锅炉压力容器安全第四章

1、第四章第四章 锅炉压力容器强度设计及制造要求锅炉压力容器强度设计及制造要求教学目标n1 掌握强度设计的概念、锅炉压力容器钢材、常见掌握强度设计的概念、锅炉压力容器钢材、常见受压元件的强度计算、薄壁筒体开孔补强等知识受压元件的强度计算、薄壁筒体开孔补强等知识 n2 熟悉锅炉压力容器设计参数的确定、设计公式的熟悉锅炉压力容器设计参数的确定、设计公式的使用及开孔补强的计算方法使用及开孔补强的计算方法 n3 了解锅炉压力容器制造的主要工序了解锅炉压力容器制造的主要工序 n4 掌握锅炉压力容器制造中常见缺陷的种类、产生掌握锅炉压力容器制造中常见缺陷的种类、产生的原因、对安全的影响及控制要求的原因、对安全

2、的影响及控制要求 n5 了解锅炉压力容器制造质量管理方法了解锅炉压力容器制造质量管理方法 第四章第四章 锅炉压力容器强度设计及制造要求锅炉压力容器强度设计及制造要求教学基本内容n1 强度设计概述强度设计概述 n2 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材 n3 筒体与封头强度设计筒体与封头强度设计 n4 开孔补强开孔补强 n5 锅炉压力容器结构设计的安全问题锅炉压力容器结构设计的安全问题 n6 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制 n7 锅炉压力容器制造管理锅炉压力容器制造管理 第四章第四章 锅炉压力容器强度设计及制造要求锅炉压力容器强度设计及制造要求教学重难点n1 强度设计，开孔补强

3、强度设计，开孔补强 n2 锅炉压力容器的常见缺陷及质量控制锅炉压力容器的常见缺陷及质量控制 第一节第一节 强度设计概述强度设计概述一一 锅炉压力容器的失效锅炉压力容器的失效 构件失效构件失效 强度失效强度失效 刚度失效或失稳失效刚度失效或失稳失效 第一节第一节 强度设计概述强度设计概述二二 强度设计的任务强度设计的任务锅炉压力容器常规强度设计的任务是： 第一第一 根据受压元件的载荷和工作条件，选用合适根据受压元件的载荷和工作条件，选用合适的材料；的材料；第二第二 基于对受压元件一次应力的限制，通过计算基于对受压元件一次应力的限制，通过计算确定受压元件的壁厚；确定受压元件的壁厚；第三第三 根据结

4、构各处等强度的原则，进行结构强度根据结构各处等强度的原则，进行结构强度设计，包括焊缝布置及焊接接头结构设计，开孔布置设计，包括焊缝布置及焊接接头结构设计，开孔布置及接管结构设计，筒体与封头、管板、法兰连接结构及接管结构设计，筒体与封头、管板、法兰连接结构设计，支承结构设计等。设计，支承结构设计等。第四第四 对设备制造质量及运行条件作出必要的规定。对设备制造质量及运行条件作出必要的规定。第一节第一节 强度设计概述强度设计概述强度设计也叫强度计算强度设计也叫强度计算 设计计算：设计计算：已知材料、元件外形尺寸、元件工作温度已知材料、元件外形尺寸、元件工作温度及载荷的情况下，决定元件壁厚。及载荷的情

5、况下，决定元件壁厚。校核计算：校核计算：已知材料、元件外形尺寸、元件壁厚及使已知材料、元件外形尺寸、元件壁厚及使用温度的情况下，核算元件所能承受的压力载荷。用温度的情况下，核算元件所能承受的压力载荷。第一节第一节 强度设计概述强度设计概述三三 强度理论及强度条件强度理论及强度条件强度条件的通常表达式为：强度条件的通常表达式为： iS1 第一强度理论第一强度理论2 第三强度理论第三强度理论3 第四强度理论第四强度理论第一节第一节 强度设计概述强度设计概述四四 设计准则设计准则1 弹性失效准则弹性失效准则 2 塑性失效准则塑性失效准则3 弹塑性失效准则弹塑性失效准则4 疲劳失效准则疲劳失效准则5

6、断裂失效准则断裂失效准则6 蠕变失效准则蠕变失效准则第一节第一节 强度设计概述强度设计概述五五 应力分类与分析设计应力分类与分析设计压力容器强度设计的两个分支：压力容器强度设计的两个分支：常规设计常规设计以壁厚中的薄膜应力或平均应力为基础，以壁厚中的薄膜应力或平均应力为基础，通过强度理论建立设计判据。通过强度理论建立设计判据。分析设计分析设计对容器上的各种应力进行分类，不同的对容器上的各种应力进行分类，不同的应力在判据中赋予不同的权重。应力在判据中赋予不同的权重。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材一一 金属材料的常温力学性能金属材料的常温力学性能1 强度与塑性指标强度与塑性指标

7、2 硬度硬度3 冲击韧度冲击韧度金属材料性能使用性能工艺性能物理、化学、力学铸造、锻造、焊接、热处理、切削第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材二二 温度对材料力学性能的影响温度对材料力学性能的影响1 钢材在使用温度下的强度性能钢材在使用温度下的强度性能 第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材2 长期高温时的钢材组织变化长期高温时的钢材组织变化（1）蠕变）蠕变（2）热松弛）热松弛第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材（3）珠光体球化）珠光体球化第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材钢材组织铁素体：铁或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为

8、体心立方的固溶体。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材奥氏体：铁内固溶有碳或其他元素，晶体结构为面心立方的固溶体。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材渗碳体：晶体点阵为正交点阵，化学式近似于Fe3C的一种间隙式化合物。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材珠光体：从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层与碳化物薄层交替重叠的层状复相物。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材（4）石墨化）石墨化第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材三三 钢材的脆性钢材的脆性区分概念区分概念脆性脆性因工作条件（特别是工作温度）的变

9、化而造成的钢材韧性的降低，是外部原因造成的钢材性能变化，金属组织通常不发生变化。 脆化脆化钢材组织变化而造成的韧性降低，是一种 更为危险的脆性。第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材1 冷脆性冷脆性防止避免冷脆破坏的方法防止避免冷脆破坏的方法 保证钢材在制造使用和维护中的温度高于“韧脆转变温度”。 韧脆转变温度的高低主要和以下因素有关：韧脆转变温度的高低主要和以下因素有关：第一第一 缺陷情况。缺陷情况。 第二第二 加载速度。加载速度。 第三第三 构件厚度。构件厚度。 第四第四 钢材的冶炼条件及杂质含量。钢材的冶炼条件及杂质含量。 第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材无

10、塑性转变温度无塑性转变温度 冲击韧性降低而材料呈现脆性的温度。 第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材2 热脆性热脆性钢材长时间停留在400-500后再冷却至室温时，冲击韧度值有明显下降，这种现象称钢材的热脆性。3 氢脆氢脆4 苛性脆化苛性脆化（1）在材料中须存在着较高的局部应力，一般接近钢材的屈服强度；（2）在材料的局部高应力区有与较高浓度的氢氧化钠溶液相接触的条件；（3）须具有一定的温度。产生条件产生条件第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材四四 钢材的腐蚀钢材的腐蚀1 应力腐蚀2 氧腐蚀3 锅炉烟气侧的低温硫腐蚀4 压力容器特定介质的腐蚀第二节第二节 锅炉压力容器

11、用钢材锅炉压力容器用钢材五五 对锅炉压力容器用钢的要求对锅炉压力容器用钢的要求1 冶金质量2 力学性能3 工艺性能4 耐腐蚀性能第二节第二节 锅炉压力容器用钢材锅炉压力容器用钢材六六 锅炉压力容器常用钢材锅炉压力容器常用钢材常用钢材包括：碳素钢、低合金钢、高合金钢、热强刚、低温用钢。第三节第三节 筒体与封头强度设计筒体与封头强度设计一一 主要设计参数主要设计参数1 压力和温度（1）压力1）工作压力 2）设计压力 3）计算压力 第三节第三节 筒体与封头强度设计筒体与封头强度设计（2）温度1）工作温度 2）设计温度 2 安全系数与许用应力3 减弱系数（1）焊缝减弱系数 （2）孔桥减弱系数第三节第三

12、节 筒体与封头强度设计筒体与封头强度设计4 附加壁厚5 厚度（1）计算厚度 （2）设计厚度 （3）名义厚度 （4）有效厚度 第三节第三节 筒体与封头强度设计筒体与封头强度设计二二 内压筒体与封头设计内压筒体与封头设计1 圆筒与球壳强度设计（1）圆筒（2）球壳2 椭球形封头强度设计第四节第四节 开孔补强开孔补强一一 不需补强的最大孔径不需补强的最大孔径容器开孔同时满足下述条件的，可不另行补强： 1 设计压力2.5MPa。2 两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍。3 接管公称外径89mm。4 接管最小壁厚满足表4-10要求。第四节第四节 开孔补强开孔补强二二 补强

13、的有关要求补强的有关要求1 有效补强范围2 开孔补强的设计原则第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强 3第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强第四节第四节 开孔补强开孔补强retfdA12第四节第四节 开孔补强开孔补强ntnddB222max接管实际外伸长度ntdhmin1接管实际内伸长度ntdhmin2第四节第四节 开孔补强开孔补强321AAAAe1A壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 reetefdBA121接管有效厚度减去

14、计算厚度之外的多余面积2ArtetrtetfChfhA2212223A焊缝金属的截面积，mm2。可根据角焊缝的具体尺寸计算确定 AAeAAe第四节第四节 开孔补强开孔补强ntt第四节第四节 开孔补强开孔补强(1)补强及补强方法判别 补强判别 根据表4-10，允许不另行补强的最大接管外径为89mm。此开孔外径等于159mm，故需考虑其补强计算。 补强计算方法判别 开孔直径 mmCddi154225 . 421592mmd154900218002iD，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算。(2) 开孔削弱所需要的补强截面积A封头计算厚度 由于在椭圆形封头中心区域开

15、孔，所以封头的计算厚度按式(4-16)确定。因为液体静压力可以忽略，即第四节第四节 开孔补强开孔补强ppc标准椭圆形封头K1=10 . 1；又因开孔处焊接接头系数 mmpDpKcc5 .125 . 25 . 00 . 1163218005 . 29 . 05 . 02ti1故封头计算厚度开孔削弱所需要的补强截面积663. 0163108tttrfmmCtntet5 . 225 . 4先计算强度削弱系数接管有效厚度为即开孔削弱所需要的补强截面积21946)663. 01 (5 . 25 .1225 .1215412mmfdAret第四节第四节 开孔补强开孔补强（3）补强范围ntnddB222ma

16、xmm3081995 . 421821543081542max有效宽度2003 .265 . 4154min1接管实际外伸长度ntdhmm3 .2603 .265 . 4154min2接管实际内伸长度ntdh有效高度 外侧高度：内侧高度：mm0 第四节第四节 开孔补强开孔补强(3) 补强面积壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积reetefdBA121663. 015 .122185 . 225 .12218154308mmpdpcttict76. 15 . 2110821505 . 2 2rtetrtetfChfhA22122229 .380663. 076. 15 . 23 .262mm接

17、管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积接管计算厚度所以 2533mm第四节第四节 开孔补强开孔补强3A236488212mmA焊缝金属的截面积（焊脚取8mm）因是内平齐接管，所以 4A23218 .622648 .25533mmAAAAe242 .13238 .6221946mmAAAe（4）需另加补强面积故需另加补强面积第四节第四节 开孔补强开孔补强（5）补强圈设计 根据接管公称直径dN150选补强圈，参照JBT 4736-2002补强圈取补强圈外径mmD3002mmD16312308DmmBmmDDA66. 91633002 .1323124，内径补强圈在有效补强范围内。补强圈计算厚度为：考

18、虑腐蚀裕量和钢板厚度负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为12mm。但为了便于制造和材料准备，补强圈名义厚度可取为封头的名义厚度，即为18mm。第四节第四节 开孔补强开孔补强第五节第五节 锅炉压力容器结构设计的安全问题锅炉压力容器结构设计的安全问题结构设计应遵循的原则结构设计应遵循的原则 1 结构不连续处平滑过渡2 引起应力集中或削弱强度的结构相互错开。如开孔、转角、焊缝等部位3 避免采用刚性过大的焊接结构4 受热系统及部件的胀缩不要受到限制。（受限会产生热应力）5 合理地布置锅炉受热面，保证适当的水位和良好的水循环，使受热面得到可靠的冷却。第五节第五节 锅炉压力容器结构设计的安全问题锅炉压力容器

19、结构设计的安全问题6 对锅炉压力容器的其他要求（1）锅炉压力容器各部分在运行时能按设计预定方向自由膨胀。（2）各受压部件应有足够的强度，并有可靠的安全保护设施，防止超压。（3）受压元、部件结构的形式、开孔和焊缝的布置应尽量避免或减小复合应力和应力集中。如开椭圆孔时长轴方向与筒体环向应力平行。（4）锅炉炉膛的结构应有足够的承压能力和可靠的防爆措施，并有良好的密封性。（5）锅炉压力容器结构应便于安装、检修和清洗内外部。（6）承重结构在承受设计载荷时应具有足够的强度、刚度、温度性和防腐蚀性。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制一一 锅炉压力容器制造的主要工序锅炉压力容器制造

20、的主要工序1 封头成形和筒身卷制封头成形和筒身卷制（1）备料1）放样、划线。2）下料。剪切下料；冲压落料；火焰切割。（2）成形1）冲压成形。整体冲压；瓦片冲压；瓣片冲压。2）卷制成形。冷卷成形；热卷成形；旋压成形。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制压制压制压制是冷作工艺中重要的加工方法之一，一般以金属板材为坯料，利用压力机上的冲压模具，或者专用机床，使板料变形，得到一定形状的金属构件。例如封头、瓦片、过渡锥体和撑架等零件的压制成型等。压制工艺的特点压制工艺的特点 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制用压力机可以获得其它加工方法不能或难以制造

21、的零件。压制成型后的工件一般不需要对成形部位进行机械加工，成形部位的尺寸精度较高。在材料耗费不大的情况下，可获得强度、刚性大的工件。便于机械化与自动化，生产率高、操作方便。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制锅炉及压力容器制造中常用的压制工艺锅炉及压力容器制造中常用的压制工艺 1 1、拉伸（又称拉延）：受压制力作用，使钢板坯料压制成空心零件的工艺过程如各种平底封头，椭圆封头及球形封头的成形等。654321第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2 2、弯曲：利用模具或其他专用设备使坯料在弯曲力的作用下，发生弯曲塑性变形而获得一定角度或形状如球瓣瓦

22、片，锥体瓦片以及筒体卷园前的预弯等第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制封头压制（1）冷压 冷压时劳动条件好，生产成本低。在封头或瓦片等零件的压制过程中，钢板的变形较大，会产生冷作硬化现象，甚至会出现裂纹。冷压一般仅适用于形状简单，钢板厚度小于6，且塑性较好的材料。（2）热压 由于封头压制过程中塑性变形较大，所以封头压制大都采用热压，从而避免冷压产生的冷作硬化等缺陷。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制（3）封头旋压 对于碟形或锥形封头还可以采用旋压机旋压成形，旋压成型分为冷旋压和热旋压两种方式，对于壁厚较厚的封头一般需要加热旋压，热旋压需要在

23、旋压机上增加一种加热装置。最常用的设备为卧式无胎旋压机，并且多为冷加工，其工作原理如图所示 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制卷板机工作原理 三辊卷板机工作原理如图所示，下辊是主动轮，上辊能作垂直升降调整距离，因此能卷制不同半径和板厚的筒节。板材的弯曲时借助于上辊向下移动产生的压力，使板材产生塑性变形来达到的，板材并沿着下辊旋转的方向向前移动，并带动上辊旋转，随着滚筒的多次来回旋转，获得所要求的曲率。IIIIII第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制筒体压（卷）制成型方法 按成型温度不同，可分为冷压、热压和温压三种成形方式： 1：冷成形指在常

24、温状态下进行卷制或压制，它适用于中薄板的成形； 2：热成形是将板材加热到指定的温度（正火温度以上），并在额定的温度范围内进行卷制或压制，一般用于厚板的成形； 3：温成形是指将板材加热到500600oC进行卷制或压制，热成形温度一般在金属的再结晶温度以上。筒身瓦片压制示意图第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2 总装总装（1）坡口制备。刨边机加工坡口；立式机床加工坡口；切割坡口。（2）装配。筒节纵缝装配；壳体环缝的组装；人孔、接管、支座等部件与壳体的组装。（3）焊接3 无损检测。原材料、焊缝。无损检测。原材料、焊缝。4 热处理。炉内整体热处理；炉内分段热处理；焊热处理。

25、炉内整体热处理；炉内分段热处理；焊缝局部热处理。缝局部热处理。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制二二 焊接缺陷对安全的影响及质量要求焊接缺陷对安全的影响及质量要求1 焊接缺陷的种类（1）分类。金属熔化焊焊接缺陷分裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷以及其他缺陷共6类。（2）标记和说明。金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明（GB/T6417-1986） 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2 焊接缺陷产生的原因及预防措施（1）形状缺陷。 1）焊缝尺寸不符合要求。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制 防止措施：选择适

26、当的坡口角度及装配间隙；正确选择焊接规范；提高焊工的操作技术水平。 原因： 焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接规范选择不当，如电流过大或过小，焊接速度过快或过慢；操作不当，如运条手法不正确，焊条与工件夹角太大或太小。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2）咬边。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制电流和焊速要适当；焊条角度和运条方法应正确，电弧不要太长。原因： 主要是焊接电流太大和运条不当造成的。平角焊、立焊、横焊、仰焊时容易产生咬边，平对接焊一般不易出现。防止措施：第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制 3）焊瘤

27、。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制在角焊、立焊、横焊、仰焊时要压低电弧，适当增加焊速，保证正确的焊条角度，注意电弧不要在一处停留太久。原因： 电弧拉得太长；焊速太慢，焊条角度或运条方法不正确。平对接焊时主要是由于电流过大，造成后半根焊条过热、熔化过快等原因，致使熔池铁水猛增而造成焊瘤。在角焊、立焊、横焊、仰焊时易产生焊瘤。 防止措施：第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制4）弧坑。电弧焊时，由于熄弧速度过快，焊接薄板时使用的焊接电流偏大，在操作时突然断弧等原因产生。在埋弧自动焊时，主要是由于没有遵守先停机后断电流的操作规程而引起的。防止措施

28、：在收尾断弧时，焊条要在熔池内作短时间的停留或作几次环形运条，使足够的金属填满熔池，然后再断弧。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制（2）未熔合和未焊透1）未熔合原因：防止措施：第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2）未焊透 原因：防止措施：第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制（3）气孔和夹渣 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制（4）裂纹 1）冷裂纹 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2）热裂纹 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制3）

29、再热裂纹 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制3 焊接缺陷对安全的影响一是由于缺陷存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了焊缝的静力抗拉强度，严重时也会导致壳体的延性破坏。这种影响的严重程度主要决定于缺陷截面积的大小，可直接估算和评价。 另一方面，也是最主要的方面，是由于缺口的存在改变了缺口周围的受力条件，不利于材料的塑性变形，使之趋于或处于脆性状态，同时还引起缺口根部的应力集中，易于产生裂纹和使裂纹扩展，导致壳体的脆性破裂、疲劳破裂或应力腐蚀破裂。 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制三三 焊缝及产品质量检查焊缝及产品质量检查（一）（一） 焊缝

30、无损探伤检查焊缝无损探伤检查1 射线探伤 x 射线和射线和射线都是电磁波，它们的波长很短（射线都是电磁波，它们的波长很短（ x 射线为射线为0.001-0.1nm，射线为射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能感光。将感光后的胶片显影后，能看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射射线照相探伤法线照相探伤法。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制射线穿过某一

31、物质时，由于物射线穿过某一物质时，由于物质对射线吸收与散射的作用，质对射线吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减，被衰其能量便被物质所衰减，被衰减能量的大小与射线的波长和减能量的大小与射线的波长和被穿透物质的化学成分有关。被穿透物质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度，来观由感光底片不同的黑度，来观察物体内部缺陷存在的部位性察物体内部缺陷存在的部位性质和程度，以判断缺陷。质和程度，以判断缺陷。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制缺陷判断：裂纹在底片上多呈现为略带曲折的、波浪状的黑色细条纹，轮廓较分明，两端较尖细，中间稍宽，分枝不多；未焊透多呈断续或连续的黑直线，坡口形

32、式不同，其在焊缝中的位置也不同；气孔在底片上多呈圆形、椭圆形黑点，其黑度在中间处较大并均匀地向边缘处减小；夹渣在底片上多呈不同形状的点和条状。点状夹渣呈单独黑点，外观不太规则并带有棱角，黑度较均匀；条状夹渣呈宽而短的粗线条状，形状不规则，黑度变化也没有规律。咬边呈黑度较深的粗线条。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制射线照相质量标准射线照相质量标准根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级：根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级： 级级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣；状夹渣； 级级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透；焊缝内应无裂纹、

33、未熔合和未焊透； 级级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透；加垫板的单面焊中的未焊透； 级级为焊缝缺陷超过为焊缝缺陷超过级者。级者。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制各种射线照相的性能比较各种射线照相的性能比较 x射线射线 射线射线 1.焊缝厚度小于焊缝厚度小于50mm时，灵敏时，灵敏 1.穿透能力大穿透能力大,能透照能透照300mm钢板；钢板； 度比度比射线高；射线高； 2.设备轻便设备轻便,操作简便；操作简便； 2.透照时间短透照时间短,速度快；速度快； 3.不需要电源不需要电源,可野外作业；可野外作业；

34、3.设备复杂设备复杂,费用大；费用大； 4.环形焊缝可采用一次曝光；环形焊缝可采用一次曝光； 4.穿透能力小；穿透能力小； 5.透视时间长；透视时间长； 5.适用厚度适用厚度30-50mm。 6.适用厚度适用厚度50mm以上。以上。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制射线检测方法的特点：1）射线检测方法有底片，能够详细记录检测的信息，且可以长期保存；2）在定量方面，射线检测方法对体积型缺陷（气孔、夹渣类）的尺寸确定比较准确，检出率高；3）普通的射线检测适宜检验厚度较薄的工件，对于较厚的工件，需要高能量的射线检测设备；4）适宜检测对接焊缝；5）由于是穿透过检验，检测时需

35、要接近工件的两面，因此结构和现场条件有时会限制检测的进行；6）根据射线底片的缺陷图像，可精确地判断缺陷在平面上的位置、尺寸和种类，但对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸的确定比较困难；7）射线不仅对人体有伤害，对环境也有一定的污染。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制2 超声波探伤 超声波探伤是利用超声波（频率超过超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波的声波)能传能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探伤常使用的频率为点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探

36、伤常使用的频率为2-5MHZ。探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的耦合剂（常用的探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的耦合剂（常用的有有机油、变压器油、甘油、化学、浆糊、水及水玻璃等机油、变压器油、甘油、化学、浆糊、水及水玻璃等）将）将超声波传入工件，超声波在工件里传播，当遇到缺陷和工件超声波传入工件，超声波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传底面时，就反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏转板上，在到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和底面反射波。扫描线

37、上出现缺陷反射波（伤波）和底面反射波。通过始波通过始波和缺陷之间的距离便可确定缺陷距工件表面的距离。同时通和缺陷之间的距离便可确定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高度也可估算出缺陷的大小。过缺陷波的高度也可估算出缺陷的大小。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制超声波探伤的应用范围超声波探伤的应用范围 应用范围很广，不但应用于应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、铸件、也用于加工产品锻件、铸件、焊接件的探伤。焊接件的探伤。 在探伤时，要注意选择探头在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能的扫描方法

38、，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。垂直地射向缺陷面。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制分类a 按原理分：脉冲反射法、穿透法和共振法，最常用的是脉冲反射法。脉冲反射法：将具有一定时间和一定频率间隔的超声脉冲发射到被测工件，当超声波在工件内部遇到缺陷时，就会产生反射，根据反射信号的时差变化及在显示器上的位置就可以判断缺陷的大小和深度。该方法可以改变入射角发现不同方位的缺陷。穿透法：根据超声波穿透工件后能量的变化来判断工件内部有无缺陷。共振法：利用共振现象来检测物体的缺陷，常用于壁厚的测量。 第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制b 按显示方式：A

39、型显示、B型显示、C型显示，使用最多的A型显示。A型显示：一种波型显示，检测仪的屏幕的横坐标代表声波的传播距离，纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷的位置，由反射波的幅度可以估算缺陷的大小。B型显示：一种图像显示，屏幕的横坐标代表探头的扫描轨迹，纵坐标代表波的传播距离，可直观显示出被测工件任一纵截面上缺陷的分布和深度。C型显示：一种图像显示，屏幕的横、纵坐标都代表探头在工件表面的位置，探头接收信号幅度以光点辉度表示，因而当探头在工件表面移动时，屏上显示出被测工件内部缺陷的平面图形，但不能显示缺陷的深度。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制c 按检测波型：

40、脉冲反射法大致分为纵波、横波、表面波、板波检测法。使用较多的为纵波和横波检测法。d 按探头分：超声波探头是一种电-声换能器，主要由压电晶片组成。主要作用是在高频电脉冲激发下发射超声波信号，再将接收到的超声波信号转换成电信号，从而以波幅和数字形式显示出来。按检测时探头的形式、晶片尺寸、功能、使用条件等分为直探头、斜探头、水浸探头、聚焦探头和可变焦探头。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制e 按接触方法：直接接触法和水浸法直接接触法是利用探头与工件表面直接接触而对缺陷进行检测的一种方法。通过在探头与工件表面之间一层很薄的耦合剂来实现。水浸法在探头和工件表面直接充以液体，或将探头与工件直接浸入液体进行检测。探头与工件不直接接触。第六节第六节 锅炉压力容器制造质量控制锅炉压力容器制造质量控制3 磁粉探伤 磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无损探伤的方法。陷进行无损探伤的方法。 探伤原理探伤原理 磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺陷的。当焊件被磁化后，焊件中就有磁磁来发现缺陷的。当焊件被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件，力线通过，对于断面相同，内