壓力試驗和壓力容器熱處理

壓力試驗和壓力容器熱處理2007年7月1本次課程主要內容1、壓力試驗的必要性與目的2、壓力試驗要求3、熱處理的分類4、焊接應力產生原因、處理方法等2壓力試驗(耐壓試驗、強度試驗）的必要性與目的

內壓容器的壓力試驗考驗容器的宏觀強度，檢驗焊接接頭的致密性及密封結構的密封性能整體強度和密封性能外壓容器的壓力試驗考驗檢驗焊接接頭的致密性及密封結構的密封性能，而不是考驗容器的外壓穩(wěn)定性．3壓力試驗的危險性取決的因素

壓力（P）與體積（V）的乘積，值越大，容器內積聚的勢能越大，一旦發(fā)生事故的破壞力越大材料特性：試驗時是否會發(fā)生脆斷、金屬碎片飛出。試驗介質的狀態(tài)采用液壓介質還是氣態(tài)介質4

對于奧氏體不銹鋼容器，若由于結構原因而不能將水漬去除干凈時，為了防止氯離子的腐蝕，則應控制水中的氯離子含量不超過25mg/L。避免應力腐蝕液壓試驗1、對試驗介質的要求為了避免試驗時發(fā)生危險的低溫脆性破壞，對于碳素鋼、16MnR和正火15MnVR制壓力容器，液體溫度不得低于5℃；其它低合金鋼制壓力容器、液體溫度不得低于15℃。液壓試驗一般采用潔凈的水，必要時也可以采用不會導致發(fā)生危險的其它液體。試驗時液體的溫度應低于其閃點和沸點。。5液壓試驗2、內壓容器的試驗壓力壓力試驗前的應力校核直立容器在臥置狀態(tài)下進行液壓試驗時、試驗壓力應為立置時的試驗壓力加液柱靜壓力若容器各元件材料不同是，取小值6液壓試驗3、對壓力表的要求要求準確測量壓力至少采用兩個量程相同且經過校驗的壓力表壓力表應安裝在容器頂部壓力表量程選用2倍試驗壓力，但不低于1.5倍試驗壓力,不高于3倍試驗壓力精度不低于1.5級74、液壓試驗方法排氣緩慢升壓保壓檢查排液吹干排氣接管不能采用內伸式滲漏、異常變形、聲響使其有充分變形時間84、液壓試驗方法在進行液壓試驗時，容器頂部應設排氣口，充液時應將容器內的空氣排凈。試驗過程中應保持容器觀察表面的干燥，當壓力容器壁溫與液體溫度接近時，才能緩慢升壓至設計壓力；確認無泄漏后繼續(xù)升壓到規(guī)定的試驗壓力，保壓30分鐘，然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80％，并保持足夠長的時間以對所有焊縫和連接部位進行檢查。如有滲漏，應修補之后重新試驗。試驗完畢后，應將液體排凈并用壓縮空氣將容器內部吹干95、夾套容器的壓力試驗1、先做內筒后做夾套夾套進行水壓試驗時，內筒先進行穩(wěn)定性校核不滿足要求，應使內筒同時保持一定壓力10因結構原因液壓試驗后難以將殘液吹干排凈，而又不允許殘存任何液體（如毒化觸媒或導致產品品質劣化）氣壓試驗1、什么情況下進行氣壓試驗?容器充滿液體介質時，會因為自重導致容器本身或基礎破壞，這主要指直徑大、壓力低且充滿氣態(tài)介質的容器。11液壓試驗1、對試驗介質的要求對于碳素鋼、低合金鋼制壓力容器，氣體溫度不得低于15℃；干燥潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體2、對試驗介質的溫度要求12氣壓試驗內壓容器的氣壓試驗壓力壓力試驗前的應力校核對于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗用氣體的溫度應不低于15℃，并且必須有可靠的安全保護措施13氣壓試驗方法在進行氣壓試驗時，壓力應緩慢上升至規(guī)定試驗壓力的10％，保壓5～10分鐘，然后對所有焊縫和連接部位進行初次泄漏檢查，如無泄漏，再繼續(xù)緩慢升壓至規(guī)定試驗壓力的50％。如無異?，F(xiàn)象，其后按規(guī)定試驗壓力的10％的級差逐級增壓至規(guī)定的試驗壓力。保壓30分鐘、然后降至規(guī)定試驗壓力的87％，保持足夠時間再次進行泄漏檢查。如有泄漏，應修補后再按上述規(guī)定重新試驗。氣壓試驗過程中，壓力容器無異常響聲，經肥皂液或其它檢漏液檢查無漏氣、無可見的變形即為合格。14對于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗用氣體的溫度應不低于5℃，并且必須有可靠的安全保護措施氣密性試驗1、什么情況下進行氣密性試驗?氣密性試驗必須在容器經液壓試驗合格后方可進行當介質的毒性程度為極度、高度危害或設計不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進行氣密性試驗。對設計圖樣要求做氣壓試驗的壓力容器，是否需再做氣密性試驗，應在設計圖樣上規(guī)定。15致密性試驗壓力容器氣密性試驗的壓力為設計壓力的1．05倍（《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定為1.0倍的設計壓力）1、氣密性試驗試驗壓力2、氣密性試驗試驗介質空氣在待檢部位刷肥皂水或其他鼓泡劑此方法簡便易行可判斷泄漏位置16致密性試驗2、氣密性試驗試驗介質氨具有較強的滲透能力且極易在水中擴散被水吸收氨滲漏氨—空氣1%體積空氣氨—氮氣100%氨氣氦氣17致密性試驗3、氣密性試驗保壓時間及合格判斷經檢查無泄漏,保壓不少于30分鐘即為合格。煤油滲漏試驗僅要求焊縫在能夠檢查的一面清理干凈，涂以白粉漿，晾干后在焊縫另一側涂以煤油，使表面得到足夠的浸潤，經半小時后白粉上沒有油漬為合格。18對于碳素鋼和低合金鋼制壓力容器，其試驗用氣體的溫度應不低于5℃，并且必須有可靠的安全保護措施致密性試驗1、什么情況下進行氣密性試驗?氣密性試驗必須在容器經液壓試驗合格后方可進行當介質的毒性程度為極度、高度危害或設計不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進行氣密性試驗。對設計圖樣要求做氣壓試驗的壓力容器，是否需再做氣密性試驗，應在設計圖樣上規(guī)定。19壓力容器制造——熱處理根據不同目的將材料及其制件加熱到規(guī)定溫度、保溫、隨后以不同的方法冷卻，改變其金相組織以獲得所要求的性能。1、熱處理2、分類焊后熱處理恢復力學性能熱處理改善力學性能熱處理消氫處理20焊后熱處理

焊后能改變焊接接頭的組織和性能，或降低焊接殘余應力的熱過程。1、目的將焊接接頭及其臨近局部在金屬相變點Ac1以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定時間，然后緩慢冷卻的過程。（消除應力退火、消除應力熱處理）爐內冷卻松弛焊接殘余應力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減少含氫量21焊接應力的產生原因、特點及危害母材焊縫金屬焊縫區(qū)與周邊部位變形不協(xié)調產生的。焊縫區(qū)與其母材間存在較高溫度梯度22焊接應力的產生原因、特點及危害焊縫區(qū)與周邊部位變形不協(xié)調產生的。焊接應力的產生原因焊接屬于快速加熱至高溫后又快速冷卻的過程焊縫區(qū)與其母材間存在較高溫度梯度高溫金屬的熱膨脹受構件剛性及其周圍冷態(tài)金屬的約束，產生熱應力。冷卻時，焊縫金屬受周圍冷態(tài)金屬的約束而無法自由收縮，從而形成殘余應力。23焊后熱處理

焊后能改變焊接接頭的組織和性能，或降低焊接殘余應力的熱過程。1、目的將焊接接頭及其臨近局部在金屬相變點Ac1以下均勻加熱到足夠高的溫度，并保持一定時間，然后緩慢冷卻的過程。（消除應力退火、消除應力熱處理）爐內冷卻松弛焊接殘余應力，軟化淬硬區(qū)，改變組織形態(tài)，減少含氫量24焊接應力的特點焊接應力的量值高，達到材料屈服極限一直存在具有自限性遠小于一次應力內應力，難以測量25焊接應力的危害會產生應力腐蝕兩個條件：有一定應力、腐蝕環(huán)境。機械設備零件在應力（拉應力）和腐蝕介質的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導致設備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應力腐蝕26焊接應力的危害會產生應力腐蝕兩個條件：有一定應力、腐蝕環(huán)境。機械設備零件在應力（拉應力）和腐蝕介質的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導致設備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應力腐蝕27焊接應力的危害會產生應力腐蝕產生應力腐蝕開裂兩個條件：有一定應力、腐蝕環(huán)境。機械設備零件在應力（拉應力）和腐蝕介質的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強度極限的脆性斷裂現(xiàn)象，導致設備零件失效，這種現(xiàn)象稱為應力腐蝕28焊后熱處理的三個通用條件材質鋼材強度級別越高及合金含量越高，焊接性越差。易產生焊接缺陷?？蓽p緩焊接部位于其他部位的溫度梯賭，能減緩高峰值應力的產生。鋼材厚度預熱溫度鋼材越厚意味焊縫越深，焊后冷卻收縮性傾向越強；且剛性增大，抵抗局部收縮變形能力越強，從而產生較大焊接殘余應力。29焊后熱處理的方法爐內整體熱處理受熱均勻、溫升及降速易于控制，效果好分段爐內熱處理局部熱處理現(xiàn)場熱處理工件長，受加熱爐尺寸限制，只有采用分段熱處理確定工件重復加熱的長度（小于1500mm、工件裸露在爐外部分的保溫措施。30焊后熱處理的方法紅外線高溫陶瓷電加熱器易彎曲、折疊適用于焊后熱處理、焊前預熱及消氫處理有足夠功率和準確溫控系統(tǒng)，足夠加熱寬度以及適宜保溫措施。局部熱處理現(xiàn)場熱處理整體爐外熱處理，現(xiàn)場組焊設備將壓力容器的殼體作為高溫加熱爐的爐體，在殼體內加熱，殼體外用絕熱材料保溫。31滿足下列條件，需進行焊后熱處理碳素鋼、15MnNbR、07MnCrMoVR厚度大于32mm如焊前預熱溫度100℃，厚度大于38mm。16MnR及16Mn厚度大于30mm如焊前預熱溫度100℃，厚度大于34mm。15MnVR及15MnV厚度大于28mm如焊前預熱溫度100℃，厚度大于32mm。任意厚度18MnMoNbR15CrMo12Cr1MoV鋼等32焊后熱處理的特殊條件介質有應力腐蝕的容器，如盛裝液化石油氣液氨等的容器（GB150）液氨16MnR有應力腐蝕傾向水作為緩蝕劑20R、Q235-C無應力腐蝕傾向具體分析預熱溫度盛裝純凈的液化石油氣是不會產生應力腐蝕，液化石油氣中含H2S含水量有關系。33焊后熱處理的特殊條件對于圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質的容器應進行焊后熱處理。奧氏體不銹鋼不需要進行焊后熱處理34焊后熱處理的工藝與操作條件允許可以加快升溫速度，盡快越過再熱裂紋敏感區(qū)，以防止再熱裂紋。對于導熱性差的焊件可采用較低的升穩(wěn)速度。溫度越高消除應力效果越好，但溫度高低因鋼材而異保溫時間保溫溫度以保證焊件沿厚度方向均勻熱透。升溫速度冷卻速度對構件復雜、厚度相差很大焊件應放慢降溫速度。35恢復材料力學性能熱處理金屬材料內部晶粒產生滑移后，在滑移面上的晶格發(fā)生扭曲和畸變，使晶粒被拉長、破碎及纖維化，因，而金屬材料的強度硬度升高而朔性、韌性下降。上述現(xiàn)象稱為加工硬化金屬材料在冷態(tài)朔性變形時，會產生加工硬化。加工硬化的原因及危害36恢復材料力學性能熱處理條件

1、碳素鋼、16MnR厚度不小于圓筒內徑Di的3%冷成型和中溫成型的受壓圓筒符合下列條件之一，成型后應進行熱處理

2、其他低合金鋼厚度不小于圓筒內徑Di的2.5%37恢復材料力學性能熱處理熱處理目的:恢復因加工硬化而降低朔性、韌性保證壓力容器質量與安全

以朔性、韌性的下降與相對變形量以及鋼材種類有關作為標準劃分是否進行熱處理加工硬化程度越嚴重，以朔性韌性指標下降越嚴重38恢復材料力學性能熱處理

1、碳素鋼、16MnR厚度不小于圓筒內徑Di的3%冷成型和中溫成型的受壓圓筒符合下列條件之一，成型后應進行熱處理

2、其他低合金鋼厚度不小于圓筒內徑Di的2.5%冷成型封頭(奧氏體不銹鋼除外)應成型后應進行消除應力熱處理(容規(guī))強度低、朔性韌性儲備量大39恢復材料力學性能熱處理冷成型封頭(奧氏體不銹鋼除外)應成型后應進行消除應力熱處理(容規(guī))足夠韌性儲備量大封頭成型變形量員大于筒體消除應力退火40消氫處理脆性破壞外觀容器無任何可見變形，其破壞不僅具有突然性、而且在低應力水平，其危害很大氫進入金屬后對金屬的力學性能造成嚴重損傷溶解于金屬晶格的氫使塑性、韌性明顯降低甚至產生裂紋（延遲裂紋），導致脆性破壞。41消氫處理制造加工工藝過程中焊接時金屬氫溶入液態(tài)金屬中，冷卻后氫保留在焊縫中。材料長期在高氫環(huán)境下使用，氫被金屬吸收。焊接時氫有可能來自焊接材料吸附的水分。氫怎樣進入金屬的？42消氫處理條件凡標準抗拉強度下限Cr-Mo低合金鋼及有延遲裂紋傾向的鋼材焊制的容器和受壓元件，如焊后24小時內不能進行熱處理的，須考慮消氫處理材料、厚度、焊接和制造工藝有關43改善力學性能熱處理當材料在加工過程中熱處理狀態(tài)與供貨狀態(tài)不一致的情況下調質狀態(tài)下鋼板，采用熱成形其加熱溫度超過原回火溫度，破壞了鋼材供貨時的熱處理狀態(tài)，須要重新進行熱處理。改善力學性能熱處理的目的供貨熱處理狀態(tài)不要改變44八、熱處理2．焊后熱處理方法2.1

整體進爐2.2

分段進爐及要求2.3

局部熱處理及限制3．焊后熱處理工藝要求3.1

主要工藝要求3.2

限制工藝條件的目的45雄邦金屬制品有限公司46懇請各位老師、同學批評指正！47第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結構和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)