单位L),标出坐标点,确定压力容器类别。

(2)多腔压力容器类别划分:多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、夹套容器等)按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理。但是应当按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各压力腔进行类别划定时,设计压力取本压力腔的设计压力,容积取本压力腔的几何容积。

(3)同腔多种介质压力容器类别划分:一个压力腔内有多种介质时,按照组别高的介质划分类别。

(4)介质含量极小的压力容器类别划分:当某一危害性物质在介质中含量极小时,应当根据其危害程度及其含量综合考虑,按照压力容器设计单位决定的介质组别划分类别。

(5)特殊情况的类别划分。

二、压力等级划分:

压力容器的设计压力(p)划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级:

(1)低压(代号L),0.1MPa≤p<1.6MPa;

(2)中压(代号M),1.61MPa≤p<10.0MPa;

(3)高压(代号H),10.0MPa≤p<100.0;

(4)超高压(代号U),p≥100.0MPa。

三、压力容器品种划分

压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理,划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下:

(1)反应压力容器(代号R),主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器,例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等;

(2)换热压力容器(代号E),主要是用于完成介质的热量交换的压力容器,例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等;

(3)分离压力容器(代号S),主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器,例如各种分离器、过滤器、集油器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等;

(4)储存压力容器(代号C,其中球罐代号B),主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器,例如各种形式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。在一种压力容器中,如同时具备两个以上的工艺作用原理时,应当按照工艺过程中的主要作用来划分品种。

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2、封头成形后最小厚度如何确定?

答:封头最小成形厚度,不得小于名义厚度减钢板负偏差,应标注在封头过渡区域。

3、《压力容器安全技术监察规程》规定什么条件下接管与壳体之间的焊接接头应当采用全焊透结构?

答:有下列情况之一的,应采用全焊透型式:

(1)介质为易燃或毒性为极度或高度危害的压力容器。

(2)做气压试验的压力容器。

(3)第三类压力容器。

(4)低温压力容器。

(5)按疲劳准则设计的压力容器。

(6)直接受火焰加热的压力容器。

(7)移动式压力容器。

4、按《压力容器安全技术监察规程》的规定,压力容器的设计总图上,至少应注明哪些内容?

答:

⑴压力容器的名称、类别。

⑵设计条件和特定情况下的补充条件。

⑶主要受压元件的材料牌号及材料要求。

⑷主要特性参数。

⑸制造要求。

⑹热处理要求。

⑺防腐蚀处理要求。

⑻无损检测要求。

⑼耐压试验和气密性试验要求。

⑽安全附件的规格和订购特殊要求。

⑾压力容器铭牌的位置。

⑿包装、运输、现场组焊和安装要求。

⒀特殊要求。

?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

5、《压力容器安全技术监察规程》对设计压力容器时的腐蚀裕量选取时,应考虑哪些条件?

答:设计压力容器时,应有足够的腐蚀裕量。腐蚀裕量应根据预期的压力容器使用寿命和介质对材料的腐蚀速率确定,还应考虑介质流动时对压力容器或受压元件的冲蚀量和磨损量。在进行结构设计时,还应考虑局部腐蚀的影响,以满足压力容器安全运行要求。为防止压力容器超寿命运行引起安全问题,设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用年限。

6、GB150根据焊接接头位置及该焊接接头所连接两元件的结构类型以及应力水平,把接头分成A、B、C、D四类,目的是什么?

答:目的是为了将对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面有针对性地提出不同的要求。

7、锻件的级别如何确定?对于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用什么级别?

答:锻件级别按NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》技术要求中的规定,对于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级。

?压力容器焊接常见缺陷及防治措施

8、图样的设计压力、设计温度是如何确定的?

答:设计压力指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。设计温度指容器在正常工作情况下,设定的金属温度(沿元件金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计压力及设计温度的确定分别参照HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》4、5条款的规定执行。

9、GB150中规定用于壳体的碳素钢和低合金钢板在什么情况下应使用正火板和逐张进行超声检测?

答:壳体厚度大于30mm的Q245R和Q345R;其它受压元件(法兰、管板、平盖等)厚度大于50mm的Q245R和Q345R,以及厚度大于16mm的15MnVR,应在正火状态下使用。满足以上条件凡符合下列条件之一的,还应逐张进行超声检测:

(1)盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器;

(2)盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器;3.最高工作压力大于等于lOMPa的压力容器;

(3)GB150第2章和附录C,GB151《管壳式换热器》,GB12337《钢制球形储罐》及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板(详见各标准);

(4)移动式压力容器。

10、压力容器使用法兰连接的第一个法兰密封面形式如何选择?各种形式的法兰密封面有什么特点?

答:(1)压力容器筒体上接出来的接管与法兰焊接的那个法兰为压力容器法兰连接的第一个法兰,和其配对的法兰就不算第一个法兰,以及其它的法兰就不在本台压力容器范围内。可用的密封形式有全平面(FF),突面型(RF),凹凸面型(MFM),榫槽面型(TG),一般最常用的密封是突面型(RF)。

(2)平(凸)面法兰密封面具有结构简单,加工方便,且便于进行防腐衬里等的优点,由于这种密封面和垫片的接触面积较大,如预紧不当,垫片易被挤出密封面。也不易压紧,密封性能较差,适用于压力不高的场合,一般使用在PN≤2.5MPa的压力下。

(3)凹凸面法兰密封面相配的两个法兰接合面一个是凸面一个是凹面。安装时易于对中,能有效地防止垫片被挤出密封面,密封性能比平面密封面要好。

(4)榫槽面法兰密封面由一个榫面一个槽面相配而成,因此,密封面更窄。由于受槽面的阻挡,垫片不会被挤出压紧面,且少受介质的冲刷和腐蚀。安装时易于对中,垫片受力均匀,密封可靠,适用于易燃、易爆和有毒介质的运用。只是由于垫片很窄,更换时较为困难。

11、为什么要设置接地板?

答:对于有防雷击和静电要求的场合,容器(设备)应采取静电接地措施。为了达到防静电的目的,应设置静电接地板结构,接地板用不锈钢制成,并设两钻孔,分别用于接头焊接和导线固定。对于容器设备直径≥2.5m、或容积≥50m3的场合,其接地点(接地板)应设两处以上,并沿设备外围均匀布置。

12、哪些压力容器应做炉内整体消除应力热处理?

答:高压容器、中压反应容器和储存容器、盛装混合液化石油气的卧式储罐、移动式压力容器应采用炉内整体消除应力热处理。

13、Q345R钢板设计温度下的许用应力值如何选取?

答:按质检特函(2010)86号文件附件一中表一碳素钢和低合金钢钢板须用应力根据板厚范围及温度适用范围直接选取或按内插值法进行选取。

14、多腔容器的容器类别是如何划分的?其设计、制造技术要求如何制定?

答:多腔压力容器(如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、夹套容器等)按类别高的压力腔的类别作为该多腔容器的类别,但应按每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。

15、管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则是什么?

答:管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则:

(1)管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量;

(2)平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量;

(3)管板和平盖上开槽时,可把高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量,但当腐蚀裕量大于槽深时,还应加上两者的差值;

(4)压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量;

(5)换热管不考虑腐蚀裕量;

(6)拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件,一般不考虑腐蚀裕量。

16、管板管孔加工后,GB151为何规定要在管板的终钻端进行管孔的检验?

答:由于从管板的终钻端进行管孔的检验既能控制孔桥宽度的偏差,也考虑了管板厚度对钻孔的影响,同时也便于检查测量。较JB/T1147-1973只限制孔心偏差而未考虑管板厚度的影响的方法更为合理。

17、胀焊并用的适用范围?

答:在下列情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用:

(1)密封性能要求较高的场合;

(2)承受振动或疲劳载荷的场合。

(3)有间隙腐蚀的场合;

(4)采用复合管板的场合。

18、设计图样为何要求注明压力容器的设计使用年限?

答:为防止压力容器超使用年限运行引发安全问题,设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用年限。压力容器的设计使用年限不一定等于实际适用年限,注明设计使用年限只是提醒用户,容器超过设计使用年限时,它的安全裕度会降低,安全等级评级也会降低。此时应当设立必要的监护措施和缩短检验周期。


上述是小编为大家讲解的压力容器焊接常见缺陷及防治措施、压力容器相关18问。希望这些知识能够给大家带来帮助!要保证压力容器安全运行,必须做到平稳操作,压力容器在操作过程中,压力的频繁变化和大幅度波动,对容器的抗疲劳破坏是不利的。应尽可能使操作压力保持平稳。同时,容器在运行期间,也应避免壳体温度的突然变化,以免产生过大的温度应力。压力容器加载(升压、升温)和卸载(降压、降温)时,速度不宜过快,要防止压力或温度在短时间内急剧变化对容器产生不良影响。还要防止压力容器超载,主要是防止超压。反应容器要严格控制进料量、反应温度,防止反应失控而使容器超压,贮存容器充装进料时,要严格计量,杜绝超装,防止物料受热膨胀使容器超压。

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