设备管理_承压类特种设备无损检验相关知识

承压类特种设备无损检验相关知识 闭卷 李伟大连2008年九月 第一篇金属材料 热处理及焊接基本知识 第一章金属材料及热处理基本知识金属材料的性能主要包括以下两个方面1 使用性能 力学性能 物理性能 化学性能 2 工艺性能使用性能 决定了材料的应用范围 使用的可靠性和使用的寿命工艺性能 对制造成本 生产效率产品质量有很大的影响 1 1材料力学基本知识 承压类特种设备材料的力学性能指标主要包括强度 硬度 塑性 韧性等而这些指标可以通过力学性能试验测定 1 1 1应力和应变应力 物体在外力作用下而变形时 其内部任一截面单位面积上的内应力的大小 方向垂直于截面的应力称为正应力它可分为拉应力和压应力两种 应变 物体在外力作用下 其形状尺寸发生相对变化 1 1 2强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力 材料强度指标可以通过拉伸试验测出 抗拉强度 b 屈服强度 s是评价材料强度性能指标的两个最重要的指标 1 1 3塑性塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力 评定材料塑性的指标用伸长率和断面收缩率表示 特别要指出的是单纯追求塑性会限制材料的强度 造成产品粗大笨重 浪费材料减少使用寿命 1 1 4硬度硬度是指材料抵抗局部变形或表面损伤的能力 硬度试验的主要方法1 布氏硬度HB2 洛氏硬度HR3 里氏硬度HL4 维氏硬度HV维氏硬度主要测定金属表面硬度的 焊接性能试验中最高硬度试验是用维氏硬度来测定焊缝 熔合线和热影响区硬度的 1 1 5冲击韧性冲击韧性是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性冲击韧性是对材料的化学成分 冶金质量 组织状态内部缺陷以及试验温度等比较敏感的一个质量指标 冲击韧性指标用AK表示 试样缺口的形式有U型和V型两种 材料力学方面需要掌握的问题 1 了解使用性能 工艺性能主要目的是什么 2 承压类特种设备材料的力学性能指标主要包括哪些内容 3 强度的定义4 冲击韧性可以衡量焊接接头的哪些质量指标 1 1 6有关材料方面的进一步知识 1 应力 1 应力的种类 剪切应力 弯曲应力和交变应力当承压类特种设备壳体的形状发生变化或厚度改变时 会在不连续出及其附近产生剪切应力和弯曲应力在长期交变应力下工作的承压类特种设备有些会出现疲劳和破坏现象 2 应力集中的概念 在承压类特种设备中 构件的截面尺寸发生突变 往往是缺陷引起的 这些缺陷统称为缺口 包括 表面损伤 焊缝咬边 气孔 夹渣 未焊透 未熔合 裂纹等 应力集中的严重程度和缺口的大小有关 其中以裂纹引起的应力集中最为严重 3 承压类特种设备的工作压力 试验表明 对对圆筒形容器来讲 环焊缝受力只是纵焊缝的一半 而对球形容器来讲由于不存在切向应力 只有经向应力 故在相同压力和直径下 球形容器的壁厚比圆筒形容器的壁厚大约可以减少一半 2 有关材料力学方面的进一步知识 1 弯曲试验弯曲试验是焊接接头力学性能试验的主要项目弯曲试验可以考核焊接接头的主要项目包括 焊缝和热影响区的塑性 内部缺陷 焊缝的致密性 焊接接头不同区域协调变形能力 2 屈服比的概念描述高强度金属材料的一个术语 3 断裂韧度断裂韧度是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展 即抵抗脆性断裂的指标 断裂韧度是材料的固有指标它与裂纹的大小 形状 外加应力无关 主要取决材料的成分 内部组织和结构 4 钢材的脆化 a 冷脆化 金属材料在低温下呈现的脆性称为冷脆性 b 热脆性 钢材长时间停留在400 5000C后再冷却到室温 冲击韧度值会有明显下降 这种现象称之为钢材的热脆性 c 氢脆 钢中的氢会使材料的力学性能脆化 这种现象称为氢脆 钢中的氢主要来源三个方面1 冶炼过程中溶解在钢水中的氢2 焊接过程中由于水或油污在高温下分解出来的氢溶解在钢材中3 工作介质中的氢进入钢中 氢致断裂只发生在 100 1500C的温度范围内 d 苛性脆化 苛性脆化一般都发生在受压元件的铆接和涨接处 E 应力腐蚀脆性断裂 由于拉应力与介质腐蚀联合作用引起的低应力脆性断裂叫做应力腐蚀 应力腐蚀产生的必要条件 1 元件承受拉应力的作用2 具有与材料种类相匹配的特定腐蚀介质环境3 材料对应力腐蚀的敏感程度 对钢材而言应力腐蚀的敏感性与的成分 组织及热处理情况有关 有关材料和材料力学近一步知识方面需要掌握的问题 1 在承压类特种设备中 哪些缺陷会引起应力集中 2 弯曲试验可以考核焊接接头的哪些性能指标 3 钢中的氢是怎样产生的 4 断裂韧度与哪些因素有关哪些因素无关 5 产生应力腐蚀的条件 1 2金属学与热处理基本知识 1 2 1金属的晶体结构常见的晶体结构 1 体心立方晶格2 面心立方晶格3 密排六方晶格1 2 2铁碳合金的基本组织通常把钢和铸铁统称为铁碳合金 一般把含碳量0 02 2 的称为钢 把含碳量大于2 的称为铸铁 含碳量对钢铁的性质有决定性的影响 所以可以通过铁碳合金状态图来研究铁碳的有关特性 Fe Fe3C0合金中的相构1 铁素体F 铁素体的强度 硬度不高 具有良好的塑性和韧性 2 奥氏体A 奥氏体仅存在7270以上的高温范围内 奥氏体不具备铁磁性 3 渗碳体Fe3C0 铁和碳的金属化合物 渗碳体的硬度很高 而塑性和韧性几乎为零 脆性极大 4 珠光体P 珠光体的硬度和强度较高 塑性也好 含碳量为0 77 铁碳合金只发生共析转变 其组织为100 的珠光体 称为共析钢 含碳量大于0 77 铁碳合金称为过共析钢 其组织是珠光体P 渗碳体Fe3C0含碳量小于0 77 铁碳合金称为亚共析钢 其组织是铁素体F 珠光体P 1 2 3热处理一般过程 热处理的工艺过程是由加热 保温 冷却三个过程组成的 其中温度和时间是影响热处理的主要因素 简要叙述钢在热处理过程中的组织变化 1 加热时的转变 奥氏体A的形成 2 冷却时的转变 奥氏体A的分解 1 2 4承压类特种设备用钢常见的金相组织和性能 承压类特种设备用钢常见的金相组织中有 1 奥氏体2 铁素体3 渗碳体4 珠光体5 马氏体6 贝氏体7 魏氏组织8 带状组织性能 略 1 2 5承压类特种设备常用的热处理工艺1 退火 将钢试件加热到适当温度 保温一定时间缓冷 以获得接近平衡状态的组织 目的 1 细化组织 降低硬度 改善切削加工性能 完全退火 目的 2 降低硬度 改善切削加工性能 消除内应力 不完全退火 消除应力退火 主要是指焊后热处理 主要目的是消除焊接过程中产生的内应力及冷作硬化 2 正火 将工件加热到Ac3或Acm以上30 500C 保持一定的时间在空气中冷却的热处理工艺 目的 和退火的目的相同 所不同之处在于冷却的速度 3 淬火 将钢加热到临界温度以上 经适当的保温后快冷 使奥氏体转变成马氏体的过程 目的 提高硬度和强度 轴承 模具 由于马氏体硬而脆 韧性很差 内应力很大 容易产生裂纹 故承压类设备材料和焊缝组织中一般不希望出现马氏体 4 回火 将经过淬火的钢加热到AcI一下的适当温度 保持一定的时间空冷 目的 降低材料的内应力 提高韧性 5 奥氏体不锈钢的固溶处理和稳定化处理 把铬镍奥氏体不锈钢加热到1050 11000C 在保温一段时间 然后快速冷却至4270一下已获得均匀的奥氏体组织 这种方法称为固溶处理的铬镍奥氏体不锈钢目的 强度和硬度较低 韧性较好 而且具有很好的耐腐蚀性和耐高温性能 稳定化处理的目的是防止产生晶间裂纹 其工艺条件是 把铬镍奥氏体不锈钢加热到850 9000C 保温6小时 在空气中缓冷 金属学与热处理基本知识应掌握的内容 1 承压类特种设备用钢含碳量的规定 2 共析钢 过共析钢 亚共析钢和含碳量的关系及其组织 3 承压类特种设备常用的热处理工艺过程包括哪些内容 4 退火的主要目的 5 何谓奥氏体不锈钢的固溶处理 稳定化处理的工艺条件 1 3承压类特种设备常用材料 承压类特种设备是在承压状态下运行 材料要承受较大的工作压力 有些还要同时承受高温和介质腐蚀 工作条件十分恶劣 如果在使用过程中发生破坏性事故 将会造成严重损失 因此对制作承压类特种设备的材料有一定的要求这些要求主要包括 1 为保证安全性和经济性 所用材料应有足够的强度 即较高的屈服极限和强度极限 2 为保证在承受外加载荷时不发生脆性破坏 所用材料应有良好的韧性 3 所用材料应有良好的加工工艺性能 包括冷热加工性能和焊接性能 4 所用材料应有良好的低倍组织和表面质量 5 用以制造高温受压元件的材料应具有良好的耐高温性6 与腐蚀介质接触的材料应具有良好的抗腐蚀性能 1 3 1钢的分类1 按含碳量分 1 低碳钢 含碳量 0 25 2 中碳钢 含碳量 0 25 0 6 3 高碳钢 含碳量 0 6 2 按钢的质量分类 碳钢可分为 1 普通碳素钢 2 优质碳素钢 3 高级优质碳素钢 3 按钢的用途分类 1 碳素结构钢 2 碳素工具钢1 3 2低碳钢低碳钢是锅炉和压力容器常用的钢材 碳是碳素钢中的主要合金元素 含碳量增加 钢的强度增大 但塑性和韧性降低 焊接性能变差 因此制作焊接结构的锅炉和压力容器所使用的碳素钢 含碳量一般不超过0 25 此外钢中还含有其他少量的元素 锰 硅 硫 磷 氮等压力容器用钢的含磷量不应大于0 03 1 3 3低合金钢承压类特种设备常用的低合金钢包括低合金结构钢 低温钢 耐热钢 低合金钢中通常添加的元素有锰 硅 铬 镍 钼 钒 硼和稀土元素 1 低合金结构钢低合金结构钢又称为低合金高强度钢 这类钢既有较高的强度 又有较好的塑性和韧性 使用低合金钢代替碳素钢 在相同的条件下 重量可以减少20 30 另外价格低 冷 热成型及焊接性能较好 因此在锅炉压力容器制造中广泛应用 2 低温钢随着工业的发展众多的压力容器要在低温下运行 目前国内规范标准将低温压力容器和非低温压力容器的温度界限定为 200C 值得注意的是碳会强烈的影响钢的低温韧性 因此低温钢的含碳量要控制在0 2 已下 另外锰对改善低温韧性十分有利随着锰含量的增加 钢的脆变温度下降 镍具有与锰相同的性能 但是存在于钢中的硫 磷 砷 锑铅等微量元素对钢的低温韧性会产生不良的影响 低温压力容器使用的专用钢中的硫 磷含量都低于低合金钢 3 低合金耐热钢当工作温度在400 6000C时所使用的钢称之为低合金耐热钢 钼钢 铬钼钢 铬钼钒钢 1 3 4奥氏体不锈钢不锈钢种类有三种1 铁素体不锈钢 以铬为主加元素 0Cr13 1Cr17等 2 马氏体不锈钢 1Cr13 2Cr13等 3 奥氏体不锈钢 以铬 镍为主加元素 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢即可以用作低温用钢也可以用作高温用钢 晶间腐蚀是奥氏体不锈钢较常见的破坏形式 一般用固溶处理和稳定化处理来提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能 承压类特种设备常用材料需要掌握的问题1 对制作承压类特种设备的材料都有哪些要求 2 压力容器用钢的含磷量是如何规定的 3 目前国内规范标准对低温压力容器和非低温压力容器的温度界限是多少 4 提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的主要方法 第二章焊接基本知识 2 1承压类特种设备常用的焊接方法2 1 1手工电弧焊1 手工电弧焊的特点手工电弧焊是通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金反应 还原并净化焊缝金属 从而得到优质的焊缝 其特点是 设备简单 便于操作 适用于室内外各种位置的焊接 可以焊接碳钢 低合金钢 耐热钢 不锈钢等各种材料 缺点 生产效率低 劳动强度大 对焊接技术水平要求高 2 手工电弧焊设备a 交流焊机b 旋转式直流焊机c 硅整流直流焊机 3 焊条的种类按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为酸性焊条和碱性焊条 1 酸性焊条的优缺点 优点 工艺性能良好 成型美观对锈 油 水份的敏感度不大 抗气孔能力强 广泛用于结构焊接 缺点 焊缝的冲击韧性较低 抗裂性较差 2 碱性焊条 低氢焊条 的优缺点 优点 抗裂性能良好 焊缝冲击韧性高 多用于锅炉 压力容器和压力管道的焊接 缺点 对锈 油 水份敏感容易产生气孔 电弧稳定性差 深坡口焊接时脱渣性不好 发尘量大 4 手工电弧焊的焊接规范焊接规范是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接工艺参数的总和 手工电弧焊的焊接规范包括 焊接电流 电弧电压 焊条种类和直径 焊接种类和极性 焊接速度 焊接参数等 1 焊接电流焊接电流是影响焊接质量和生产率的主要因素之一焊接电流过大会造成咬边 烧穿 焊瘤等缺陷 过小则容易产生未焊透 夹渣等缺陷 决定焊接电流的主要因素是焊条直径和焊接位置 2 电弧电压电弧电压主要影响焊缝的宽度 电压越高熔化宽度越大 3 焊条直径应根据工件的厚度来选择焊条的直径 4 焊接速度焊接速度应由焊工根据焊缝尺寸和焊条特性自行掌握 但焊接的速度不应超过每小时10米 5 焊接层数对同一厚度工件而言适当的增加焊接层数可以提高焊接接头的塑性 5 手工电弧焊的焊接位置平焊 立焊 横焊 仰焊是对接接头的四种基本焊接方式 对管子环焊缝来说焊接的基本方式有水平转动 垂直固定 水平固定 450位置 2 1 2埋弧自动焊1 埋弧自动焊的特点焊接过程中主要的焊接操作都由机械自动完成者 称作自动焊 自动焊接中 电弧被掩埋在焊剂层下面燃烧并实施焊接 叫埋弧焊 2 与手工电弧焊相比 埋弧自动焊的优点 1 外观光滑美观 焊接质量良好稳定 2 节省材料和电能 3 焊接烟雾小 劳动强度低 2 1 3氩弧焊氩弧焊是用惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法 氩弧焊的优缺点 优点 1 适用焊接各种钢材 有色金属及合金 焊接质量优良 2 便于实现全位置自动化焊接 3 焊接速度快 热影响区小 工件变形小 4 电弧稳定 飞溅少 焊缝致密 成型美观 缺点 成本高 设备控制系统复杂 生产效率低 只能用于薄工件 2 1 4二氧气体保护焊 2 1 5等离子焊 略 2 1 6电渣焊电渣焊是利用电流通过液体溶渣所产生的电阻热进行焊接的方法 电渣焊的特点 1 宜在垂直位置焊接 2 适用于大厚度工件 3 渣池对被焊工件有较好的预热作用 4 焊后必须进行正火和回火热处理 5 焊缝成型系数调节范围大 2 2焊接接头2 2 1焊接接头的形式 焊接接头的形式一般由被焊接金属件的相互结构和位置来决定的 通常的接头形式有 对接接头 搭接接头 角接接头 T形接头四种 按每种接头的形式不同又有不同形式的坡口 焊接坡口形式指两金属连接处预先被加工成的结构形式 一般由焊接工艺决定 坡口的形式的选择要考虑以下因素 1 保证焊透2 充填焊缝部位的金属要尽量少3 便于施焊 改善劳动条件 对圆筒形构件尽量减少内焊接4 应尽量减少焊接变形量 2 2 2焊接接头的组成焊接接头包括 焊缝 熔合区和热影响区三部分 焊接热影响区是焊接过程中 材料因受热的影响而发生金相组织和机械性能变化的区域 热影响区的宽度与焊接方法 线能量 板厚及焊接工艺有关 2 2 3焊接接头的组织和性能焊接接头中 焊缝金属是高温液态冷却到常温固态 在这期间经历了两次结晶过程 第一次是由液相转变成固相 叫一次结晶过程 在固相发生组织转变叫做二此结晶 在一次结晶过程中 由于冷却速度快 焊缝金属元素来不及扩散 会产生化学成分分布不均匀的现象 这种现象称为偏析 偏析可能使焊缝力学性能和耐腐蚀性能不均匀 还有可能产生缺陷 热裂纹的产生与偏析有关 焊缝金属的二次结晶的组织和性能与焊缝的化学成分 冷却速度 及焊后热处理有关 另外必须指出的是焊缝的余高不能增加整个焊接接头的强度 因为余高仅仅使焊缝截面增大 为使熔合区和热影响区增大 相反 由于余高的存在恰好在熔合区和热影响区部位造成结构的不连续性 从而导致应力集中 使焊接接头的疲劳强度下降 2 3焊接应力与变形焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降 焊缝中裂纹的产生与焊接应力有着密切的关系 残余应力大的部位会发生应力腐蚀和疲劳裂纹 2 3 1焊接应力和变形的概念 我们所说的焊接应力和变形就是指焊接的残余内应力和焊接的残余变形 1 焊接应力的分类 1 热应力 2 组织应力 3 瞬时应力 4 残余应力2 焊接变形的分类由于焊接接头型式不同 工件的厚度 焊缝的长度不同 焊缝会出现不同形式的变形 大体可以分为 纵向变形 横向变形 弯曲变形 角变形等多种形式 2 3 2焊接变形和应力的形成 焊接变形和应力是由于多种因素同时作用造成的 其中最主要的因素有 焊件上的温度分布不均匀 熔敷金属的收缩 焊接接头金属组织的转变及工件刚性约束等 2 3 3焊接应力的控制措施焊接件内应力是不可避免的 但是可以根据其产生的机理和规律找出一些措施控制它 使危害减少到最小 控制内应力的主要工艺措施是1 合理的装配与焊接顺序2 焊前予热2 3 4消除焊接应力的方法 1 热处理发 2 机械发 3 振动发 2 4承压类特种设备常用钢材的焊接2 4 1钢材的焊接性1 焊接性的含义工艺焊接性 指焊接接头出现裂纹的可能性 抗裂性 使用焊接性 指焊接接头在使用中的可靠性 耐热性 耐腐蚀性 塑性 韧性 硬度等 2 焊接性的估算钢材的焊接性能主要取决钢材的化学成分 特别是碳对焊接的影响最大 所以在工程上以碳当量进行估算 3 焊接性试验焊接性试验主要包括以下内容 1 焊接接头的抗热裂纹能力 2 焊接接头的抗冷裂纹能力 3 焊接接头的抗脆性转变能力 4 焊接接头的使用性能 如耐腐蚀性 耐热性 低温韧性等 4 焊接工艺评定焊接工艺评定是在钢材焊接性能试验的基础上 结合承压类特种设备特点 技术条件 在制造单位具体条件下进行的焊接工艺验证试验 它的作用是评定施焊单位制定的焊接作业指导书是否正确 施焊单位能否焊出合格的产品 2 4 2控制焊接质量的工艺措施承压类特种设备使用最多的是低合金高强钢 低合金高强钢的焊接最重要的原则是避免淬硬组织和控制冷裂纹 控制焊接质量的工艺措施的主要内容有 1 予热 预热的温度一般在50 2500C之间 预热温度与施焊时的环境温度 钢种的强度级别 坡口形式 焊接材料的类型 金属的含氢量有关 2 焊接能量参数 焊接能量参数是指焊接电流 电弧电压 焊接速度 3 多层多道焊4 紧急后热5 焊条烘烤和坡口清洁 2 4 3低碳钢的焊接1 低碳钢的焊接性 1 低碳钢一般塑性较好 没有淬硬倾向 对焊接加热和冷却不敏感 焊缝和热影响区不容易产生裂纹 2 一般焊前不需要预热 3 杂质少 偏析很小 4 但工艺选择不当 热影响区的晶粒会长大 5 可采用交 直流电源 工艺简单 2 低碳钢焊接的工艺措施低碳钢焊接一般不需要预热 焊后也无需进行热处理 但当厚度特别大时 焊后需要回火处理 在低温焊接时需要预热 电渣焊后必须进行正火处理 2 4 4低合金钢的焊接1 低合金钢的焊接特点 1 热影响区的淬硬倾向比较大 2 容易出现冷裂纹2 产生冷裂纹的主要原因 1 焊缝和热影响区的氢含量 2 热影响区的淬硬程度 3 焊接接头的刚度所决定的焊接应力大小 2 4 5奥氏体不锈钢的焊接1 奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢的焊接性较好 焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施 但当焊接工艺选择不当时 容易出现晶间腐蚀及裂纹 2 奥氏体不锈钢的焊接时 防止或减少晶间腐蚀的主要措施 1 使焊缝形成双相组织 2 严格控制含碳量 3 添加稳定剂 4 焊后热处理 5 采用正确的焊接工艺3 奥氏体不锈钢的焊接时 防止产生热裂纹的主要措施 1 在焊缝中加入形成铁素体的元素 2 减少母材和焊缝的含碳量 3 严格控制焊接规范 焊接基本知识需要掌握的问题 1 酸性焊条 碱性焊条的优缺点 2 氩弧焊的优缺点 3 电渣焊的主要特点 4 焊接接头是指哪几部分 5 控制焊接接头内应力的主要工艺措施有哪些 6 消除焊接应力的主要方法 7 焊接性试验主要包括哪些内容 8 低合金钢焊接中 产生冷裂纹的主要原因 9 奥氏体不锈钢的焊接时 防止或减少晶间腐蚀的主要措施有哪些 第二篇承压类特种设备基本知识 特种设备指人们生产和生活中广泛使用的 发生故障可能危机公众安全的 受到政府监督管理的设备 在 特种设备安全监察条例 中特种设备分为两大类 承压类设备包括锅炉 压力容器及压力管道 机电类特种设备包括电梯 起重机 场 厂 内机动车辆 游乐设施 客运索道 无损检测技术广泛地应用予承压类特种设备的制造 安装和使用中的检验 为了保证特种设备的质量 所以无损检测人员应当对承压类特种设备的基本知识有一定的了解 并且对与承压类特种设备密切相关的法律 法规有所熟悉 第三篇锅炉的基本知识 开卷 3 1概述3 1 1锅炉的定义和用途1 锅炉的定义 锅炉是指利用各种燃料 电或其他能源 将所盛装的液体加热到一定的参数 并承载一定压力的密闭设备 2 用途 为工农业生产 交通运输 人们生活提供动力和热能 3 1 2锅炉的特点 1 一旦投入使用就要连续运行 2 在承受较高的压力同时 还要在高温下工作 3 受热面广泛接触到烟 火 水等物质 在一定条件下回对锅炉腐蚀 4 各受压元件承受不同的压力 而产生相应的应力 5 由于各元件的工作温度不同 热胀冷缩的程度也不同 产生的附加应力也不同 3 1 3锅炉的主要参数1 容量 输出功率 2 压力3 温度3 1 4饱和水和水蒸气性质 略 3 3锅炉的结构3 3 1锅炉结构的基本要求总的要求是 安全可靠 高能低耗 3 3 2锅炉主要受压元件1 锅筒2 锅壳3 联箱4 下降管5 受热面管6 省煤气7 过热器8 减温器9 再热器10 炉胆11 下脚圈12 炉门圈 喉管 冲天管 3 3 3锅炉的安全附件锅炉的安全附件包括 安全阀 压力表 水位计 水位警报器 排污阀等 其中 安全阀 压力表 水位计通常被人们称为锅炉的三大附件 3 3 4典型的锅炉结构1 立式弯水管锅炉2 快装水 火管锅炉3 偏锅筒快装水火管锅炉4 但横汽包水管锅炉 被 3 4锅炉的工作过程3 4 1锅炉汽水流程系统 略 3 4 2锅炉水循环锅炉水循环有自然循环和强制循环两种 3 5锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测要遵循以下原则 1 交叉部位优先检测2 高参数 大容量的锅炉无损检测要求高 检测比例 合格级别 3 不是100 检测而是抽查4 采用RT UT并用 5 对封头和下脚圈的拼缝 应在加工成型后 进行检测 6 锅炉中的重要角焊缝 一般不采用RT检测 而采用UT检测 7 需做热处理的焊接接头 无损检测要在热处理之后进行 8 厚度 70mm的管子 在焊到20mm时要进行100 的射线检测9 锅炉定期检验时 若宏观检查未发现明显变形时 一般不采取RT或UT检测 但对重要的角焊缝和主体焊缝可以进行表面检测 锅炉基本知识应掌握的问题 1 锅炉的三大安全附件是指哪些附件 2 锅炉有哪几种水循环方式 3 简述锅炉无损检测应遵循的原则 第四篇压力容器基本知识 开卷 4 1概述4 1 1压力容器的定义和用途从广义上讲 凡承受流体介质压力的密闭壳体都可以称作压力容器 压力容器安全技术监察规程 从安全的角度出发 讲同时具备以下三个条件的容器称为压力容器 1 最高工作压力大于0 1MPa 不含液体静压力 2 内直径大于0 15m 且容积 V 大于等于0 025m33 盛装介质为气体 液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体 4 1 2压力容器的主要工艺参数 压力容器的工艺参数是进行压力容器计算和结构设计的主要依据 压力容器设计的主要工艺参数有压力 温度 直径 1 压力参数 工作压力 操作压力 最高工作压力和设计压力 2 温度参数 工作温度 操作温度 设计温度3 直径 压力容器的直径系指其内径 单位用mm表示 4 1 3压力容器的分类 从安全角度出发目前广泛采用的比较重要的分类方法有三种 1 按压力容器的安全重要程度分类 1 第一类压力容器 2 第二类压力容器 3 第三类压力容器2 根据使用情况分类 1 固定式容器 反应 储存 交换 分离 2 移动式容器 3 按压力分类 低压容器 2 中压容器 3 高压容器 4 超高压容器4 1 4我国压力容器法规和标准1 压力容器安全技术监察规程 压力容器安全技术监察规程 是压力容器的基本法规 它以安全为基本出发点 对压力容器的设计 制造 安装 检验 使用和维修提出了最基本的要求 其权威性要高于JB150 钢制压力容器 和任何标准 2 JB150 钢制压力容器 该标准是基础标准 它是压力容器标准体系中的核心 它包括和引用了很多标准 比如材料标准 产品标准等等 4 2压力容器的典型结构和特点4 2 1 4 2 4 第 中压压力容器的结构 高压容器的结构 压力容器的封头 压力容器的接管 略 4 2 5压力容器焊接接头的分类和设计原则1 焊接接头的分类按JB150 钢制压力容器 焊接接头分为A B C D四类 A类接头 筒体部分的纵向接头 球形封头和圆筒连接的环向接头 各类封头中的拼焊接头 嵌入式接管与壳体对接接头 B类焊接接头 筒体部分的环向接头 锥形封头小端与接管连接的接头 长颈法兰与接管连接的接头 但已规定的A C D类接头出外 C类接头 平盖 管板与筒体连接的接头 法兰连接的接头 接管连接的接头内封头与筒体搭接的接头 多层包扎容器的板层纵向接头 D类接头 接管 人孔 补强圈与壳体连接的接头 2 压力容器焊接接头设计的一般原则 1 不宜采用十字接头 2 当B类焊接接头和封头和筒体连接的A类接头壁厚不等时的规定 3 对低温压力容器和受交变载荷的压力容器必需采用全焊透的结构 4 不应在不锈钢壳体上直接焊碳钢支架 4 3压力容器的无损检测无损检测在压力容器制造过程中十分重要 压力容器制造时使用的无损检测包括 射线 超声 磁粉 渗透和涡流检测 4 3 1压力容器钢板无损检测要求 1 一般要逐张进行检测 2 按压力容器的重要程度 合格级别不同 4 3 2压力容器用锻件和无缝钢管的要求 1 根据锻件的形状和厚度选择标准2 根据锻件的材质选择标准4 3 3压力容器焊接接头的无损检测1 无损检测的时机和方法的选择 1 时机 压力容器的焊接接头必须在外观检查合格后方可进行检测 有延迟裂纹倾向的材料应在焊后24小时后进行 有再热裂纹倾向的材料应在热处理后再增加一次无损检测 2 检测方法的选择原则 1 压力容器壁厚小于或等于38mm时 其对接接头应采用射线检测 由于结构原因不能采用射线检测时 允许采用可记录的超声检测 2 压力容器壁厚大于38mm时 或小38mm 但大于20mm且材料的抗拉强度规定的下限值大于540MPa时其对接接头如采用射线检测 每条焊缝还应附加局部的超声检测 如采用超声检测 每条焊缝还应附加局部的射线检测 附加部位必须包括丁字焊缝 3 对角接接头 T型接头如果不能做射线或超声检测时应做表面检测 4 铁磁性材料压力容器表面应优先选用磁粉检测 4 4在用压力容器的无损检测4 4 1在用压力容器的无损检测的一般要求 4 2 2在用压力容器的无损检测的要求 1 对长度不小于20 表面检测的要求压力容器材料的抗拉强度 b 540MPa压力容器材料用材是Cr Mo钢压力容器有奥氏体不锈钢堆焊层盛装介质有应力腐蚀检验员认为有怀疑的部位 2 对埋藏缺陷进行射线或超声检测的要求 制造中焊缝经过两次以上的返修 或使用过程中补焊过的部位检测时发现表面缺陷 认为需要进行埋藏缺陷检测的焊缝错边量和棱角度有严重超标的焊缝使用中出现泄漏的焊缝和两端延长部位用户要求和检验员认为有必要的部位在用压力容器焊缝埋藏缺陷的无损检测方法和抽查数量由检验员根据具体情况确定 压力容器基本知识需要掌握的问题 JB150 钢制压力容器 对焊接接头是如何分类的 A类焊缝都包括哪些焊缝 2 压力容器焊接接头的无损检测的时机和检测方法的选择原则 3 在用压力容器的无损检测时对埋藏缺陷的检测要求 4 在用压力容对埋藏缺陷进行检测时 检测方法和抽查数量是如何规定的 第五章压力管道基本知识 开卷 5 1压力管道的定义和分类5 1 1压力管道的定义 压力管道是利用一定的压力 用于输送气体或者液体的管状设备 5 1 2压力管道的分类按用途分类 工业管道 共用管道 长输管道 按充装介质 流体 分类 可燃流体 有毒流体 剧毒液体 有毒液体 易爆流体等 5 2压力管道的用途和特点 5 2 1压力管道的用途压力管道主要用途是输送介质 长输管道还有储存功能 工业管道有热交换功能5 2 2压力管道的应用领域5 2 3压力管道的特点1 种类多 数量大 标准多 设计 制造 安装 应用管理环节多 2 长细比大 跨越空间大 边界条件差 3布置方式多样 现场安装条件差 工作量大4 材料应用种类多 选用复杂 4失效的模式多样 失效概率大 6 实施的检验难度大 5 3压力管道的组成及结构 5 3 1压力管道的元件压力管道由多种元件组成 主要有 管子 管件 弯头 三通 法兰 阀门 密封元件等 5 3 2压力管道的附属设施 支架 吊架 防腐层等以及各种保护装置 紧急切断阀 安全泄压装置 测漏装置 测温测压装置和报警装置等 5 3 4压力管道管材 1 碳素钢无缝钢管2 铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管3 不锈钢无缝钢管4复合管和衬里管 5 3 5压力管道管件简介 略 5 4压力管道的无损检测5 4 1压力管道检验分类和检验项目按检验的性质分 原材料检验 管道元件检验 安装检验 在用检验 压力管道检验的一般内容 1 外观检验2 焊接接头的表面质量检验3 焊接接头的内部缺陷检验4耐压试验和泄漏试验 5 4 2压力管道的检验标准 略 5 4 3压力管道无损检测的基本内容1 对焊接接头表面质量的要求2 表面无损检测 对导磁性钢管选用磁粉检测 对非导磁性钢管选用渗透检测 3 射线检测和超声检测 主要对象是对接接头和管件的对接接头 压力管道基本知识需要掌握的问题 1 压力管道的分类 2 简述压力管道的特点 3 压力管道的一般检验都包括哪些内容 第三篇无损检测基础知识 闭卷 第六章无损检测概论6 1无损检测的定义和分类无损检测就是指在不损坏试件的前提下 对试件检查和测试的方法 现代无损检测的定义是 在不损坏试件的前提下 以物理或化学为手段 借助先进的技术和设备器材 对试件的内部及表面的结构 性质 状态进行检查和测试的方法 分类 射线 超声 磁粉 渗透 涡流和声发射 6 2无损检测的目的 1 保证产品质量2 保证使用安全3 改进制造工艺4 降低生产成本6 3无损检测的应用特点1 无损检测要与破坏性检测相配合2 正确选择无损检测时机3 正确选择最适当的无损检测方法4 综合应用各种无损检测方法 无损检测基础知识需要掌握的问题 1 对锅炉压力容器而言 最常用的无损检测方法有哪些 2 简述无损检测的应用特点 第七章缺陷的种类及产生的原因 闭卷 7 1钢焊缝中常见的缺陷1 外观缺陷 1 咬边 2 焊瘤 3 凹坑 4 未焊满 5 烧穿2 焊缝的内部缺陷 1 气孔 2 夹渣 3 未熔合 4 未焊透 5 裂纹3 防止产生冷裂纹的措施 a 采用低氢焊条碱性焊条 并在100 1500C下保存 b 提供预热温度 采用后热措施 c 选择合理的焊接顺序 减少焊接变形 d 焊后及时进行消氢处理 7 2铸件中常见的缺陷及产生的原因1 气孔2 夹渣3 加砂4 密集气孔5 冷隔6 缩孔和疏松7 裂纹7 3锻件中常见的缺陷及产生的原因1 缩孔和缩管2 非金属夹渣物3 夹砂4 龟裂5 锻造裂纹6 白点7 4轧材中常见的缺陷及产生的原因 略 7 5使用中常见的缺陷及产生的原因 1 疲劳裂纹2 应力腐蚀裂纹3 氢损伤4 晶间腐蚀裂纹5 摩擦腐蚀 缺陷的种类及产生的原因需要掌握的问题 1 焊缝内及锻件中常见的缺陷有哪些 2 防止产生冷裂纹的主要措施有哪些 第八章射线检测基础知识 闭卷 8 1射线照相法的原理8 2射线检测设备1 X射线机2高能射线探伤设备3 射线探伤机8 3射线照相工艺要点1 射线照相基本操作步骤2 照相规范的确定 D D2 D1 0 434 G T 1 n 3 射线照相清晰度 射线照相清晰度是指底片上影像轮廓清晰的程度 它是由固有不清晰度和几何不清晰度两步分组成 影响固有不清晰度的主要因素有 射线的质 胶片的类型和片屏组合影响固有几何不清晰度的主要因素有 焦点尺寸 焦距 工件的厚度 4 照相规范选择应主要的问题 1 透照方式的选择和K值的控制 2 射线源的选择 3 透照距离的选择 4 曝光量的选择 5 胶片5 像质计像质计是用来检查射线透照技术和胶片处理质量的 6 对底片质量的要求 1 底片的黑度灵敏度要符合标准规定 2 标记齐全 位置摆放正确 3 无影响评定的伪缺陷8 4射线的安全防护常用的防护方法是 时间防护 距离防护 屏蔽防护 8 5射线照相法的优点和局限性 1 检测结果可直接记录 2 缺陷的定量 定性准确 3 体积型缺陷捡出率高 4 适于检测较薄的工件 不适于较厚的工件 5 适于对接焊缝 角焊缝检测效果差 不适宜板 锻件 6 有些试件和现场条件无法进行射线检测 7 对缺陷厚度方向的位置 尺寸确定困难 8 检测成本高 9 检测速度慢 10 对人体有危害 射线检测基础知识应掌握的问题 1 影响底片清晰度的主要因素 2 使用像质计的目的 3 射线的安全防护的主要方法 第九章超声波检测基础知识 闭卷 频率大于20千赫兹的声波叫做超声波 在锅炉压力容器检测中 所使用的超声波的频率范围在1 5兆赫之间 目前使用的最多且技术上最成熟的时A显示脉冲反射超声探伤法 9 1超声波的发生及其性质1 超声波的发生和接收 超声波是一种机械波 机械波是由机械震动产生的 发生超声波探伤用的高频超声波 用的是压电换能器 它的材料是锆钛酸铅 探头的晶片 它可以将电震动转变成机械震动 也可以将机械震动转变成电震动 2 超声波的种类 超声波在介质中传播有不同的方式 波型不同 震动方式不同 传播的速度也不同 质点震动的方向与声波传播的方向一致 叫做纵波 质点震动的方向与声波传播的方向垂直 叫做横波 此外还有表面波和板波 纵波可以在水中和固体中传播 而横波只能在固体中传播 3 声速 声波在介质中是以一定的速度进行传播的 例如在空气中的声速为340米 秒 在水中的声速是1500米 秒 在钢中纵波的声速是5900米 秒 横波声速是3230米 秒 声速是由介质的弹性系数 密度以及声波的种类决定的 而与频率和晶片无关 4 波长波在一个周期内或者质点完成一次震动所经过的路程称为波长用 表示 根据频率f和波速C的定义三者关系可用下 式表达 C f 5 超声场及其特征量充满超声波的空间叫做超声场 描述超声场的特证量有声压 声强和声阻抗 1 声压 超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强P1与没有超声波存在同一点的静态压强P0之差称为声压用P来表示 2 声强 在垂直于超声波传播方向上单位面积 单位 时间内通过的超声能量称为声强 用 表示 3 声阻抗 把介质密度和声速的乘积称为声阻抗用Z来表示 声阻抗能直接表示介质的声学性质 4 分贝 分贝是用来计算声压和声强的单位 6 界面的反射和透射 1 垂直入射时的反射和透射 当超声波垂直地传到界面上时 一部分声波 被反射 其余部分就穿过去 这两部分的比率取决于两种介质的声阻抗 计算声压反射率R和声压透射率D的公式是 R Z2 Z1 Z2 Z1D 2Z2 Z2 Z1 2 倾斜时的反射和折射声波倾斜入射的界面上时 在界面上就会反射和折射 把斜探头接触钢工件时 因为两者都是固体 所以在钢中会有纵波和横波存在 折射角的计算公式是 Sini1 C1 sin L CL2 sin s Cs27 指向性 声束向一个方向辐射的性质 叫做声波的指向性 指向角 与波长和晶片直径有关 8 近场区与远场区N D2 4 9 超声波检测原理 略 9 3试块 1 试块的作用 1 确定合适的探伤方法 2 确定探伤灵敏度和评价缺陷的大小 3 校验仪器和测试探头的性能2 试块的种类CSK ACSK ACSK A9 4超声波检测工艺要点1 探伤方法 略 2 A型超声探伤仪的基本操作要点 1 探伤方法的选择2 时机的选择3 仪器的选择4 探伤方向和探伤面的选择5 频率的选择6 晶片的直径和折射角的选择7 探伤面的处理8 耦合剂的选择9 确定检测灵敏度10 进行粗探和精探11 发出检测报告 9 5超声检测的优点和局限性 1 面积型缺陷捡出率高 体积型缺陷捡出率低2 适于厚工件 不适于薄工件 3 应用范围广4 检测成本低 速度快 体积小 重量轻 5 定性困难 定量精度不高6 检测结果无直接见证记录7 对缺陷的定位较准确8 材质 晶粒对检测结果有影响 9 工件不规则的外形会影响检测结果 10 对不平或粗糙的表面会影响耦合