浅析不锈钢压力容器的检验要点

1,浅析不锈钢压力容器的检验要点 Main Inspection Points of Stainless Steel Vessels,上海众深石化科技设备有限公司 (Shanghai Jorson Petrochemical Project Management Co., Ltd.) 王新 Wang Xin,2,摘要：本文主要介绍不锈钢压力容器生产制 造过程中的检验项目、检验手段和注意事项。Abstract: This article mainly refers to the inspection items, methods and some specifications in fabrication process of stainless steel pressure vessels. 关键词：不锈钢 压力容器 检验 要点 Key words: stainless steel, pressure vessel, inspection, main points,摘要：,3,一、不锈钢概述,4,不锈钢概述,一、 不锈钢概述 不锈钢，顾名思义，就是不易生锈的钢，准确的说是在空气及弱腐蚀介质中具有抵抗腐蚀的特性，但不是绝对的不生锈不被腐蚀，而是生锈量、被腐蚀量少，生锈和被腐蚀的过程较慢，甚至根本不能察觉。由于不锈钢具有上述特性，所以在压力容器的制造中被广泛应用。,5,不锈钢是一个范围很大的特殊钢系列。我国生产的不锈钢钢号就有一百个以上。不锈钢根据其结构（金相组织），通常分以下三类：铁素体不锈钢，即含铬不含镍的不锈钢，总是有磁性的；马氏体不锈钢，除个别的钢号含有少量的镍外，大多数钢号只含有铬，其优点是热处理能使之硬化，也是带有磁性的；奥氏体不锈钢，含有铬镍或铬镍锰或铬锰氮等元素，这类钢只能冷加工使之硬化，热处理只能使之软化，在退火状态中是无磁性的，在冷加工后，有的会带有磁性的。由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡，因此，工业中实际使用的不锈钢的组织还有：马氏体铁素体、奥氏体铁素体、奥氏体马氏体等过渡型的复相(双相)不锈钢。,不锈钢概述,6,二、不锈钢压力容器制造 过程中的检验要点及内容,7,（1）材料质量证明书的审查，用于制造压力容器的不锈钢材料及焊材均应符合相应的国家和行业标准。进口材料的技术性能符合国外有关规定的同时，还必须符合我国有关标准、规范。其质量证明书应由材料生产单位提供，内容必须齐全、准确。用于制造三类压力容器主要受压元件的不锈钢材料，除按有关要求进行必要的化学成份、力学性能和弯曲性能复验外，对有抗晶间腐蚀要求的，应对材料的抗晶间腐蚀性能进行复验，如设计图纸或技术文件中要求复验的，也应按照要求项目进行复验。,1.原材料的检验,8,（2）实物检查，主要对材料的尺寸和外观进行检查。尺寸检查主要是对不锈钢板材进行测厚检查，特别是对于按ASME标准要求的不锈钢板材，因为国内标准和ASME标准对不锈钢板材的厚度负偏差要求不同，ASME标准要求更严格些，例如，GB 709-1998 中规定厚度为 1325mm钢板的厚度负偏差为0.8mm（见GB 709-1998 表）, 而ASME SA-480中规定钢板的厚度负偏差为0.25mm(见ASME AS-480 表3.17注)，这样如果按国内标准标生产的板材往往在厚度上达不到ASME标准的要求；外观检查要求不得有分层，表面不允许有裂纹、结疤，经酸洗供应的不锈钢板表面不允许有氧化皮和过酸洗。,1.原材料的检验,9,（3）材料的储存和放置，不锈钢原材料应按钢号、规格、炉批号分类在室内放置。并与碳素钢材料有严格的隔离措施。材料上应有清晰的入库标记。该标记应采用无氯无硫记号笔书写，不得打钢印，不得使用油漆等有污染的物料书写。,1.原材料的检验,10,2.不锈钢压力容器的制造环境,不锈钢受到铁离子污染后会产生钢材表面锈蚀的现象，如图1所示，这会影响不锈钢的抗蚀性能和外观，所以不锈钢容器的制造环境主要是达到满足防止铁离子污染的要求，一般应做到如下几点：,11,图.铁离子污染的不锈钢表面,12,2.制造环境,(1)、不锈钢压力容器的制造应有独立、封闭的生产车间或专用固定生产场地，应与碳素钢制品严格隔离。如附有碳素钢零部件，其零部件应分开制造。其生产场所保持清洁、干燥，严格控制灰尘。地面应铺设橡胶或木质垫板。,13,（2）、在不锈钢压力容器制造过程中，操作人员应穿着软质橡胶工程鞋，或带鞋套。生产中应使用专用的滚轮架、吊夹具以及工装设备，如果不具备专用工装器具，要采取有效的隔离措施，如在碳钢滚轮上加橡胶垫板。,2.制造环境,14,（3）不锈钢零部件，应配有木质堆放架，不得任意堆放。在不锈钢零部件周转和运输过程中，应配备必要的防铁离子污染和磕划伤的运送工具。,2.制造环境,15,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,16,（1）、不锈钢板下料时，应将不锈钢板移至专用场地下料，严禁在不锈钢材料垛上直接切割下料。加工过程中不能去除的不锈钢材料的表面严禁用钢针划线和打洋冲眼，材料移植标记和检验确认标记应在不锈钢板上用无氯无硫的记号笔书写。不锈钢板应采用等离子切割或机械加工下料，不能采用火焰切割。不锈钢板卷圆时，卷板机应用无铁离子的材料覆盖轧辊表面。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,17,（2）、不锈钢的成型一般采取冷加工，经热加工成型的不锈钢封头、弯管、锻件等零部件，凡是有抗晶间腐蚀要求的，均需采取固溶或稳定化处理措施。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,18,(3) 壳体组装过程临时所需的楔铁、垫板等与壳体表面接触的用具应选用与壳体相适应的不锈钢材料，如发现有碳钢用具与不锈钢表面直接接触或点焊的情况，应及时要求采取补救措施，对有可能产生碳钢污染的部位进行打磨清洗，如果污染面积过大应要求工艺部门提出返修方案进行处理。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,19,(4) 施焊前的检查，不允许用碳钢材质作为地线搭铁，应将地线搭铁紧固在工件上，禁止点焊紧固，检查接头处的油污等杂物是否清洗干净，采用等离子切割的坡口，应打磨至金属光泽。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,20,(5) 焊接时，不允许在不锈钢非施焊表面直接引弧，采用手工电弧焊焊接时，在接头二侧应有100范围的防飞溅涂层，以易清除飞溅物，焊接过程应严格按照焊接工艺执行，注意焊接线能量和惰性气体保护，特别是ZECOR(ASTM-A240-05 S38815)、7MO(ASTM-A240 S32950)等要求背面保护的材料，图2是7MO材料焊接时因惰性气体背面保护不好造成的焊缝内凹和过氧化。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,21,图.由于惰性气体保护不足造成的焊缝内凹和过氧化,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,22,(6) 焊缝外观检查，对接接头表面严禁有气孔、裂纹、夹渣等缺陷，不锈钢焊缝表面的颜色以银白色为最好，金黄色次之，蓝色可以接受；黑色或蓝黑色为不合格。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,23,图3.1 可以接受的不锈钢焊缝颜色,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,24,图3.2 不能接受的不锈钢焊缝颜色,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,25,(7) 不锈钢设备的无损检测一般采用RT射线和PT渗透（着色）检验，因奥氏体不锈钢没有磁性，无法采用MT磁粉检测，奥氏体不锈钢焊缝的晶粒粗大,对超声波衰减较大，所以UT检测对奥氏体不锈钢不敏感。对于超低碳不锈钢（如L）对接接头的RT底片评定时，经常会发现在焊缝底片中心或稍偏位置出现连续的白色条带，如图所示，该条带多为结晶（晶界）偏析现象引起的，不应视为缺陷。,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,26,图4. 结晶偏析引起焊缝底片出现白色条带,、不锈钢压力容器加工成型及焊接过程的检验,27,、对不锈钢设备的表面处理的检查,28,、对不锈钢设备的表面处理的检查,(1) 首先，对不锈钢压力容器的表面处理的检查应按设计图样要求进行。,29,(2) 在不锈钢压力容器表面处理之前，所有的焊接修补工作应该结束，压力容器表面的焊接飞溅物、溶渣、氧化皮、焊疤、凹坑、油污等杂质均应清除干净。注意避免采用碳钢工具去除飞溅等杂质，采用不锈钢专用砂轮片进行打磨，严禁使用打磨过碳钢件的砂轮，尽量减少不锈钢原始表面打磨面积，因为打磨部位过多，对设备外观有较大的影响，图5是一台打磨部位过多的设备。,、对不锈钢设备的表面处理的检查,30,图5. 打磨部位过多的不锈钢设备外观,、对不锈钢设备的表面处理的检查,31,(3) 酸洗检查，不锈钢设备进行酸洗时，凡容器上有碳钢零部件的，应尽量避免碳钢件的酸洗，无法避免时，碳钢件必须预先做好保护措施。酸洗后的不锈钢表面不得有明显的腐蚀痕迹，不得有颜色不均匀的斑纹，焊接及热加工表面不得有氧化色。不锈钢压力容器酸洗后，必须用水冲洗干净，不允许残留酸洗液。有抗晶间腐蚀要求的不锈钢压力容器表面处理后，必须进行钝化膜检查。按设计图样规定进行钝化膜的检查，设计图样无规定时用蓝点法进行检查,一般要求无蓝点为合格。图6所示为不锈钢酸洗表面的蓝点检查。,、对不锈钢设备的表面处理的检查,32,图6. 不锈钢酸洗钝化表面的蓝点检查,、对不锈钢设备的表面处理的检查,33,5、不锈钢材料的鉴别,34,在制造过程中，有时为了避免材料用错，或是材料跟踪号标错，需要采取一定的措施对所用材料进行鉴别，主要有以下几种方法可以对材料进行鉴别确认。,5、不锈钢材料的鉴别,35,(1) 感官鉴别，主要是通过材料表面或断口颜色来辨别，不锈钢表面色泽一般银白光洁：铬镍不锈钢色银白呈玉色；铬不锈钢色白稍灰光泽弱；铬锰氮不锈钢的色泽与铬镍不锈钢相似稍淡。感官鉴别不能分清具体钢（种）号，只能基本上区别铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢，但也要靠辨别人员丰富的经验。,5、不锈钢材料的鉴别,36,(2)、用吸铁石鉴别，一般用来对奥氏体不锈钢和普通碳钢之间的鉴别，但奥氏体不锈钢经过冷加工后有的会有磁性，所以该方法也有很大的局限性。,5、不锈钢材料的鉴别,37,(3)、PMI鉴定，就是采用光谱分析对不锈钢材料进行精确鉴定，该方法能在一定程度上定量的分析材料的元素组成，可以辨别具体钢（种）号，是目前使用最为广泛的材料鉴别方法。,5、不锈钢材料的鉴别,38,图7. PMI材料精确性鉴定,5、不锈钢材料的鉴别,39,6、压力试验的见证和油漆包装的检查,40,(1) 不锈钢容器的压力试验要注意介质的氯离子含量和试验温度，一般要求奥氏体不锈钢设备液压试验时介质的氯离子含量不超过25mg/L，试验温度一般不低于C或按图样规定，水压试验后，应立即将水排净，吹干水迹。,6、压力试验的见证和油漆包装的检查,41,(2) 不锈钢表面一般不要求油漆，但在特殊工况下使用的设备也有要求在不锈钢表面喷涂油漆的，对油漆的检查一般按图纸要求进行，如图样没有明确规定时，要注意不锈钢表面严禁采用富锌油漆。,6、压力试验的见证和油漆包装的检查,42,(3) 不锈钢压力容器制造完毕后，所有密封面和管口应及时用盖板盖好，并采取适当保护措施，注意避免采用碳钢或镀锌螺栓(螺母)与不锈钢表面直接接触。设备发运前应做好必要的措施防止铁离子污染和设备表面的损伤。,6、压力试验的见证和油漆包装的检查,43,三、 结论,不锈钢在石化等过程工业中的应用前景是十分广泛的，同时新材料、新的制造生产工艺不断出现，要