1、化工设备系列讲座本文由 djt122 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。化 工 设 备 基 础目 录1 筒体结构分类 2 焊缝与焊接接头 3 制造减薄与成品的最小厚度 4 坡口表面质量要求解释 5 焊缝余高 6 热处理 7 不锈钢力学性能 8 常压容器的应力腐蚀 9 氢腐蚀 10 固溶热处理和稳定化处理 11 设计使用寿命 12 耐压试验 13 低温压力容器界限问题 14 20g 材料的解释 15 封头的种类及检测 16 金属材料的应力腐蚀 17 金属热处理基本知识11筒体结构的分类 大家在进行设计时筒体大多是卷焊或锻焊结构，其实筒
2、体的结构有很多种，由于有些结构应用不是很广泛或其它原因，所以没能纳入 GB150 中。现就筒体结构阐述如下，仅供 参考！ 1 筒体结构的分类 1.1 整体结构 1.1.1 定义：为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚度（不包括为防腐而设置的衬 层）是由一整块连续钢制成的结构。 1.1.2 主要形式 a)整体锻造：锻造的筒和筒之间用法兰或螺纹连接。主要用于超高压设备； b)单层卷焊（）：应用普遍； c)锻焊结构（）：总结了整体锻造和单层卷焊容器 的优点，进行了有机的结合。质量 好，适用于重要场合，如核工业、加氢反应器等； d)无缝钢管（）：公称直径较小容器； e)复合板结构（）：在一定厚度下很经
3、济。 注：带为 GB150-1998 所管辖。 1.2 组合式结构 1.2.1 定义：为满足强度、刚度和稳定性要求所需要的厚度是由钢板对钢板、钢板对钢 带、钢板对钢丝制成的结构。内筒是板式结构。 1.2.2 主要形式 a)多层包扎（）：最开始为美国专利，但现在已不存在专利了，南京大化机已研制成 功。但此类设备制造工艺太复杂，生产工期长； b)热套结构（）：内筒和外筒的配合采用过盈配合。在安装时外筒加热冷却后很好地 与内筒结合在一起。适用于超大容器，有时分 3 层或更多层进行套合；1c)绕板结构：是日本人发明的。自动化程度很高，先做内筒再用另一筒体搭接。虽然角 焊缝受力不好、不好焊接且不易检测，
4、但进行承压爆破试验效果很好。目前我国由于冶金能 力有限，板长和宽度不太适合，所以采用较少； d)钢板对钢带：中国人的发明，ASME 已承认其可靠性。内筒单层卷焊，外层缠绕。钢 带在缠绕时分左右两个方向，同时旋转方向相反。但缠绕后由于中间紧两端松，所以在承压 能力上会低 10。在小化肥生产装置中有一些应用； e)钢板对钢丝：内筒单层卷焊，外层用高强度的不锈钢丝缠绕，同时给内筒一定的压应 力，承受的外压甚至等于设计压力，使设备在操作工况时压力趋于 0。世界上设计压力最高 的设备 1000Mpa 就是采用此种结构； f)衬里容器：基层归 GB150 管辖，衬层 GB150 不管辖（不好制定制造、检验
5、及验收的 最低要求） 。 注：带为 GB150-1998 所管辖。 焊逢和焊接接头的区别 焊逢和焊接接头是大家常见到的两个名词，希望能够准确的运用，以免出现错误。 由于有图形只好上传。 2 焊逢和焊接接头 2.1 定义 a)焊逢：通常指焊肉，即熔敷金属； b)焊接接头：是一个组合名词，包括焊逢、融合线和热影响区。 在焊接时采用等强度原则。 但由于在焊接时焊逢区有些化学元素会被烧损， 为补充烧损 的化学元素， 所以根据实践经验相应的焊接材料会添加一些化学元素， 也就是说焊料要比母 材品质好。 焊逢的化学成分能得到补偿， 而热影响区却没有得到补偿， 而热影响区在焊接时也会有 一些烧损，所以焊接接头
6、中最薄弱部位是热影响区。 通常的无损检测是焊接接头的检测，两个焊逢之间的距离指的是焊逢。22.2 焊接接头的分类 2.2.1 习惯分类 a)对接接头：易施焊、变形小、受力好、可控制、好检测； b)角接接头：受力不好。 对接接头又分纵焊逢（主要承受切向力）和环焊逢（主要承受轴向力） 。但封头的 焊逢不好区分纵、环焊逢，所以在实际中以严者来考虑。 2.2.2 按 GB3375 的分类方法 GB3375 与习惯分类方法相似，但也有不同。如： 按习惯分法以上两种焊接接头都应是角接接头，但 GB3375 却进行了所谓的细化，二 者出现了矛盾，在说法上又没办法统一，协调不了。 2.2.3 矛盾的解决 为解
7、决上述矛盾，GB150-1998 采取了变通的说法，先考虑焊接位置再考虑结构，即 分为 A、B、C、D 类四种焊接接头。所以检测等要求都以 A、B、C、D 来表示。3 制造工艺减薄与成品的最小厚度 工艺减薄是制造工艺中不可避免的，但要想办法去控制。为使设备能安全使用，必须 要求成品的最小厚度。 计算厚度：按第一强度理论同时考虑制造、运输、安装等因素的影响而得出的厚度。满 足了强度、刚度和稳定性的要求。设计厚度：考虑腐蚀裕度因素。此厚度在满足强度、刚度和稳定性的要求外，同时预期 了设备的使用寿命。 名义厚度：考虑了钢板的厚度负偏差，同时与材料的规格有关。 有效厚度：名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度
8、负偏差。真正能可靠承压的厚度。3从以上几个厚度我们可以看出，成品的最小厚度大于设计厚度就可以了。但我国现 状无法按此厚度来确定。原因是，我国的国家标准最开始是按前苏联标准，之后又根据实际 进行了适当的修改变成自己的标准， 在文革期间又处于无标准状态， 现在基本上是参照欧美 标准。不管怎样过度，整个风格仍然保留前苏联格调，即主要以设计为主体。目前设计制造 一体的单位并不很多， 设计与制造分解， 这种体制决定了制造单位不知道设备的设计厚度究 竟是多少，因为制造厂看不到计算书（三类设备除外） 。根据国情一般取名义厚度减去钢板 厚度负偏差来作为成品的最小厚度。4 标准对坡口表面质量要求的解释 在没焊接
9、之前要对坡口表面质量进行检查，否则会将坡口表面缺陷变成焊接接头缺 陷。GB150-1998 对坡口表面有如下要求： a)坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷； b)标准抗拉强度下限值 b540MPa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢材经火焰切割的坡口 表面， 应进行磁粉或渗透检测。 当无法进行磁粉或渗透检测时， 应由切割工艺保证坡口质量； c)施焊前，应清除坡口极其母材两侧表面 20mm 范围内（以离坡口边缘的距离计） 的氧化物、油污、熔渣及其它有害杂质。 对上述要求解释如下： a)中所说的“不得有裂纹”是一个相对概念。其实任何坡口表面都有裂纹，就看你用什 么方法观察，宏观观察可能没有，但在高倍
10、显微镜下观察都有裂纹。文中所指的“不得有裂 纹”是“不得有用目前无损检测手段能发现的裂纹” 。 在以往的生产实践中，由于 16MnR 的用量最大、试验最全、质量相对稳定。标准中 规定 16MnR 的最高标准抗拉强度下限值为 510MPa，考虑到冶炼偏差问题加上 30MPa 得出 540MPa。故此以 540MPa 为界限，超出此值的要引起足够的重视，这就是 540MPa 的由来。 同一种裂纹发生在 Q235-B 当中和发生在标准抗拉强度下限值大于 540MPa 及 Cr-Mo 钢当中产生的危害程度是不能相提并论的，另外用火焰切割相当于表面淬火。所以才有了 b)项的规定。4无法进行磁粉或渗透检测
11、的坡口也有一些，如：从东欧引进的自动化程度很高、一 次成型的窄间隙电渣焊缝；多层包扎容器的部分焊缝等。对这些焊缝要改善切割工艺，具体 可采用用砂轮轻磨， 去掉表面硬度、 用牛头刨床加工坡口或用等离子切割等方法来保证坡口 质量。 其它标准没提到的坡口用宏观检查。5 焊缝的余高 1 余高的作用 在焊接过程中应该有焊缝余高。因为最后一层起保温和缓冷的作用，对细化晶粒、 减少焊接应力起很大作用。同时也是气孔等杂物的收集区。 2 余高的坏处 压力容器不希望有突变，造成局部应力集中。另外余高肯定有缺陷，这种缺陷很可 能是产生疲劳裂纹的核。裂纹源疲劳扩展断裂。中国和日本曾经联合做过试验，发现有 余高的设备比打磨后没有余高的设备使用寿命短 2.02.5 倍。 3 标准对余高的要求 JB4732 对疲劳设备要求打磨，其它设备有限制范围。基本上是不影响贴片即可，没 要求打磨。 4 欧美国家对余高的要求 打磨。外观质量好是国外产品畅销的原因之一，另外打磨之后能防环境腐蚀、避免 产生过大的应力集中、延长了焊缝的使用寿命。 5 对余高的处理建议 提倡打磨，确实好。标准是最低要求，所以建议对重要设备或投资较大的设备进行 打磨，对投资小的设备就没有必要
