會計學1cysb承壓類特種設備無損檢測相關知識實用1.1材料力學基本知識

承壓類特種設備材料的力學性能指標主要包括強度、硬度、塑性、韌性等而這些指標可以通過力學性能試驗測定。1.1.1應力和應變應力：物體在外力作用下而變形時，其內部任一截面單位面積上的內應力的大小。（方向垂直于截面的應力稱為正應力它可分為拉應力和壓應力兩種）應變：物體在外力作用下，其形狀尺寸發生相對變化。第1頁/共113頁

1.1.2強度

金屬的強度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力（材料強度指標可以通過拉伸試驗測出）

抗拉強度δb，屈服強度δs是評價材料強度性能指標的兩個最重要的指標。

1.1.3塑性

塑性是指材料在載荷作用下斷裂前發生不可逆永久變形的能力。（評定材料塑性的指標用伸長率和斷面收縮率表示）

特別要指出的是單純追求塑性會限制材料的強度，造成產品粗大笨重，浪費材料減少使用壽命。第2頁/共113頁

1.1.4硬度

硬度是指材料抵抗局部變形或表面損傷的能力。

硬度試驗的主要方法

1.布氏硬度HB

2.洛氏硬度HR

3.里氏硬度HL

4.維氏硬度HV維氏硬度主要測定金屬表面硬度的。焊接性能試驗中最高硬度試驗是用維氏硬度來測定焊縫、熔合線和熱影響區硬度的

第3頁/共113頁

1.1.5沖擊韌性

沖擊韌性是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特性

沖擊韌性是對材料的化學成分、冶金質量、組織狀態內部缺陷以及試驗溫度等比較敏感的一個質量指標。

沖擊韌性指標用AK表示，試樣缺口的形式有U型和V型兩種。第4頁/共113頁材料力學方面需要掌握的問題1.了解使用性能、工藝性能主要目的是什么？2.承壓類特種設備材料的力學性能指標主要包括哪些內容？3.強度的定義4.維氏硬度的作用以及焊接接頭硬度的測定一般應包括哪些部位？5.沖擊韌性可以衡量焊接接頭的哪些質量指標？第5頁/共113頁1.1.6有關材料方面的進一步知識1.應力（1）應力的種類：剪切應力，彎曲應力和交變應力當承壓類特種設備殼體的形狀發生變化或厚度改變時，會在不連續出及其附近產生剪切應力和彎曲應力在長期交變應力下工作的承壓類特種設備有些會出現疲勞和破壞現象。（2）應力集中的概念第6頁/共113頁

在承壓類特種設備中，構件的截面尺寸發生突變，往往是缺陷引起的。這些缺陷統稱為缺口，包括：表面損傷、焊縫咬邊、氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等。應力集中的嚴重程度和缺口的大小有關。其中以裂紋引起的應力集中最為嚴重。

（3）承壓類特種設備的工作壓力

第7頁/共113頁

試驗表明；對對圓筒形容器來講，環焊縫受力只是縱焊縫的一半，而對球形容器來講由于不存在切向應力，只有經向應力。故在相同壓力和直徑下，球形容器的壁厚比圓筒形容器的壁厚大約可以減少一半。第8頁/共113頁2.有關材料力學方面的進一步知識（1）彎曲試驗彎曲試驗是焊接接頭力學性能試驗的主要項目彎曲試驗可以考核焊接接頭的主要項目包括：焊縫和熱影響區的塑性、內部缺陷、焊縫的致密性、焊接接頭不同區域協調變形能力。（2）屈服比的概念描述高強度金屬材料的一個術語。（3）斷裂韌度斷裂韌度是用來反映材料抵抗裂紋失穩擴展，即抵抗脆性斷裂的指標。斷裂韌度是材料的固有指標它與裂紋的大小，形狀，外加應力無關。主要取決材料的成分，內部組織和結構。第9頁/共113頁（4）鋼材的脆化a.冷脆化；金屬材料在低溫下呈現的脆性稱為冷脆性。b.熱脆性；鋼材長時間停留在400－5000C后再冷卻到室溫，沖擊韌度值會有明顯下降，這種現象稱之為鋼材的熱脆性。c.氫脆；鋼中的氫會使材料的力學性能脆化，這種現象稱為氫脆。鋼中的氫主要來源三個方面1.冶煉過程中溶解在鋼水中的氫2.焊接過程中由于水或油污在高溫下分解出來的氫溶解在鋼材中3.工作介質中的氫進入鋼中。氫致斷裂只發生在-100－1500C的溫度范圍內。第10頁/共113頁

d.苛性脆化；苛性脆化一般都發生在受壓元件的鉚接和漲接處。

E.應力腐蝕脆性斷裂；由于拉應力與介質腐蝕聯合作用引起的低應力脆性斷裂叫做應力腐蝕。

應力腐蝕產生的必要條件：

1.元件承受拉應力的作用

2.具有與材料種類相匹配的特定腐蝕介質環境

3.材料對應力腐蝕的敏感程度。對鋼材而言應力腐蝕的敏感性與的成分、組織及熱處理情況有關。第11頁/共113頁有關材料和材料力學近一步知識方面需要掌握的問題1.在承壓類特種設備中，哪些缺陷會引起應力集中？2.彎曲試驗可以考核焊接接頭的哪些性能指標？3.鋼中的氫是怎樣產生的?4.斷裂韌度與哪些因素有關哪些因素無關？5.產生應力腐蝕的條件？第12頁/共113頁1.2金屬學與熱處理基本知識1.2.1金屬的晶體結構常見的晶體結構：1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格1.2.2鐵碳合金的基本組織通常把鋼和鑄鐵統稱為鐵碳合金。一般把含碳量0.02﹪－2﹪的稱為鋼，把含碳量大于2﹪的稱為鑄鐵。含碳量對鋼鐵的性質有決定性的影響，所以可以通過鐵碳合金狀態圖來研究鐵碳的有關特性。第13頁/共113頁

Fe－Fe3C0合金中的相構

1.鐵素體F；鐵素體的強度、硬度不高，具有良好的塑性和韌性。

2.奧氏體A；奧氏體僅存在7270以上的高溫范圍內，奧氏體不具備鐵磁性。

3.滲碳體Fe3C0；鐵和碳的金屬化合物，滲碳體的硬度很高，而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大。

4.珠光體P；珠光體的硬度和強度較高，塑性也好。第14頁/共113頁

含碳量為0.77﹪鐵碳合金只發生共析轉變，其組織為100﹪的珠光體。稱為共析鋼。

含碳量大于0.77﹪鐵碳合金稱為過共析鋼。其組織是珠光體P＋滲碳體Fe3C0

含碳量小于0.77﹪鐵碳合金稱為亞共析鋼。其組織是鐵素體F＋珠光體P第15頁/共113頁1.2.3熱處理一般過程

熱處理的工藝過程是由加熱、保溫、冷卻三個過程組成的，其中溫度和時間是影響熱處理的主要因素。簡要敘述鋼在熱處理過程中的組織變化（1）加熱時的轉變－奧氏體A的形成（2）冷卻時的轉變－奧氏體A的分解第16頁/共113頁1.2.4承壓類特種設備用鋼常見的金

相組織和性能承壓類特種設備用鋼常見的金相組織中有：1.奧氏體2.鐵素體3.滲碳體4.珠光體5.馬氏體6.貝氏體7.魏氏組織8.帶狀組織性能（略）1.2.5承壓類特種設備常用的熱處理工藝1.退火；將鋼試件加熱到適當溫度，保溫一定時間緩冷。以獲得接近平衡狀態的組織。目的（1）細化組織、降低硬度、改善切削加工性能《完全退火》第17頁/共113頁目的（2）降低硬度、改善切削加工性能、消除內應力?！恫煌耆嘶穑┫龖ν嘶穑褐饕侵负负鬅崽幚?，主要目的是消除焊接過程中產生的內應力及冷作硬化。2.正火；將工件加熱到Ac3或Acm以上30－500C，保持一定的時間在空氣中冷卻的熱處理工藝。目的：和退火的目的相同。所不同之處在于冷卻的速度。第18頁/共113頁

3.淬火；將鋼加熱到臨界溫度以上，經適當的保溫后快冷，使奧氏體轉變成馬氏體的過程。

目的：提高硬度和強度（軸承、模具）由于馬氏體硬而脆，韌性很差，內應力很大，容易產生裂紋，故承壓類設備材料和焊縫組織中一般不希望出現馬氏體。

4.回火；將經過淬火的鋼加熱到AcI一下的適當溫度，保持一定的時間空冷。

目的：降低材料的內應力，提高韌性。

第19頁/共113頁5.奧氏體不銹鋼的固溶處理和穩定化處理把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到1050－11000C，在保溫一段時間，然后快速冷卻至4270一下已獲得均勻的奧氏體組織，這種方法稱為固溶處理的鉻鎳奧氏體不銹鋼目的：強度和硬度較低，韌性較好。而且具有很好的耐腐蝕性和耐高溫性能。穩定化處理的目的是防止產生晶間裂紋。其工藝條件是；把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到850－9000C,保溫6小時，在空氣中緩冷。第20頁/共113頁金屬學與熱處理基本知識應掌握的內容1.承壓類特種設備用鋼含碳量的規定。2.共析鋼、過共析鋼、亞共析鋼和含碳量的關系及其組織。3.承壓類特種設備常用的熱處理工藝過程包括哪些內容？4.退火的主要目的？5.何謂奧氏體不銹鋼的固溶處理，穩定化處理的工藝條件？第21頁/共113頁1.3承壓類特種設備常用材料承壓類特種設備是在承壓狀態下運行，材料要承受較大的工作壓力，有些還要同時承受高溫和介質腐蝕，工作條件十分惡劣，如果在使用過程中發生破壞性事故，將會造成嚴重損失，因此對制作承壓類特種設備的材料有一定的要求這些要求主要包括：1.為保證安全性和經濟性，所用材料應有足夠的強度，即較高的屈服極限和強度極限。2.為保證在承受外加載荷時不發生脆性破壞，所用材料應有良好的韌性。3.所用材料應有良好的加工工藝性能，包括冷熱加工性能和焊接性能。4.所用材料應有良好的低倍組織和表面質量。第22頁/共113頁

5.用以制造高溫受壓元件的材料應具有良好的耐高溫性

6.與腐蝕介質接觸的材料應具有良好的抗腐蝕性能。

1.3.1鋼的分類

1.按含碳量分

(1)低碳鋼，含碳量≤0.25﹪

(2)中碳鋼，含碳量＝0.25﹪－0.6﹪

(3)高碳鋼，含碳量﹥0.6﹪

2.按鋼的質量分類，碳鋼可分為：

(1)普通碳素鋼（2）優質碳素鋼（3）高級優質碳素鋼。第23頁/共113頁

3.按鋼的用途分類：

（1）碳素結構鋼（2）碳素工具鋼

1.3.2低碳鋼

低碳鋼是鍋爐和壓力容器常用的鋼材，碳是碳素鋼中的主要合金元素，含碳量增加，鋼的強度增大，但塑性和韌性降低，焊接性能變差，因此制作焊接結構的鍋爐和壓力容器所使用的碳素鋼，含碳量一般不超過0.25﹪。此外鋼中還含有其他少量的元素；錳、硅、硫、磷、氮等

壓力容器用鋼的含磷量不應大于0.03﹪

第24頁/共113頁

1.3.3低合金鋼

承壓類特種設備常用的低合金鋼包括低合金結構鋼、低溫鋼、耐熱鋼。

低合金鋼中通常添加的元素有錳、硅、鉻、鎳、鉬、釩、硼和稀土元素。

1.低合金結構鋼

低合金結構鋼又稱為低合金高強度鋼，這類鋼既有較高的強度，又有較好的塑性和韌性，使用低合金鋼代替碳素鋼，在相同的條件下，重量可以減少20﹪－30﹪另外價格低，冷、熱成型及焊接性能較好，因此在鍋爐壓力容器制造中廣泛應用。

第25頁/共113頁

2.低溫鋼

隨著工業的發展眾多的壓力容器要在低溫下運行。目前國內規范標準將低溫壓力容器和非低溫壓力容器的溫度界限定為－200C.

值得注意的是碳會強烈的影響鋼的低溫韌性，因此低溫鋼的含碳量要控制在0.2﹪已下。另外錳對改善低溫韌性十分有利隨著錳含量的增加，鋼的脆變溫度下降，鎳具有與錳相同的性能。但是存在于鋼中的硫、磷、砷、銻鉛等微量元素對鋼的低溫韌性會產生不良的影響，低溫壓力容器使用的專用鋼中的硫、磷含量都低于低合金鋼第26頁/共113頁

3.低合金耐熱鋼

當工作溫度在400－6000C時所使用的鋼稱之為低合金耐熱鋼。（鉬鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼）

1.3.4奧氏體不銹鋼

不銹鋼種類有三種1.鐵素體不銹鋼（以鉻為主加元素，0Cr13、1Cr17等）2.馬氏體不銹鋼（1Cr13、2Cr13等)3.奧氏體不銹鋼（以鉻、鎳為主加元素，0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti)奧氏體不銹鋼即可以用作低溫用鋼也可以用作高溫用鋼。晶間腐蝕是奧氏體不銹鋼較常見的破壞形式，一般用固溶處理和穩定化處理來提高不銹鋼的抗晶間腐蝕性能。

第27頁/共113頁

承壓類特種設備常用材料需要掌握的問題

1.對制作承壓類特種設備的材料都有哪些要求？

2.壓力容器用鋼的含磷量是如何規定的

？

3.目前國內規范標準對低溫壓力容器和非低溫壓力容器的溫度界限是多少？

4.提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的主要方法？第28頁/共113頁第二章焊接基本知識2.1承壓類特種設備常用的焊接方法2.1.1手工電弧焊1.手工電弧焊的特點手工電弧焊是通過高溫下熔化金屬與熔渣間的冶金反應，還原并凈化焊縫金屬，從而得到優質的焊縫。其特點是：設備簡單、便于操作、適用于室內外各種位置的焊接，可以焊接碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼等各種材料。缺點；生產效率低、勞動強度大、對焊接技術水平要求高。2.手工電弧焊設備a.交流焊機b.旋轉式直流焊機c.硅整流直流焊機第29頁/共113頁

3.焊條的種類

按焊條藥皮熔化后所形成熔渣的酸堿性不同可分為酸性焊條和堿性焊條

（1）酸性焊條的優缺點；

優點：工藝性能良好，成型美觀對銹、油、水份的敏感度不大，抗氣孔能力強，廣泛用于結構焊接。

缺點：焊縫的沖擊韌性較低，抗裂性較差。

（2）堿性焊條（低氫焊條）的優缺點；

優點：抗裂性能良好、焊縫沖擊韌性高、多用于鍋爐，壓力容器和壓力管道的焊接。

缺點：對銹、油、水份敏感容易產生氣孔，電弧穩定性差，深坡口焊接時脫渣性不好，發塵量大。第30頁/共113頁

4.手工電弧焊的焊接規范

焊接規范是影響焊接質量和焊接生產率的各個焊接工藝參數的總和。手工電弧焊的焊接規范包括：焊接電流、電弧電壓、焊條種類和直徑、焊接種類和極性、焊接速度、焊接參數等。

（1）焊接電流

焊接電流是影響焊接質量和生產率的主要因素之一

焊接電流過大會造成咬邊、燒穿、焊瘤等缺陷，過小則容易產生未焊透、夾渣等缺陷。決定焊接電流的主要因素是焊條直徑和焊接位置。

（2）電弧電壓

電弧電壓主要影響焊縫的寬度，電壓越高熔化寬度越大。

（3）焊條直徑

應根據工件的厚度來選擇焊條的直徑。第31頁/共113頁

(4)焊接速度

焊接速度應由焊工根據焊縫尺寸和焊條特性自行掌握，但焊接的速度不應超過每小時10米。

(5)焊接層數

對同一厚度工件而言適當的增加焊接層數可以提高焊接接頭的塑性。

5.手工電弧焊的焊接位置

平焊、立焊、橫焊、仰焊是對接接頭的四種基本焊接方式。對管子環焊縫來說焊接的基本方式有水平轉動、垂直固定、水平固定、450位置。

第32頁/共113頁

2.1.2埋弧自動焊

1.埋弧自動焊的特點

焊接過程中主要的焊接操作都由機械自動完成者，稱作自動焊。自動焊接中，電弧被掩埋在焊劑層下面燃燒并實施焊接，叫埋弧焊。

2.與手工電弧焊相比，埋弧自動焊的優點

（1）外觀光滑美觀、焊接質量良好穩定。

（2）節省材料和電能。

（3）焊接煙霧小，勞動強度低。

2.1.3氬弧焊

氬弧焊是用惰性氣體氬氣作為保護氣體的一種電弧焊接方法。

氬弧焊的優缺點；

優點:（1）適用焊接各種鋼材、有色金屬及合金，焊接質量優良，（2）便于實現全位置自動化焊接。第33頁/共113頁

（3）焊接速度快，熱影響區小，工件變形小

（4)電弧穩定，飛濺少，焊縫致密，成型美觀。

缺點：成本高，設備控制系統復雜，生產效率低，只能用于薄工件。

2.1.4二氧氣體保護焊；2.1.5等離子焊（略）

2.1.6電渣焊

電渣焊是利用電流通過液體溶渣所產生的電阻熱進行焊接的方法。

電渣焊的特點(1)宜在垂直位置焊接（2）適用于大厚度工件（3）渣池對被焊工件有較好的預熱作用（4）焊后必須進行正火和回火熱處理（5）焊縫成型系數調節范圍大。第34頁/共113頁2.2焊接接頭

2.2.1焊接接頭的形式焊接接頭的形式一般由被焊接金屬件的相互結構和位置來決定的，通常的接頭形式有:對接接頭、搭接接頭、角接接頭、T形接頭四種。按每種接頭的形式不同又有不同形式的坡口，焊接坡口形式指兩金屬連接處預先被加工成的結構形式，一般由焊接工藝決定，坡口的形式的選擇要考慮以下因素：1.保證焊透2.充填焊縫部位的金屬要盡量少3.便于施焊，改善勞動條件，對圓筒形構件盡量減少內焊接4.應盡量減少焊接變形量。第35頁/共113頁

2.2.2焊接接頭的組成

焊接接頭包括；焊縫、熔合區和熱影響區三部分。

焊接熱影響區是焊接過程中，材料因受熱的影響而發生金相組織和機械性能變化的區域，熱影響區的寬度與焊接方法、線能量、板厚及焊接工藝有關。

2.2.3焊接接頭的組織和性能

焊接接頭中，焊縫金屬是高溫液態冷卻到常溫固態，在這期間經歷了兩次結晶過程。第一次是由液相轉變成固相，叫一次結晶過程，在固相發生組織轉變叫做二此結晶。

在一次結晶過程中，由于冷卻速度快，焊縫金屬元素來不及擴散，會產生化學成分分布不均勻的現象，這種現象稱為偏析，偏析可能使焊縫力學性能和耐腐蝕性能不均勻，還有可能產生缺陷。熱裂紋的產生與偏析有關。第36頁/共113頁

焊縫金屬的二次結晶的組織和性能與焊縫的化學成分、冷卻速度、及焊后熱處理有關。另外必須指出的是焊縫的余高不能增加整個焊接接頭的強度，因為余高僅僅使焊縫截面增大，為使熔合區和熱影響區增大，相反，由于余高的存在恰好在熔合區和熱影響區部位造成結構的不連續性，從而導致應力集中，使焊接接頭的疲勞強度下降。

2.3焊接應力與變形

焊接應力與變形往往使焊接產品質量下降，焊縫中裂紋的產生與焊接應力有著密切的關系，殘余應力大的部位會發生應力腐蝕和疲勞裂紋。

2.3.1焊接應力和變形的概念第37頁/共113頁

我們所說的焊接應力和變形就是指焊接的殘余內應力和焊接的殘余變形。

1.焊接應力的分類；

（1）熱應力（2）組織應力(3)瞬時應力（4）殘余應力

2.焊接變形的分類

由于焊接接頭型式不同，工件的厚度、焊縫的長度不同，焊縫會出現不同形式的變形，大體可以分為：縱向變形、橫向變形、彎曲變形、角變形等多種形式。

2.3.2焊接變形和應力的形成第38頁/共113頁

焊接變形和應力是由于多種因素同時作用造成的，其中最主要的因素有：焊件上的溫度分布不均勻、熔敷金屬的收縮、焊接接頭金屬組織的轉變及工件剛性約束等。

2.3.3焊接應力的控制措施

焊接件內應力是不可避免的，但是可以根據其產生的機理和規律找出一些措施控制它，使危害減少到最小。控制內應力的主要工藝措施是

1.合理的裝配與焊接順序

2.焊前予熱

2.3.4消除焊接應力的方法；

（1）熱處理發（2）機械發（3）振動發第39頁/共113頁

2.4承壓類特種設備常用鋼材的焊接

2.4.1鋼材的焊接性

1.焊接性的含義

工藝焊接性；指焊接接頭出現裂紋的可能性（抗裂性）

使用焊接性；指焊接接頭在使用中的可靠性（耐熱性、耐腐蝕性、塑性、韌性、硬度等）

2.焊接性的估算

鋼材的焊接性能主要取決鋼材的化學成分，特別是碳對焊接的影響最大，所以在工程上以碳當量進行估算。

3.焊接性試驗

焊接性試驗主要包括以下內容；

(1)焊接接頭的抗熱裂紋能力

第40頁/共113頁

(2)焊接接頭的抗冷裂紋能力

(3)焊接接頭的抗脆性轉變能力

(4)焊接接頭的使用性能（如耐腐蝕性、耐熱性、低溫韌性等)

4.焊接工藝評定

焊接工藝評定是在鋼材焊接性能試驗的基礎上，結合承壓類特種設備特點，技術條件，在制造單位具體條件下進行的焊接工藝驗證試驗，它的作用是評定施焊單位制定的焊接作業指導書是否正確，施焊單位能否焊出合格的產品。第41頁/共113頁

2.4.2控制焊接質量的工藝措施

承壓類特種設備使用最多的是低合金高強鋼，低合金高強鋼的焊接最重要的原則是避免淬硬組織和控制冷裂紋?？刂坪附淤|量的工藝措施的主要內容有；

1.予熱；預熱的溫度一般在50－2500C

之間，預熱溫度與施焊時的環境溫度、鋼種的強度級別、坡口形式、焊接材料的類型，金屬的含氫量有關。

2.焊接能量參數；焊接能量參數是指焊接電流、電弧電壓、焊接速度。

3.多層多道焊

4.緊急后熱

5.焊條烘烤和坡口清潔

第42頁/共113頁

2.4.3低碳鋼的焊接

1.低碳鋼的焊接性

（1）低碳鋼一般塑性較好，沒有淬硬傾向，對焊接加熱和冷卻不敏感，焊縫和熱影響區不容易產生裂紋。

（2）一般焊前不需要預熱

（3）雜質少，偏析很小

（4）但工藝選擇不當，熱影響區的晶粒會長大

（5）可采用交、直流電源，工藝簡單。

2.低碳鋼焊接的工藝措施

低碳鋼焊接一般不需要預熱，焊后也無需進行熱處理。但當厚度特別大時，焊后需要回火處理。在低溫焊接時需要預熱，電渣焊后必須進行正火處理。第43頁/共113頁

2.4.4低合金鋼的焊接

1.低合金鋼的焊接特點

（1）熱影響區的淬硬傾向比較大

（2）容易出現冷裂紋

2.產生冷裂紋的主要原因；

（1）焊縫和熱影響區的氫含量

（2）熱影響區的淬硬程度

（3）焊接接頭的剛度所決定的焊接應力大小第44頁/共113頁

2.4.5奧氏體不銹鋼的焊接

1.奧氏體不銹鋼的焊接性

奧氏體不銹鋼的焊接性較好，焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施，但當焊接工藝選擇不當時，容易出現晶間腐蝕及裂紋。

2.奧氏體不銹鋼的焊接時，防止或減少晶間腐蝕的主要措施；

（1）使焊縫形成雙相組織

（2）嚴格控制含碳量

（3）添加穩定劑

（4）焊后熱處理

（5）采用正確的焊接工藝

3.奧氏體不銹鋼的焊接時，防止產生熱裂紋的主要措施；第45頁/共113頁

(1)在焊縫中加入形成鐵素體的元素(2)減少母材和焊縫的含碳量(3)嚴格控制焊接規范第46頁/共113頁焊接基本知識需要掌握的問題

1.酸性焊條、堿性焊條的優缺點？2.氬弧焊的優缺點？3.電渣焊的主要特點？4.焊接接頭是指哪幾部分？5.控制焊接接頭內應力的主要工藝措施有哪些？6.消除焊接應力的主要方法？7.焊接性試驗主要包括哪些內容？8.低合金鋼焊接中，產生冷裂紋的主要原因？9.奧氏體不銹鋼的焊接時，防止或減少晶間腐蝕的主要措施有哪些？

第47頁/共113頁第二篇承壓類特種設備基本知識特種設備指人們生產和生活中廣泛使用的，發生故障可能危機公眾安全的，受到政府監督管理的設備。在《特種設備安全監察條例》中特種設備分為兩大類：承壓類設備包括鍋爐、壓力容器及壓力管道。機電類特種設備包括電梯、起重機、場（廠）內機動車輛、游樂設施、客運索道。無損檢測技術廣泛地應用予承壓類特種設備的制造、安裝和使用中的檢驗，為了保證特種設備的質量，所以無損檢測人員應當對承壓類特種設備的基本知識有一定的了解，并且對與承壓類特種設備密切相關的法律、法規有所熟悉。第48頁/共113頁第三篇鍋爐的基本知識(開卷）3.1概述3.1.1鍋爐的定義和用途1.鍋爐的定義；鍋爐是指利用各種燃料，電或其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并承載一定壓力的密閉設備。2.用途；為工農業生產、交通運輸、人們生活提供動力和熱能。3.1.2鍋爐的特點；(1)一旦投入使用就要連續運行(2)在承受較高的壓力同時，還要在高溫下工作。(3)受熱面廣泛接觸到煙、火、水等物質，在一定條件下回對鍋爐腐蝕。第49頁/共113頁

(4)各受壓元件承受不同的壓力，而產生相應的應力。

(5)由于各元件的工作溫度不同，熱脹冷縮的程度也不同，產生的附加應力也不同。

3.1.3鍋爐的主要參數

1.容量（輸出功率）2.壓力3.溫度

3.1.4飽和水和水蒸氣性質（略）

3.3鍋爐的結構

3.3.1鍋爐結構的基本要求

總的要求是：安全可靠、高能低耗第50頁/共113頁

3.3.2鍋爐主要受壓元件

1.鍋筒2.鍋殼3.聯箱4.下降管5.受熱面管6.省煤氣7.過熱器8.減溫器9.再熱器10.爐膽11.下腳圈12.爐門圈、喉管、沖天管。

3.3.3鍋爐的安全附件

鍋爐的安全附件包括；安全閥、壓力表、水位計、水位警報器、排污閥等。其中，安全閥、壓力表、水位計通常被人們稱為鍋爐的三大附件。

3.3.4典型的鍋爐結構

1.立式彎水管鍋爐2.快裝水、火管鍋爐3.偏鍋筒快裝水火管鍋爐4.但橫汽包水管鍋爐被第51頁/共113頁

3.4鍋爐的工作過程

3.4.1鍋爐汽水流程系統（略）

3.4.2鍋爐水循環

鍋爐水循環有自然循環和強制循環兩種。

3.5鍋爐的無損檢測要求

鍋爐的無損檢測要遵循以下原則；

1.交叉部位優先檢測

2.高參數、大容量的鍋爐無損檢測要求高（檢測比例、合格級別）

3.不是100﹪檢測而是抽查

4.采用RT、UT并用第52頁/共113頁

5.對封頭和下腳圈的拼縫，應在加工成型后，進行檢測。

6.鍋爐中的重要角焊縫，一般不采用RT檢測，而采用UT檢測。

7.需做熱處理的焊接接頭，無損檢測要在熱處理之后進行。

8.厚度≥70mm的管子，在焊到20mm時要進行100﹪的射線檢測

9.鍋爐定期檢驗時，若宏觀檢查未發現明顯變形時，一般不采取RT或UT檢測，但對重要的角焊縫和主體焊縫可以進行表面檢測。第53頁/共113頁鍋爐基本知識應掌握的問題1.鍋爐的三大安全附件是指哪些附件?2.鍋爐有哪幾種水循環方式？3.簡述鍋爐無損檢測應遵循的原則？第54頁/共113頁第四篇壓力容器基本知識（開卷）4.1概述4.1.1壓力容器的定義和用途從廣義上講，凡承受流體介質壓力的密閉殼體都可以稱作壓力容器?！秹毫θ萜靼踩夹g監察規程》從安全的角度出發，講同時具備以下三個條件的容器稱為壓力容器：1.最高工作壓力大于0.1MPa(不含液體靜壓力）2.內直徑大于0.15m，且容積（V)大于等于0.025m33.盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。第55頁/共113頁4.1.2壓力容器的主要工藝參數壓力容器的工藝參數是進行壓力容器計算和結構設計的主要依據，壓力容器設計的主要工藝參數有壓力、溫度、直徑。1.壓力參數；工作壓力、（操作壓力）最高工作壓力和設計壓力。2.溫度參數；工作溫度（操作溫度）設計溫度3.直徑；壓力容器的直徑系指其內徑。單位用mm表示。第56頁/共113頁4.1.3壓力容器的分類從安全角度出發目前廣泛采用的比較重要的分類方法有三種；1.按壓力容器的安全重要程度分類；(1)第一類壓力容器(2)第二類壓力容器(3)第三類壓力容器2.根據使用情況分類；(1)固定式容器（反應、儲存、交換、分離）(2)移動式容器第57頁/共113頁3.按壓力分類低壓容器(2)中壓容器(3)高壓容器(4)超高壓容器4.1.4我國壓力容器法規和標準1.《壓力容器安全技術監察規程》《壓力容器安全技術監察規程》是壓力容器的基本法規，它以安全為基本出發點，對壓力容器的設計、制造、安裝、檢驗、使用和維修提出了最基本的要求。其權威性要高于JB150《鋼制壓力容器》和任何標準。第58頁/共113頁2.JB150《鋼制壓力容器》該標準是基礎標準，它是壓力容器標準體系中的核心，它包括和引用了很多標準，比如材料標準、產品標準等等。4.2壓力容器的典型結構和特點4.2.1-4.2.4(第、中壓壓力容器的結構、高壓容器的結構、壓力容器的封頭、壓力容器的接管）略。4.2.5壓力容器焊接接頭的分類和設計原則1.焊接接頭的分類按JB150《鋼制壓力容器》焊接接頭分為A、B、C、D四類。第59頁/共113頁

A類接頭；筒體部分的縱向接頭，球形封頭和圓筒連接的環向接頭，各類封頭中的拼焊接頭，嵌入式接管與殼體對接接頭。

B類焊接接頭；筒體部分的環向接頭，錐形封頭小端與接管連接的接頭，長頸法蘭與接管連接的接頭、但已規定的A、C、D類接頭出外。

C類接頭；平蓋、管板與筒體連接的接頭、法蘭連接的接頭、接管連接的接頭內封頭與筒體搭接的接頭，多層包扎容器的板層縱向接頭。

D類接頭；接管、人孔、補強圈與殼體連接的接頭。第60頁/共113頁

2.壓力容器焊接接頭設計的一般原則

（1)不宜采用十字接頭

(2)當B類焊接接頭和封頭和筒體連接的A類接頭壁厚不等時的規定。

(3）對低溫壓力容器和受交變載荷的壓力容器必需采用全焊透的結構。

（4）不應在不銹鋼殼體上直接焊碳鋼支架。

4.3壓力容器的無損檢測

無損檢測在壓力容器制造過程中十分重要，壓力容器制造時使用的無損檢測包括；射線、超聲、磁粉、滲透和渦流檢測。

4.3.1壓力容器鋼板無損檢測要求；

（1）一般要逐張進行檢測

（2）按壓力容器的重要程度，合格級別不同。第61頁/共113頁4.3.2壓力容器用鍛件和無縫鋼管的要求1.根據鍛件的形狀和厚度選擇標準2.根基鍛件的材質選擇標準4.3.3壓力容器焊接接頭的無損檢測1.無損檢測的時機和方法的選擇（1）時機；壓力容器的焊接接頭必須在外觀檢查合格后方可進行檢測，有延遲裂紋傾向的材料應在焊后24小時后進行，有再熱裂紋傾向的材料應在熱處理后再增加一次無損檢測。（2）檢測方法的選擇原則第62頁/共113頁

（1）壓力容器壁厚小于或等于38mm時，其對接接頭應采用射線檢測，由于結構原因不能采用射線檢測時，允許采用可記錄的超聲檢測。

（2）壓力容器壁厚大于38mm時，（或小38mm，但大于20mm且材料的抗拉強度規定的下限值大于540MPa時其對接接頭如采用射線檢測，每條焊縫還應附加局部的超聲檢測，如采用超聲檢測，每條焊縫還應附加局部的射線檢測，附加部位必須包括丁字焊縫。

（3）對角接接頭、T型接頭如果不能做射線或超聲檢測時應做表面檢測。

（4）鐵磁性材料壓力容器表面應優先選用磁粉檢測。第63頁/共113頁4.4在用壓力容器的無損檢測

4.4.1在用壓力容器的無損檢測的一般要求4.2.2在用壓力容器的無損檢測的要求（1）對長度不小于20﹪表面檢測的要求<1>壓力容器材料的抗拉強度δb＞540MPa<2>壓力容器材料用材是Cr-Mo鋼<3>壓力容器有奧氏體不銹鋼堆焊層<4>盛裝介質有應力腐蝕<5>檢驗員認為有懷疑的部位第64頁/共113頁2.對埋藏缺陷進行射線或超聲檢測的要求<1>制造中焊縫經過兩次以上的返修，或使用過程中補焊過的部位<2>檢測時發現表面缺陷，認為需要進行埋藏缺陷檢測的焊縫<3>錯邊量和棱角度有嚴重超標的焊縫<4>使用中出現泄漏的焊縫和兩端延長部位<5>用戶要求和檢驗員認為有必要的部位在用壓力容器焊縫埋藏缺陷的無損檢測方法和抽查數量由檢驗員根據具體情況確定。第65頁/共113頁壓力容器基本知識需要掌握的問題JB150《鋼制壓力容器》對焊接接頭是如何分類的？A類焊縫都包括哪些焊縫？2.壓力容器焊接接頭的無損檢測的時機和檢測方法的選擇原則？3.在用壓力容器的無損檢測時對埋藏缺陷的檢測要求？4.在用壓力容對埋藏缺陷進行檢測時，檢測方法和抽查數量是如何規定的？第66頁/共113頁第五章壓力管道基本知識(開卷）5.1壓力管道的定義和分類5.1.1壓力管道的定義；壓力管道是利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備。5.1.2壓力管道的分類按用途分類；工業管道、共用管道、長輸管道。按充裝介質（流體）分類；可燃流體、有毒流體、劇毒液體，有毒液體、易爆流體等。第67頁/共113頁5.2壓力管道的用途和特點5.2.1壓力管道的用途壓力管道主要用途是輸送介質，長輸管道還有儲存功能，工業管道有熱交換功能5.2.2壓力管道的應用領域5.2.3壓力管道的特點1.種類多，數量大。標準多，設計，制造，安裝、應用管理環節多。2.長細比大，跨越空間大，邊界條件差。3布置方式多樣，現場安裝條件差，工作量大4.材料應用種類多，選用復雜。4失效的模式多樣，失效概率大。6.實施的檢驗難度大第68頁/共113頁5.3壓力管道的組成及結構5.3.1壓力管道的元件壓力管道由多種元件組成，主要有：管子、管件、（彎頭、三通）法蘭、閥門、密封元件等。5.3.2壓力管道的附屬設施；支架、吊架、防腐層等以及各種保護裝置；緊急切斷閥、安全泄壓裝置、測漏裝置、測溫測壓裝置和報警裝置等。第69頁/共113頁5.3.4壓力管道管材1.碳素鋼無縫鋼管2.鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管3.不銹鋼無縫鋼管4復合管和襯里管。5.3.5壓力管道管件簡介（略）5.4壓力管道的無損檢測5.4.1壓力管道檢驗分類和檢驗項目按檢驗的性質分；原材料檢驗，管道元件檢驗，安裝檢驗，在用檢驗。壓力管道檢驗的一般內容：1.外觀檢驗2.焊接接頭的表面質量檢驗3.焊接接頭的內部缺陷檢驗4耐壓試驗和泄漏試驗。第70頁/共113頁5.4.2壓力管道的檢驗標準（略）5.4.3壓力管道無損檢測的基本內容1.對焊接接頭表面質量的要求2.表面無損檢測；對導磁性鋼管選用磁粉檢測，對非導磁性鋼管選用滲透檢測。3.射線檢測和超聲檢測；主要對象是對接接頭和管件的對接接頭。第71頁/共113頁壓力管道基本知識需要掌握的問題1.壓力管道的分類？2.簡述壓力管道的特點？3.壓力管道的一般檢驗都包括哪些內容？第72頁/共113頁第三篇無損檢測基礎知識（閉卷）

第六章無損檢測概論6.1無損檢測的定義和分類無損檢測就是指在不損壞試件的前提下，對試件檢查和測試的方法?，F代無損檢測的定義是；在不損壞試件的前提下，以物理或化學為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構、性質、狀態進行檢查和測試的方法。分類；射線、超聲、磁粉、滲透、渦流和聲發射。第73頁/共113頁6.2無損檢測的目的1.保證產品質量

2.保證使用安全3.改進制造工藝4.降低生產成本6.3無損檢測的應用特點1.無損檢測要與破壞性檢測相配合2.正確選擇無損檢測時機3.正確選擇最適當的無損檢測方法4.綜合應用各種無損檢測方法第74頁/共113頁無損檢測基礎知識需要掌握的問題

1.對鍋爐壓力容器而言，最常用的無損檢測方法有哪些？2.簡述無損檢測的應用特點.第75頁/共113頁第七章缺陷的種類及產生的原因（閉卷)7.1鋼焊縫中常見的缺陷1.外觀缺陷（1）咬邊（2）焊瘤（3）凹坑（4）未焊滿（5）燒穿2.焊縫的內部缺陷（1）氣孔（2）夾渣（3）未熔合（4）未焊透（5）裂紋3.防止產生冷裂紋的措施：a.采用低氫焊條堿性焊條，并在100－1500C下保存。b.提供預熱溫度，采用后熱措施。c.選擇合理的焊接順序，減少焊接變形。第76頁/共113頁d.焊后及時進行消氫處理。7.2鑄件中常見的缺陷及產生的原因1.氣孔2.夾渣3.加砂4.密集氣孔5.冷隔6.縮孔和疏松7.裂紋7.3鍛件中常見的缺陷及產生的原因1.縮孔和縮管2.非金屬夾渣物3.夾砂4.龜裂5.鍛造裂紋6.白點7.4軋材中常見的缺陷及產生的原因（略)第77頁/共113頁7.5使用中常見的缺陷及產生的原因1.疲勞裂紋2.應力腐蝕裂紋3.氫損傷4.晶間腐蝕裂紋5.摩擦腐蝕第78頁/共113頁缺陷的種類及產生的原因需要掌握的問題1.焊縫內部和外部中常見的缺陷有哪些？2.防止產生冷裂紋的主要措施有哪些？第79頁/共113頁第八章射線檢測基礎知識（閉卷）8.1射線照相法的原理8.2射線檢測設備1.X射線機2高能射線探傷設備3.γ射線探傷機8.3射線照相工藝要點1.射線照相基本操作步驟2.照相規范的確定ΔD＝D2－D1＝－0.434μGΔT/(1+n)第80頁/共113頁3.射線照相清晰度射線照相清晰度是指底片上影像輪廓清晰的程度，它是由固有不清晰度和幾何不清晰度兩部分組成。影響固有不清晰度的主要因素有：射線的質、膠片的類型和片屏組合影響幾何不清晰度的主要因素有：焦點尺寸、焦距、工件的厚度第81頁/共113頁4.照相規范選擇應注意的問題（1）透照方式的選擇和K值的控制（2）射線源的選擇（3）透照距離的選擇（4）曝光量的選擇（5）膠片5.像質計像質計是用來檢查射線透照技術和膠片處理質量的。6.對底片質量的要求第82頁/共113頁

(1)底片的黑度靈敏度要符合標準規定

（2）標記齊全，位置擺放正確（3）無影響評定的偽缺陷

8.4射線的安全防護常用的防護方法是；時間防護，距離防護、屏蔽防護。

8.5射線照相法的優點和局限性（1）檢測結果可直接記錄（2）缺陷的定量、定性準確（3）體積型缺陷撿出率高

第83頁/共113頁（4）適于檢測較薄的工件，不適于較厚的工件（5）適于對接焊縫，角焊縫檢測效果差，不適宜板、鍛件（6）有些試件和現場條件無法進行射線檢測（7）對缺陷厚度方向的位置、尺寸確定困難（8）檢測成本高（9）檢測速度慢（10）對人體有危害第84頁/共113頁射線檢測基礎知識應掌握的問題1.影響底片清晰度的主要因素?2.使用像質計的目的？3.射線的安全防護的主要方法?第85頁/共113頁第九章超聲波檢測基礎知識（閉卷）頻率大于20千赫茲的聲波叫做超聲波。在鍋爐壓力容器檢測中，所使用的超聲波的頻率范圍在1－5兆赫之間。目前使用的最多且技術上最成熟的時A顯示脈沖反射超聲探傷法。9.1超聲波的發生及其性質1.超聲波的發生和接收；超聲波是一種機械波，機械波是由機械震動產生的。發生超聲波探傷用的高頻超聲波，用的是壓電換能器，它的材料是鋯鈦酸鉛（探頭的晶片）它可以將電震動轉變成機械震動，也可以將機械震動轉變成電震動。第86頁/共113頁2.超聲波的種類超聲波在介質中傳播有不同的方式，波型不同，震動方式不同，傳播的速度也不同。質點震動的方向與聲波傳播的方向一致，叫做縱波。質點震動的方向與聲波傳播的方向垂直，叫做橫波。此外還有表面波和板波?？v波可以在水中和固體中傳播，而橫波只能在固體中傳播。第87頁/共113頁3.聲速聲波在介質中是以一定的速度進行傳播的，例如在空氣中的聲速為340米/秒，在水中的聲速是1500米/秒，在鋼中縱波的聲速是5900米/秒，橫波聲速是3230米/秒。聲速是由介質的彈性系數、密度以及聲波的種類決定的，而與頻率和晶片無關。4.波長波在一個周期內或者質點完成一次震動所經過的路程稱為波長用λ表示。第88頁/共113頁根據頻率f和波速C的定義三者關系可用下式表達；C=fλ5.超聲場及其特征量充滿超聲波的空間叫做超聲場，描述超聲場的特證量有聲壓、聲強和聲阻抗。（1）聲壓；超聲場中某一點在某一瞬間所具有的壓強P1與沒有超聲波存在同一點的靜態壓強P0之差稱為聲壓用P來表示。(2)聲強；第89頁/共113頁在垂直于超聲波傳播方向上單位面積，單位時間內通過的超聲能量稱為聲強，用Ⅰ表示（3）聲阻抗；把介質密度和聲速的乘積稱為聲阻抗用Z來表示。聲阻抗能直接表示介質的聲學性質。（4）分貝；分貝是用來計算聲壓和聲強的單位。6.界面的反射和透射（1）垂直入射時的反射和透射第90頁/共113頁當超聲波垂直地傳到界面上時，一部分聲波被反射，其余部分就穿過去。這兩部分的比率取決于兩種介質的聲阻抗。計算聲壓反射率R和聲壓透射率D的公式是；

R=Z2-Z1/Z2+Z1D=2Z2/Z2+Z1(2)傾斜時的反射和折射聲波傾斜入射的界面上時,在界面上就會反射和折射.把斜探頭接觸鋼工件時,因為兩者都是固體,所以在鋼中會有縱波和橫波存在。

第91頁/共113頁折射角的計算公式是；Sini1/C1=sinθL/CL2=sinθs/Cs27.指向性；聲束向一個方向輻射的性質，叫做聲波的指向性。指向角θ與波長和晶片直徑有關。8.近場區與遠場區

N=D2/4λ9.超聲波檢測原理（略）第92頁/共113頁9.3試塊1.試塊的作用（1）確定合適的探傷方法（2）確定探傷靈敏度和評價缺陷的大?。?）校驗儀器和測試探頭的性能2.試塊的種類

CSK-ⅠACSK-ⅡACSK-ⅢA9.4超聲波檢測工藝要點1.探傷方法(略）第93頁/共113頁2.A型超聲探傷儀的基本操作要點1.探傷方法的選擇2.時機的選擇3.儀器的選擇4.探傷方向和探傷面的選擇5.頻率的選擇6.晶片的直徑和折射角的選擇7.探傷面的處理8.耦合劑的選擇9.確定檢測靈敏度10.進行粗探和精探11.發出檢測報告第94頁/共113頁9.5超聲檢測的優點和局限性1.面積型缺陷撿出率高，體積型缺陷撿出率低2.適于厚工件，不適于薄工件。3.應用范圍廣4.檢測成本低，速度快，體積小，重量輕。5.定性困難，定量精度不高6.檢測結果無直接見證記錄7.對缺陷的定位較準確8.材質、晶粒對檢測結果有影響。第95頁/共113頁9.工件不規則的外形會影響檢測結果10.對不平或粗糙的表面會影響耦合和掃查。第96頁/共113頁超聲波檢測基礎知識要掌握的問題1.什么是縱波，什么是橫波？2.聲速的指向性與哪些因素有關？3.