压力容器表面质量的控制.docx

压力容器表面质量的控制压力近年来，由于压力容器的表面质量而遇到的用户将产品退回制造单位和因表面质量引发的质量事故屡见不鲜，不仅影响到了用户的工程质量和对设计制造单位的信任，也影响了设计制造单位的经济效益和在行业内的信誉压力容器的表面质量在相关的标准规范中都有相应的规定要求，但却没有引起相关单位和人员的重视是引发各种事故情况的主要因素压力容器的表面质量不仅关系到产品的美观，能否给用户一种精心制造的信任感，同时也直接影响产品的耐腐蚀性、受力的均匀性、无损检测的可靠性和容器的使用寿命因此，压力容器的表面质量是压力容器产品质量不容忽视的一部分，应当引起各个相关单位和人员的重视压力容器的表面质量也称外观质量，涉及的范围很广，主要包括材料的表面质量等级、零部件的形状尺寸要求、表面的除锈去污清洁度要求、腐蚀和防护规定以及表面缺陷的级别和某些特殊要求下面就从设计、制造和检验等几个方面来简单分析压力容器的表面质量控制和对设备安全性的影响一． 从设计角度规定：压力容器设计是压力容器制造、检验、验收和安全使用的基础设计工作不仅包含材料选用、受压元件计算和结构设计，而且包含制造、检验和验收等要求，有时甚至需要对设备的安全使用维护提出专门的规定。

但是，在日常的设计工作中，设计图样和技术要求中所提出的都是最重要的要求，往往对容器表面的规定只是简单提出按什么标准进行，没有对特殊情况进行详细的说明，从而导致制造检验等下一步工作者忽略容器表面的要求1. 在选用高合金钢板时应注意：①高合金钢钢板按 GB4237 标准选用；②对于厚度大于 4mm 的钢板，应在图样上注明为为压力容器用钢板；③对于厚度不大于 4mm 的钢板，应注明钢板表面质量的组别；④对于厚度不大于 4mm 的钢板，当按GB3280 标准选用时，应注明钢板的表面加工等级疏忽以上几点有可能导致订购的钢板难以保证钢板表面缺陷处的厚度不小于钢板的允许最小厚度，使容器的壳体厚度不能满足强度计算要求2. 标准抗拉强度下限值 σb ＞540MPa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢材，由于其具有强度高、淬硬倾向大和易产生延迟裂纹的特点，所以 GB150 对焊接坡口和焊缝表面提出以下要求：①经火焰切割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测，坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷；②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不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷；③焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物，不得有咬边。

提出上述要求主要是为了防止焊接过程中焊缝产生内部缺陷，提高焊接质量，消除潜在的安全隐患，从而保证容器的制造质量和使用安全性3. 焊接接头的特殊要求：焊接接头是制造过程中易发生形状与尺寸偏差的部位，如棱角、错边、不等厚对接等标准对上述形状与尺寸偏差虽有规定，但仅是对产品质量的最低要求，对某些运行条件苛刻的重要产品应有如下更高的要求：3.1 焊缝余高的去除国内与国外标准均允许焊缝保留一定量的余高由于压力容器的焊接多为多道焊（如手工焊、自动焊），后焊的焊道相当于对前一焊道起到保温、缓冷与正火的作用，对消除前一焊道的焊接（残余）应力、细化晶粒是有益的余高相当于对最外一层强度焊道起到了保温、缓冷与正火的作用，因此余高是有用的，它是焊接工艺的需要虽然余高是焊接工艺的需要，但是对于容器的安全运行，尤其是疲劳寿命会产生一定的影响因此，大多数进口压力容器和进行疲劳分析设计的压力容器，余高均已去除，焊接接头表面修磨得十分平整光洁，焊接痕迹不复存在将余高去除，使焊缝表面与母材表面齐平，产品质量与安全性是有益的：①去除了余高，也就去除了引起附加弯矩的外形突变，降低了接头部位的局部应力②在去除余高的同时，也去除了接头表面可能存在的焊接缺陷，如咬边、未焊满、夹杂、表面裂纹等。

③有利于无损检测操作条件，提高精度和准确性因此，对于造价较高的重要产品，设计者提出这一要求是十分必要的3.2 对应力集中部位的形状要求压力容器的各拐角处会产生应力集中，缺陷易在应力集中部位产生及扩展，设计时应注意拐角处和角接焊缝的倒圆或倒角，以减缓应力集中程度图 1 为两种填角焊缝外形的比较，其中（a）的应力集中程度远小于（b）；图 1：角焊缝外形接管的内拐角往往是应力集中最大的部位，将接管的内拐角倒圆或倒角可以大大降低应力集中程度如图 1 中的圆角 r对重要的容器宜采用图 2 所示的锻造接管，它将使受力状态不良的角接改为对接，锻造接管的内拐角也应尽量圆滑过渡图 2：锻造接管3.3 不等厚对接方式的选择GB 150 规定，B 类焊接接头以及圆筒与球形封头相连的 A 类焊接接头，若两侧钢材厚度不等且超过标准允许的范围时，可采用如下三种方式处理:单面削薄厚板的边缘、双面消薄厚板的边缘、用堆焊方法将薄板边缘焊成斜面从受力优劣分析，双面削薄优于单面，堆焊方式受力最好，因此设计重要容器时，宜采用图 3 所示的堆焊过渡方式图 3：不等厚对接对焊过渡4. 对于不锈钢和有色金属制造的压力容器表面往往要求进行酸洗钝化处理以产生表面氧化膜防止表面生锈；如果为了防止产生间隙腐蚀，则必须进行蓝点法检测；如果为了防止应力腐蚀，还必须进行表面防应力腐蚀涂漆处理。

有时，为了防蚀及防结垢的特殊需要，对某些零部件应提出表面抛光处理5. 对于有涂漆规定的容器，设计者应根据使用选择合适的防腐涂料防腐涂料的作用在于隔离金属表面与腐蚀介质，从而达到防腐、延长使用寿命、节约贵重材料的目的对防腐涂料的基本要求是：附着力强不易剥落；组织密实，不易渗漏；具有较好的变形能力，压力、温度波动时不易龟裂设计者应根据不同的材料，不同的容器技术工艺条件，按照标准规范对容器表面提出不同的设计、制造和检验规定，或者根据设备的使用条件及经验提出高于标准规范的要求防止因设计者没有专门进行文字说明而导致制造者忽略标准规范对容器表面技术要求的规定二． 从制造角度预防：设计图样和技术文件中虽然对容器表面提出了专门的规定，但是制造或者检验工作者由于缺乏责任心，或者认为容器的表面质量没有什么重要性，很容易忽视容器表面的质量，埋下安全隐患1. 对于有防腐蚀要求的不锈钢以及复合钢板制容器，不得在防腐面采用硬印作为材料确认或焊工识别的标记2. 制造中应避免钢板表面的机械损伤对于尖锐伤痕以及不锈钢容器防腐蚀表面的局部伤痕、刻槽等缺陷应予以修磨或补焊3. 坡口表面要求：①坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

②施焊前，应清除坡口及其母材两侧表面 20mm 范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害杂质4. 容器上凡被补强圈、支座、垫板等覆盖的焊缝，均应打磨至与母材平齐；先拼板后成形的封头拼接焊缝，其拼接焊缝的内表面以及影响成形质量的拼接焊缝的外表面，在成形前应打磨与母材齐平5. 螺柱应进行磁粉检测，不得存在裂纹6. 焊缝表面的形状尺寸及外观要求①焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物②C、D 类接头焊缝与母材呈圆滑过渡③标准抗拉强度下限值 σb＞540MPa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢和不锈钢材制造的容器以及焊接接头系数取 1 的容器，其焊缝表面不得有咬边其它容器焊缝表面的咬边深度不得大于 0.5mm，咬边连续长度不得大于 100mm，焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的 10％④GB150 中规定 A、B 类焊缝的余高e1、e2 按表 1 和图 4 的规定标准抗拉强度下限值 σb＞540MPa 的钢材及 Cr-Mo 低合金钢材 其它钢材单面坡口 双面坡口 单面坡口 双面坡口e1 e2 e1 e2 e1 e2 e1 e20～10%δs且≤3 ≤1.5 0～10%δs且≤3 0～10%δs且≤3 0～15%δs且≤4 ≤1.5 0～15%δ1且≤4 0～15%δ2且≤4表 1：A、B 类焊缝的余高 e1、e2 注：表中百分数计算值小于 1.5 时按 1.5 计（a）单面坡口 （b）双面坡口图 4：A、B 类焊缝的余高 e1、e27. 法兰的密封面在加工制造过程应采取相应的保护措施防止制造过程中的磕碰损伤，影响法兰的密封性能。

8. 不锈钢、镍基合金、钛和钛合金以及锆和锆合金等材料的表面在加工制造过程应采取相应的保护措施防止制造过程中的磕碰损伤以及油污、磷、硫和铁离子等杂质对材料的污染，防止削弱容器的局部强度，产生应力集中，影响材料的焊接、耐腐蚀性能9. 对于有涂漆要求的容器，应严格按照涂漆规定进行表面除锈处理并选择合理的涂漆方法和程序，保证涂漆后的质量涂漆质量的基本要求是均匀、牢固，不应有气泡、龟裂、流挂和剥落等缺陷总之，制造者在生产过程中应严格按照规范标准和技术要求进行施工，不要忽视任何一个细节，这样才能保证容器的质量，防止容器在投入运行后出现安全问题和安全事故三． 从检验角度控制：作为检验人员应严格执行工艺程序，及时将检验结果反馈到相关部门，以便有效的进行改进和返修，将安全隐患消灭在制造过程中四． 结语以上是笔者对压力容器表面质量的控制要求进行的几点总结，希望对同行有所帮助容器表面质量的控制6. 酸洗、钝化工艺流程去油、清理污物→ 净水部洗→钝化→净水冲洗→吹干6.1 酸洗、钝化前的预处理6.1.1 对制造完工后的不锈钢容器或零部件按图样和工艺文件的要求，对规定项目检查合格后，才能进行酸洗、钝化预处理6.1.2 将焊缝及其两侧焊渣、飞溅物清理干净，容器的机加工件表面应用汽油或清洗剂去除油渍等污物。

6.1.3 清除焊缝两侧异物时，应用不锈钢丝刷，不锈钢铲或砂轮清除，清除完毕用净水（水中氯离子含量不超过 25mg/l）冲刷干净6.1.4 当油污严重时则用 3～5% 的碱溶液将油污清除，并用净水冲洗干净6.1.5 对不锈钢热加工件的氧化皮可用机械喷砂的方法清除，砂必须是纯硅或氧化铝6.1.6 制定酸洗、钝化的安全措施，确定必须的用具和劳动防护用品6.2 酸洗、钝化溶液及膏的配方6.2.1 酸洗液配方：硝酸（比重 1.42）20%，氢氟酸为 5%，其余为水以上为体积百分比6.2.2 酸洗膏配方：盐酸（比重 1.19）20 毫升，水 100 毫升，硝酸（比重 1.42）30 毫升，膨润土 150 克6.2.3 钝化液配方：硝酸（比重 1.42）5%，重铬酸钾 4 克，其余为水以上休积百分比，钝化温度为室温6.2.4 钝化膏配方：硝酸（浓度 67%）30 毫升，重铬酸钾 4 克，加膨润土（100～200 目）搅拌至糊状为止6.3 酸洗钝化操作6.3.1 只有进行过预处理的容器或零部件才能进行酸洗钝化处理6.3.2 酸洗液酸洗主要用于较小型未经加工的零部件整体处理，可以用喷刷的方法溶液温度在 21-60℃时，每隔 10 分钟左右检查一次，直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。

6.3.3 酸洗膏酸洗主要适用于大型容器或局部处理在室温下将酸洗膏外均匀干净设备上（约 2-3mm 厚） ，停留一小时后用洁净水或不锈钢丝刷轻轻刷，直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止6.3.4 钝化液主要适用于小型容器或部件整体处理，可以采用浸入或喷刷的方法，当溶液温度在 48～60 ℃时，每 20 分钟检查一次，当溶液在 21～47 ℃时，每小时检查一次，直至表面生成均匀的钝化膜为止6.3.5 钝化膏主要适用于大型容器或局部处理，在室温下将钝化膏均匀涂在酸洗过的容器表面（约2～ 3mm） ，1 小时后检查，直至表面生成均匀的钝化膜为止6.3.6 酸洗钝化容器或零部件必须用洁净水将表面冲洗干净，最后用酸性石蕊试纸测试冲洗面的任何处，使 PH 值在 6.5～7.5 之间，然后擦干或用压缩空气吹干6.3.7 容器和零部件经酸洗钝化后搬运吊装及存放时禁止磕碰划伤钝化膜6.4 注意事项6.4.1 配液时应将水按比例放入耐酸容器中，然后再按比例缓慢加酸，防止倒酸速度过快引起飞溅伤人6.4.2 酸洗钝化处理，首次操作应先在小部件局部面上或类似的材料上作试验6.4.3 酸洗过程中，操作人员必须认真仔细，及时观察，防止容器表面。