第一节 压力容器类别划分
【学习目标】 学习TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，掌握压力容器类别划分原则。学习HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》，了解常见的化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类。
一、压力容器类别划分
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》1.7条款规定：根据危险程度，本规程适用范围内的压力容器划分为三类，以利于进行分类监督管理。
压力容器类别划分与三个因素有关：介质特性（组别）、设计压力（MPa）、容积（L）。压力容器类别划分的意义是有利于压力容器的分类监督和管理，如压力容器设计许可证、压力容器制造许可证等都与压力容器类别有关。
A1 压力容器类别划分
A1.1 介质分组
压力容器的介质分为以下两组：
（1）第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。 （2）第二组介质，除第一组以外的介质。 A1.2 介质危害性
介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。
A1.2.3 介质毒性危害程度和爆炸危害程度的确定
按照HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》确定。 A1.3 压力容器类别划分方法 A1.3.1 基本划分
压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定压力容器类别： （1）第一组介质，压力容器类别的划分见图A-1； （2）第二组介质，压力容器类别的划分见图A-2。 A1.3.2 多腔压力容器类别划分
按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按照该类别进行使用管理。 A1.3.3 同腔多种介质压力容器类别划分
一个压力腔内有多种介质时，按照组别高的介质划分类别。 A1.3.4 介质含量极小的压力容器类别划分
当某一危害性物质在介质中含量极小时，应当根据其危害程度及其含量综合考虑，按照压力容器设计单位决定的介质组别划分类别。
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图A-1 压力容器类别划分图——第一组介质
图A-2 压力容器类别划分图——第二组介质
A1.3.5 特殊情况的类别划分
（1）坐标点位于图A-1或者图A-2的分类线上时，按照较高的类别划分其类别； （2）本规程1.4范围内的压力容器统一划分为第Ι类压力容器。 A2 压力等级划分
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按压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级： （1）低压（代号Ｌ），0.1MPa≤p＜1.6MPa； （2）中压（代号M），1.6MPa≤p＜10.0MPa； （3）高压（代号Ｈ），10.0MPa≤p＜100.0MPa； （4）超高压（代号Ｕ），p≥100.0MPa。 A3 压力容器品种划分
压力容器按照在生产工艺过程中的作用原理，划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。具体划分如下： （1）反应压力容器（代号Ｒ），主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，例如各种反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等； （2）换热压力容器（代号Ｅ），主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，例如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器等； （3）分离压力容器（代号Ｓ），主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等；
（4）储存压力容器（代号Ｃ，其中球罐代号Ｂ），主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种型式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。
二、介质毒性程度的分级和易燃介质的划分
压力容器类别划分需要根据化学介质的特性确定介质组别，以选择压力容器类别划分图。TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，介质毒性危害程度和爆炸危害程度的确定，按照HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》确定。
第二节 设计的一般规定
【学习目标】 学习GB150.1《通用要求》，熟悉压力、温度、厚度、许用应力等相关定义，并参考其他相关标准，掌握和运用这些定义。
一、术语和定义
GB150.1《通用要求》第3章“术语与符号”规定了15个压力容器的术语和定义，其他关于压力容器的术语和定义可以查阅GB/T26929-2011《压力容器术语》。
以下内容摘选自GB150.1《通用要求》第3章“术语与符号”。 3.1 术语和定义
GB/T26929界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 压力 pressure
垂直作用在容器单位表面积上的力。在本标准中，除注明者外，压力均指表压力。 3.1.2 工作压力 operating pressure
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在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 3.1.3 设计压力 design pressure
设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。
3.1.4 计算压力 calculation pressure
在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，包括液柱静压力等附加载荷。 3.1.5 试验压力 test pressure
进行耐压试验或泄漏试验时，容器顶部的压力。
3.1.6 最高允许工作压力 maximum allowable working pressure（MAWP）
在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力。该压力是根据容器各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。
注：当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时，则可以认为该容器的设计压力即是最高允许工作压力。
3.1.7 设计温度 design temperature
容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。 3.1.8 试验温度 test temperature
进行耐压试验或泄漏试验时，容器壳体的金属温度。
3.1.9 最低设计金属温度 minimum design metal temperature
设计时，容器在运行过程中预期的各种可能条件下各元件金属温度的最低值。 3.1.10 计算厚度 required thickness
按本标准相应公式计算得到的厚度。需要时，尚应计入其他载荷（见4.3.2）所需厚度。对于外压元件，系指满足稳定性要求的最小厚度。 3.1.11 设计厚度 design thickness
计算厚度与腐蚀裕量之和。
3.1.12 名义厚度 nominal thickness
设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆整至材料标准规格的厚度。 3.1.13 有效厚度 effective thickness
名义厚度减去腐蚀裕量和材料厚度负偏差。
3.1.14 最小成形厚度 minimum required fabrication thickness
受压元件成形后保证设计要求的最小厚度。
3.1.15 低温容器 low-temperature pressure vessel
设计温度低于-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器；以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。
二、设计的一般规定
1、设计依据
容器设计单位（设计人员）应严格依据用户或设计委托方所提供的容器设计条件进行容器设计，应考虑容器在使用中可能出现的所有失效模式，提出防止失效的措施。容器受压
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元件的强度、刚度和稳定性计算按GB150.3或规范性引用文件的规定。
对于有成功使用经验的承受循环载荷的容器，经设计单位技术负责人批准，可按本标准进行设计，并按JB4732附录C补充疲劳分析和评定，同时满足其相关制造要求。
2、设计载荷
设计时应考虑以下载荷： a）内压、外压或最大压差；
b）液体静压力，当液柱静压力小于设计压力的5%时，可忽略不计； 需要时，还应考虑下列载荷：
c）容器的自重（包括内件和填料等），以及正常工作条件下或耐压实验状态下内装介质的重力载荷；
d）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台的的重力载荷； e）风载荷、地震力、雪载荷；
f）支座、底座圈、支耳及其他型式支承件的反作用力； g）连接管道和其他部件的作用力；
h）温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；
i）冲击载荷，包括压力急剧波动引起的冲击载荷、流体冲击引起的反力等； j）运输或吊装时的作用力。
3、设计压力
① 确定设计压力或计算压力时，应考虑：
a）容器上装有超压泄放装置时，应按GB150.1《通用要求》附录B的规定确定设计压力；
b）对于盛装液化气体的容器，如果具有可靠的保冷设施，在规定的装量系数范围内，设计压力应根据工作条件下容器内介质可能达到的最高金属温度确定；否则按相关法规确定；
c）对于外压容器（例如真空容器、液下容器和埋地容器），确定计算压力时应考虑在正常工作情况下可能出现的最大内外压力差；
d）确定真空容器的壳体厚度时，设计压力按承受外压考虑；当装有安全控制装置（如真空泄放阀）时，设计压力取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的低值；当无安全控制装置时，取0.1MPa；
e）由2个或2个以上压力室组成的容器，如夹套容器，应分别确定各压力室的设计压力；确定公用元件的计算压力时，应考虑相邻室之间的最大压力差。
② HG/T20580-2011《钢制化工容器设计基础规定》是GB150.1《通用要求》的行业性补充标准，在符合GB150.1《通用要求》标准的前提下，对于压力容器载荷、设计压力或计算压力、设计温度、厚度附加量等设计参数的选择，更具有操作性。
表2-5内压容器设计压力选取表中的内容摘选自HG/T20580-2011《钢制化工容器设计基础规定》。
表2-5 内压容器设计压力选取表（摘选自HG/T20580）
类 型
设 计 压 力 5
无安全泄放装置 装有安全阀 装有爆破片 出口管线上装上安全阀 容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时 不低于1.0～1.10倍工作压力 不低于（等于或稍大于）安全阀开启压力（开启压力取1.05～1.10倍工作压力） 取爆破片设计爆破压力加制造范围上限 不低于安全阀开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降 不低于1.0～1.1倍工作压力，且以-0.1MPa外压进行校核。 不低于下面三者中大值： 容器位于泵出口侧，且无安全泄放装置时 （1）泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程； （2）泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程； （3）泵的正常入口压力加关闭扬程（即泵出口全关闭时的扬程）。 容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时 容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时 不低于1.0～1.1倍工作压力，且以-0.1MPa外压进行校核。 不低于压缩机出口压力。 ③ 按GB150.1《通用要求》3.1.3规定，设计压力不低于工作压力。HG/T20580-2011《钢制化工容器设计基础规定》行业推荐标准中，设计压力一般取1.0～1.10倍工作压力。在行业内，设计人员一般都在工作压力的基础上加10%左右的裕量，以保证生产系统压力波动、安全附件失灵等特殊情况下压力容器的安全。
在容器上装有超压泄放装置（安全阀、爆破片等）的情况下，设计压力不能低于超压泄放装置的开启或爆破压力。
4、设计温度
① 设计温度的确定
a）设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于0℃以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。
b）容器各部分在工作状态下的金属温度不同时，可分别设定每部分的设计温度。 c）元件的金属温度通过以下方法确定： ——传热计算求得；
——在已使用的同类容器上测定；
——根据容器内部介质温度并结合外部条件确定。
d）在确定最低设计金属温度时，应当充分考虑在运行过程中，大气环境低温条件对容器壳体金属温度的影响。大气环境低温条件系指历年来月平均最低气温（指当月各天的最低气温值之和除以当月天数）的最低值。
② 设计温度是选用制造压力容器的材料、查取材料许用应力的依据。对于金属材料，随着温度的升高，材料的强度是下降的。
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根据容器内部介质温度并结合外部条件是确定设计温度的常用方法。外部条件是指容器保温隔热情况、容器所处的环境温度等。
5、操作工况
对有不同工况的容器，应按最苛刻的工况设计，必要时还需考虑不同工况的组合，并在图样或相应技术文件中注明各工况操作条件和设计条件下的压力值和温度值。
6、厚度附加量
厚度附加量按式（2-1）确定：
C=C1+C2 (2-1)
① 材料厚度负偏差（C1）
板材或管材的厚度负偏差按材料标准的规定。
② 腐蚀裕量（C2）
为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄，应考虑腐蚀裕量，具体规定如下：
a）对有均匀腐蚀或磨损的元件，应根据预期的容器设计使用年限和介质对金属材料的腐蚀速率（及磨蚀速率）确定腐蚀裕量；
b）容器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量；
c）介质为压缩空气、水蒸气或水的碳素钢或低合金钢制容器，腐蚀裕量不小于1mm。
7、壳体最小厚度
壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度： a）碳素钢、低合金钢制容器，不小于3mm； b）高合金钢制容器，一般应不小于2mm。 8、厚度标注
容器元件的名义厚度和最小成形厚度一般应标注在设计图样上。
三、厚度附加量
1、钢板厚度负偏差（C1）
① GB/T709-2006《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》规定，厚度偏差种类划分为N、A、B、C四类：
N类偏差：正偏差和负偏差相等； A类偏差：按公称厚度规定负偏差； B类偏差：固定负偏差为0.3mm；
C类偏差：固定负偏差为零，按公称厚度规定正偏差。
② GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》和GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》，全部厚度允许偏差按GB/T709-2006规定的B类偏差：
B类偏差：固定负偏差为0.3mm。
③ GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》，厚度大于5mm的热轧厚钢板和厚
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度大于5mm的热轧钢板及钢带，厚度允许负偏差为0.3mm；厚度小于或等于5mm的热轧钢板及钢带，厚度允许负偏差见表2-6。
2、无缝钢管厚度负偏差（C1）
① GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》，热轧（挤压、扩）钢管壁厚允许偏差见表2-7。
② GB9948-2006《石油裂化用无缝钢管》，热轧（挤压）、热扩和冷拔（轧）钢管壁厚允许偏差见表2-8。
③ 其他标准的无缝钢管壁厚允许偏差，略。 3、腐蚀裕量（C2）
石油化工设备的腐蚀裕量见表2-9。
表2-9 石油化工设备的腐蚀裕量（摘选自HG20580） （mm） 腐蚀程度 腐蚀速率（mm/年） 腐蚀裕量（mm） 极轻微腐蚀 ＜0.05 0～1 轻微腐蚀 0.05～0.13 ＞1～3 腐蚀 0.13～0.25 ＞3～5 重腐蚀 ＞0.25 ≥6 四、许用应力
材料的许用应力按GB150.2和相应引用标准选取。
钢材（螺栓材料除外）许用应力的取值见表2-10。 复合钢板的许用应力：
对于覆层与基层结合率达到NB/T47002标准中B2级板以上的复合钢板，在设计计算中，如需计入覆层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按式（2-2）确定：
t[]11[]t22 []12t第三节 焊接接头
【学习目标】 学习GB150.1《通用要求》，掌握焊接接头分类、焊接接头系数、无损检测等相关规定。
一、焊接接头分类
GB150.1《通用要求》第4章4.5条款将容器受压元件之间的焊接接头分为A、B、C、D四类，将非受压元件与受压元件的连接接头定义为E类焊接接头。
1、容器受压元件之间的焊接接头分为A、B、C、D四类，如图2-1所示。
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图2-1 焊接接头分类
a）圆筒部分（包括接管）和锥壳部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头和平封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管或凸缘与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头；
b）壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与壳体或接管连接的接头、平盖或管板与圆筒对接连接的接头以及接管间的对接环向接头，均属B类焊接接头，但已规定为A类的焊接接头除外；
c）球冠形封头、平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体或接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接接头除外；
d）接管（包括人孔圆筒）、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B、C类的焊接接头除外。
2、非受压元件与受压元件的连接接头为E类焊接接头，如图2-1所示。
二、焊接接头系数
焊接是压力容器制造的主要工艺手段，焊缝内部可能存在各种缺陷，如未焊透、未融合、裂纹、夹渣、气孔等，因此在设计过程中引入焊接接头系数，以补偿焊接过程可能出现的焊接缺陷对容器强度的影响。焊接接头系数小于或等于1。
1、焊接接头系数
① 焊接接头系数Ø应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。 ② 钢制压力容器的焊接接头系数规定如下：
a）双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头 1）全部无损检测，取Ø=1.00； 2）局部无损检测，取Ø=0.85。
b）单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）
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1）全部无损检测，取Ø=0.9； 2）局部无损检测，取Ø=0.8。
③ 其他金属材料的焊接接头系数按相应引用标准的规定。 2、焊接接头系数选用参考
三、无损检测
《固定式压力容器安全技术监察规程》第4章“制造”4.5条款对压力容器焊接接头无损检测做出了相应规定。
1、无损检测比例
① 基本比例要求
压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部（100%）和局部（大于或者等于20%）两种。碳钢和低合金钢制低温容器，局部无损检测的比例应当大于或者等于50%。 ② 局部无损的要求
a）局部无损检测的部位由制造单位根据实际情况指定，但是应当包括A、B类焊缝交叉部位以及将被其他元件覆盖的焊缝部分（注）；
注：搪玻璃设备上、下接环与夹套组装焊接接头，以及公称直径小于250mm的接管焊接接头的无损检测要求，按照搪玻璃设备相应的国家标准或者行业标准规定。
b）经过局部无损检测的焊接接头，如果在检测部位发现超标缺陷时，应当在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于250mm的补充检测，如果仍然存在不允许的缺陷，则对该焊接接头进行全部检测。
进行局部无损检测的压力容器，制造单位也应当对未检测部分的质量负责。
2、无损检测的技术要求
① 射线检测技术要求
射线检测应当按照JB/T4730的规定执行，其质量要求和合格级别如下：
a）要求进行全部无损检测的对接接头，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅱ级；
b）要求进行局部无损检测的对接接头，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅲ级；
c）角接接头、T形接头，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别不低于Ⅱ级。 ② 超声检测技术要求
超声检测应当按照JB/T4730的规定执行，其质量要求和合格级别如下：
a）要求进行全部无损检测的对接接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级；
b）要求进行局部无损检测的对接接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别不低于Ⅱ级；
c）角接接头、T形接头，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级； d）采用衍射时差法超声检测的焊接接头，合格级别不低于Ⅱ级。
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第四节 压力试验
【学习目标】 学习GB150.1《通用要求》，掌握压力试验的相关通用要求。学习GB150.4《制造、检验和验收》，掌握压力试验的相关技术要求。
一、耐压试验
压力容器制造完成后必须作压力试验。压力试验的目的是检验容器的整体强度；检查焊缝是否有泄漏，特别是没有经过无损检测的焊缝；检查密封结构是否有泄漏。
压力试验是在超设计压力下进行的，具有一定的危险性，特别是气压试验和气液组合试验的危险程度很大，存在爆炸的可能性，因此气压试验和气液组合试验操作时应有较液压试验更为安全的措施。只有在不适合作液压试验时，才采用气压试验或气液组合试验。
1、耐压试验通用要求
① 耐压试验的种类包括：液压试验、气压试验和组合压力试验。
② 容器制成后应经耐压试验，试验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明。 ③ 耐压试验一般采用液压试验，试验液体按GB150.4或相关标准的要求。
④ 对于不适宜进行液压试验的容器，可采用气压试验或气液组合试验。进行气压试验或气液组合试验的容器应满足GB150.4或相关标准的要求。
⑤ 采用气液组合试验时，试验用液体和气体应分别满足③和④的要求，试验压力按气压试验的规定。
⑥ 外压容器以内压进行耐压试验，试验压力按2-③的规定。
⑦ 对于由2个或2个以上压力室组成的多腔容器，每个压力室的试验压力按其设计压力确定，各压力室分别进行耐压试验。
a）校核公用元件在试验压力下的稳定性；
b）如不能满足稳定要求，则应先进行泄漏检查，合格后进行耐压试验。在进行耐压试验时，相邻压力室内应保持一定压力，以使整个试验过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时刻，各压力室的压力差不超过允许压差，图样上应注明这一要求和允许压差值；
c）如需提高某腔试验压力，应满足3的规定。
2、耐压试验压力
① 耐压试验压力的最低值按②和③的规定，并考虑：
a）对于立式容器采用卧置进行液压试验时，试验压力应计入立置试验时的液柱静压力； b）工作条件下内装介质的液柱静压力大于液压试验的液柱静压力时，应适当考虑相应增加试验压力。
② 内压容器
a）液压试验： pT1.25p[] t[] 11
b）气压试验或气液组合试验： pT1.1p③ 外压容器
[] t[]a）液压试验： pT1.25p b）气压试验或气液组合试验： pT1.1p 3、耐压试验压力校核
如果采用大于②、③所规定的试验压力，在耐压试验前，应校核各受压元件在试验条件下的应力水平，例如对壳体元件应校核最大总体薄膜应力T。
a）液压试验时，T0.9ReL；
b）气压试验或气液组合受压时，T0.8ReL。 式中：
，MPa。 ReL——壳体材料在试验温度下的屈服强度（或0.2%非比例延伸强度）4、耐压试验的免除
不能按上述规定进行耐压试验的容器，设计单位应提出在确保容器安全运行的前提下免
除耐压试验所应采取的安全措施，经设计单位技术负责人批准后在图样上注明。
二、泄漏试验
泄漏试验是耐压试验的补充性试验，主要针对盛装介质毒性程度为极度、高度危害或者不允许有微量泄漏的危险程度高的容器。
1、泄漏试验
① 泄漏试验包括气密性试验以及氨检漏试验、卤素检漏试验和氦检漏试验等。
② 介质毒性程度为极度、高度危害或者不允许有微量泄漏的容器，应在耐压试验合格后进行泄漏试验。
注：介质毒性程度按《固定式压力容器安全技术监察规程》的相关规定确定。
③ 设计单位应当提出容器泄漏试验的方法和技术要求。
④ 需进行泄漏试验时，试验压力、试验介质和相应的检验要求应在图样上和设计文件中注明。
⑤ 气密性试验压力等于设计压力。
三、耐压试验和泄漏试验技术要求 GB150.4第11章“耐压试验和泄漏试验”。
四、《固定容规》相关规定
1、由于结构或者支承原因，不能向压力容器内充灌液体，以及运行条件不允许残留试
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验液体的压力容器，可按照设计图样规定采用气压试验。气压试验时，试验单位的安全管理部门应当派人进行现场监督。
2、气液组合压力试验
对因承重等原因无法注满液体的压力容器，可根据承重能力先注入部分液体，然后注入气体，进行气液组合压力试验。
3、需要进行泄漏试验的条件
耐压试验合格后，对于介质毒性程度为极度、高度危害或者设计上不允许有微量泄漏的压力容器，应当进行泄漏试验。设计图样上要求做气压试验的压力容器，是否需要再做泄漏试验，应当在设计图样上规定。
4、进行气密性试验时，一般应当将安全附件装配齐全。
第五节 压力容器用钢板
【学习目标】 学习GB150.2《材料》，了解压力容器常用钢板种类及适用范围，并能够正确选用压力容器用钢板。
一、碳素钢和低合金钢钢板
GB150.2《材料》标准适用于设计温度不低于-253℃，设计压力不大于35MPa的压力容器。本标准中，压力容器用碳素钢和低合金钢钢板主要引用了以下三个标准：
GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》；
GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》； GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》。
1、GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》
GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》（代替GB713-1997，GB6654-1996），标准中共列入9个牌号的碳素钢、低合金钢钢板，见表2-11。
表2-11 新旧标准牌号对照（GB713）
GB713—2008 Q245R Q345R Q370R 10MnMoNbR 13MnNiMoR 15CrMoR 12CrMoVR 14Cr1MoR 12Cr2Mo1R GB713—1997 20g 16Mng、19Mng 13MnNiCrMoNbg 15Cr1Mog 12Cr1MoVg GB6654—1996 20R 16MnR 15MnMoNbR 18MnMoNbR 13MnNiMoNbR 15CrMoR 2、GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》
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GB3531-2008《低温压力容器用低合金钢钢板》，标准中共列入3个牌号的低合金钢钢板。 本标准适用于制造-20℃～-70℃低温压力容器受压元件厚度6mm～120mm的低合金钢钢板。
低温压力容器用低合金钢钢板适用温度见表2-12。
表2-12 低温压力容器用低合金钢钢板适用温度 （℃）
牌号 16MnDR 15MnNbDR 09MnNiDR ＞6～60 -40 -45 -70 钢板公称厚度（mm） ＞60～120 -30 / 3、GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》
GB19189-2011《压力容器用调质高强度钢板》，标准中共列入了4个牌号的调质高强度钢板，包括：07MnMoVR、07MnNiVDR、07MnNiMoDR、12MnNiVR。
4、碳素钢和低合金钢钢板选用规定
GB150.2《材料》第4章4.1条款对碳素钢和低合金钢钢板选用做出了规定。
① 钢板的标准、使用状态及许用应力按“表1 碳素钢和低合金钢钢板许用应力”的规定。
② 下列碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用： a）用于多层容器内筒的Q245R和Q345R；
b）用于壳体厚度大于36mm的Q245R和Q345R
c）用于其他受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的Q245R和Q345R。 ③ 壳体用钢板（不包括多层容器的层板）应按表2-13的规定逐张进行超声检测，钢板超声检测方法和质量等级按JB/T4730.3的规定。
表2-13 壳体用钢板超声检测要求
④ 用于设计温度高于200℃的Q370R钢板，以及用于设计温度高于300℃的18MnMoNbR、13MnNiMoR和12Cr2Mo1VR钢板，应在设计文件中要求钢板按批进行设计温度下的高温拉伸试验，其屈服强度值参见GB150.2附录B。
⑤ 受压元件用钢板，其使用温度下限按表2-14的规定，其使用温度上限按“表1 碳素钢和低合金钢钢板许用应力”的规定。表2-14中Q245R和Q345R钢板的使用状态还应符合②的规定
对厚度大于100mm的壳体用钢板及其焊接接头，应规定较严格的冲击试验要求，设计单位可选用下列方法：
a）冲击试验温度按最低设计温度，但冲击功指标高于GB150.2表1的规定；
b）冲击试验温度低于最低设计温度，冲击功指标按GB150.2表1的规定；
表2-14 钢板的使用温度下限
5、碳素钢和低合金钢钢板选用参考
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二、高合金钢钢板
GB150.2《材料》标准中引用的高合金钢钢板标准是GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》。
不锈钢以不锈、耐蚀性为主要特征，铬含量至少为10.5%。不锈钢牌号前面的数字代表含碳量的小数位/100，碳含量大于或等于0.04%时（注：低碳不锈钢），以两位小数表示；碳含量不大于0.030%时（注：超低碳不锈钢），以3位小数表示。其它合金含量是以整数位/100表示。为了书写方便，不锈钢牌号可以用统一数字代号表示，
奥氏体不锈钢不仅是耐腐蚀用钢，同时也是高温用钢和低温用钢，但由于成本因素，尽量不用于设计温度小于或等于500℃的耐热用钢，或者设计温度高于-70℃的低温用钢。
1、GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》
GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》，标准中共列入了17个牌号的不锈钢钢板，分为奥氏体型（S1型）、奥氏体-铁素体型（S2型）、铁素体型（S3型），见表2-15。
表2-15 承压设备用不锈钢钢板及钢带牌号近似对照
奥氏体型不锈钢 统一数字代号 S30408 S30403 S30409 S31008 S31608 S31603 S31668 S39042 S31708 S31703 S32168 牌号 06Cr19Ni10 022Cr19Ni10 07Cr19Ni10 06Cr25Ni20 06Cr17Ni12Mo2 022Cr17Ni12Mo2 06Cr17Ni12Mo2Ti 015Cr25Ni26Mo5Cu2 06Cr19Ni13Mo3 022Cr19Ni13Mo3 06Cr18Ni11Ti 旧牌号 0Cr18Ni9 00Cr19Ni10 — 0Cr25Ni20 0Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni12Mo3Ti — 0Cr19Ni13Mo3 00Cr19Ni13Mo3 0Cr18Ni10Ti 奥氏体-铁素体型不锈钢 S21953 S22253 S22053 022Cr19Ni5Mo3Si2N 022Cr22Ni5Mo3N 022Cr23Ni5Mo3N 00Cr18Ni5Mo3Si2 — — 铁素体型不锈钢 S11348 S11972 S11306 06Cr13Al 019Cr19Mo2NbTi 06Cr13 0Cr13Al 00Cr18Mo2 0Cr13 S40500.405 S44400.444 S41008.410S SUS405 SUS444 (SUS410S) S31500 S31803 SUS32205.2205 — SUS329J3L — 美国 S30400.304 S30403.304L S30409.304H S31008.310S S31600.316 S31603.316L S31635.316Ti N08904.904L S31700.317 S31703.317L S32100.321 日本 SUS304 SUS304L SUH304H SUS310S SUS316 SUS316L SUS316Ti — SUS317 SUS317L SUS321 2、高合金钢钢板选用规定
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GB150.2《材料》第4章4.2条款对高合金钢钢板钢板选用做出了规定。
① 钢板的标准、厚度范围及许用应力按“表2 高合金钢钢板许用应力”的规定。 ② GB24511标准中钢板的表面加工类型，热轧产品分为1E级（热轧、热处理、机械除氧化皮）和1D级（热轧、热处理、酸洗），冷轧产品分为2D级（冷轧、热处理、酸洗或除鳞）和2B级（冷轧、热处理、酸洗或除鳞、光亮加工），设计文件中应规定表面加工类型。压力容器中热轧产品一般采用1D级，冷轧产品一般采用2B级。
③ 受压元件用钢板，使用温度下限按下列规定： a）铁素体型钢板为0℃；
b）奥氏体-铁素体型钢板为-20℃；
c）奥氏体型钢板按GB150.2第3章3.7.2规定。
注：3.7.2 奥氏体型钢材的使用温度高于或等于-196℃时，可免做冲击试验。低于-196 ℃～-253℃，由设计文件规定冲击试验要求。
3、高合金钢钢板选用参考
三、复合钢板
GB150.2《材料》标准中引用了NB/T47002.1～NB/T47002.4《压力容器用爆炸焊接复合板》复合钢板标准，该标准包括4种复合钢板：NB/T47002.1《不锈钢-钢复合板》、NB/T 47002.2《镍-钢复合板》、NB/T47002.3《钛-钢复合板》、NB/T47002.4《铜-钢复合板》。
当压力容器采用不锈钢、镍、钛、铜等板材制造时，由于这些板材价格较高，导致压力容器制造成本也很高。另外，镍、钛、铜材质的强度很低，不锈钢材质的强度在黑色金属中也是较低的，因此，对于承受一定压力的容器来说，采用复合钢板制造，可以减小容器壳体厚度、减少不锈钢、镍、钛、铜等板材的使用量，最终降低设备造价。
1、不锈钢-钢复合板
2、镍-钢复合板、钛-钢复合板、铜-钢复合板
第六节 钢管、钢锻件
【学习目标】 学习GB150.2《材料》，了解压力容器常用钢管、钢锻件等标准规定，并能够正确选用钢管、钢锻件。
一、钢管
GB150.2《材料》标准中引用了10个钢管标准，其中：碳素钢和低合金钢钢管标准4个，高合金钢钢管标准6个。
碳素钢和低合金钢钢管标准： GB/T8163《输送流体用无缝钢管》 GB9948《石油裂化用无缝钢管》
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GB5310《高压锅炉用无缝钢管》 GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》 高合金钢钢管标准：
GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》 GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》 GB/T12771《流体输送用不锈钢焊接钢管》
GB/T21832《奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管》 GB/T21833《奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管》 GB/T24593《锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管》 （一）碳素钢和低合金钢钢管 1、碳素钢和低合金钢钢管选用规定
GB150.2《材料》第5章5.1条款对碳素钢和低合金钢钢管选用做出了规定。
① 钢管的标准、使用状态及许用应力按“表2 碳素钢和低合金钢钢管许用应力”的规定。
② GB/T 8163中10、20钢Q345D钢管的使用规定如下： a）不得用于换热管；
b）设计压力不大于4.0MPa；
c）10、20和Q345D钢管的使用温度下限相应为-10℃、0℃和-20℃； d）钢管壁厚不大于10mm；
e）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。 ③ GB9948中各钢号钢管的使用规定如下：
a）换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度；
b）外径不小于70mm,且壁厚不小于6.5mm的10和20钢管，应分别进行-20℃和0℃的冲击试验，3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于31J。1个试样的最低值以及小尺寸试样的冲击功指标按GB150.2第3章3.8.2的规定。10和20钢管的使用温度下限分别为-20℃和0℃。
④ GB6479中各钢号钢管的使用规定如下： a） 钢中含硫量应不大于0.020% ；
b） 换热管应选用冷拔或冷轧钢管，钢管尺寸精度应选用高级精度； c） 外径不小于70mm,且壁厚不小于6.5mm的20和16Mn钢管，，应分别进行0℃和-20℃的冲击试验，3个纵向标准试样的冲击功平均值应分别不小于31J和34J。1个试样的最低值以及小尺寸试样的冲击功指标按3.8.2的规定。20和16Mn钢管的使用温度下限分别为0℃和-20℃。
⑤ GB5310中12CrlMoVG钢管用作换热管时，应选用冷拔或冷轧钢管。
⑥ 使用温度低于-20℃的钢管，其钢号、使用状态和冲击试验温度（即钢管的使用温度下限）按表2-16的规定。表中16Mn钢的化学成分应符合P≤0.025%、S≤0.012%的规定，外径不小于70mm，且壁厚不小于6.5mm的钢管进行-40℃的冲击试验，3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于34J。1个试样的最低值以及小尺寸试样的冲击功指标按GB150.2
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第3章3.8.2的规定。09MnD和09MnNiD钢管的相关规定见GB150.2附录A。
表2-16 低温用钢管的使用温度下限
2、碳素钢和低合金钢钢管选用参考 （二） 高合金钢钢管
GB150.2《材料》第5章5.2条款对高合金钢钢管选用做出了规定。 1、高合金钢钢管选用规定
① 钢管的标准、壁厚范围及许用应力按“表4 高合金钢钢管许用应力”的规定。钢管的交货状态应按表4中相应钢管标准的规定。
② GB/T14976中的钢管不得用于换热管。
③ GB/T21833中的钢管如用于换热管时，应选用冷拔或冷轧钢管，钢管的尺寸精度应选用高级精度。
④ GB/T12771中Ⅰ类～Ⅳ类钢管允许使用，但不得用于换热管，图样上应注明所选用的钢管类别。Ⅰ类钢管的许用应力可选用GB/T14976中相应钢号无缝钢管的许用应力。Ⅲ类和Ⅳ类钢管使用规定如下：
a）设计压力小于10.0MPa；
b）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。 ⑤ GB/T24593中的钢管使用规定如下：
a）钢管应逐根进行涡流检测，对比样管人工缺陷应符合GB/T7735中验收等级B的规定；
b）设计压力小于10.0MPa；
c）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。
⑥ GB/T21832中的Ⅰ类和Ⅱ类钢管允许使用，但不得用于换热管。图样上应注明所选用的钢管类别。Ⅰ类钢管的许用应力可选用GB/T21833中相应钢号无缝钢管的许用应力。
⑦ GB/T21832中的Ⅵ类钢管仅用于换热管。图样上应注明钢管类别（Ⅵ类）。钢管的外径允许偏差应按高级精度交货。该类钢管的使用规定如下：
a）钢管应逐根进行涡流检测，对比样管人工缺陷应符合GB/T7735中验收等级B的规定；
b）设计压力小于10.0MPa；
c）不得用于毒性程度为极度或高度危害的介质。 ⑧ 钢管的使用温度下限应按下列规定：
a）GB/T21832和GB/T21833各钢号钢管为-20℃；
b）GB13296、GB/T14976、GB/T12771和GB/T24593各钢号钢管按GB150.2第3章3.7.2的规定。
注：3.7.2条款见第五节。
2、高合金钢钢管选用参考
二、 钢锻件
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GB150.2《材料》标准中引用了3个钢锻件标准，包括： NB/T47008《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》； NB/T47009《低温承压设备用低合金钢锻件》； NB/T47010《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》。
压力容器有一部分零部件是采用钢锻件制造，如带颈管法兰、带颈压力容器法兰、带凸肩与圆筒对焊的换热器管板、厚度大于60mm的换热器管板、嵌入式接管、高压厚壁容器的筒体端部、紧缩口封头等等。钢锻件具有组织致密、内部缺陷少、各方向力学性能接近、适宜较复杂的成形等特点。
1、碳素钢和低合金钢钢锻件
GB150.2《材料》第6章6.1条款对高合金钢钢管选用做出了规定。 ① 钢锻件的标准、使用状态及许用应力按“表5 碳素钢和低合金钢锻件许用应力” 的规定。
② 20MnNiMo、12Cr2Mo1V和12Cr3Mo1V钢锻件以及NB/T47009中所有低温用钢锻件，均应由经炉外精炼的钢锻制而成。
③ 钢锻件的级别由设计文件确定，并应在图样上注明（在钢号后附上级别符号，如16MnⅡ、09MnNiDⅢ）。下列钢锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级：
a）用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件； b）公称厚度大于300mm的低合金钢锻件；
c）标准抗拉强度下限值等于或大于540MPa且公称厚度大于200mm的低合金钢锻件； d）使用温度低于-20℃且公称厚度大于200mm的低温用钢锻件。 ④ 用于设计温度高于300℃的20MnMoNb、20MnNiMo、12Cr2Mo1V和12Cr3Mo1V Ⅲ级或Ⅳ级钢锻件，设计文件中应规定钢锻件按批（Ⅲ级）或逐件（Ⅳ级）进行设计温度下的高温拉伸试验，其屈服强度值参见附录B。
⑤ 用于抗回火脆化要求的12Cr2Mo1、12Cr2Mo1V和12Cr3Mo1V钢锻件，技术文件中应注明其化学成分和力学性能的特殊要求。
⑥ 钢锻件的使用温度下限应按表2-17规定：
表2-17 钢锻件的使用温度下限
2、高合金钢钢锻件
GB150.2《材料》第6章6.2条款对高合金钢钢管选用做出了规定。 ① 钢锻件的标准、公称厚度范围及许用应力按“表6 高合金钢锻件许用应力”的规定。 钢锻件的交货状态应按NB/T47010的规定。
② 高合金钢钢锻件均应由经炉外精炼的钢锻制而成。
③ 钢锻件的级别由设计文件规定，并应在图样上注明（在钢号后附上级别符号，如S30408Ⅱ）。用作容器筒体和封头的筒形、环形、碗形锻件应选用Ⅲ级或Ⅳ级。
④ 钢锻件的使用温度下限应按下列规定： a）铁素体型S11306钢锻件为0℃；
b）奥氏体-铁素体型S21953、S22253和S22053钢锻件为-20℃； c）奥氏体型钢锻件按GB150.2第3章3.7.2的规定。
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注：3.7.2条款见第五节。
三、锻件级别
NB/T47008《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》标准中，锻件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，每个级别的检验项目按表2-18的规定。
NB/T47009《低温承压设备用低合金钢锻件》标准中，锻件分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个级别，每个级别的检验项目按表2-19的规定。
NB/T47008《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》标准中，锻件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，每个级别的检验项目按表2-20的规定。
压力容器选用锻件一般以Ⅱ级为主，Ⅱ级锻件要求每批次抽检一件做拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2）实验。Ⅲ、Ⅳ锻件要求在Ⅱ级的基础上，逐件做超声检验。
表2-18 锻件检验项目（NB/T47008）
锻件级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 检验项目 硬度（HBW） 拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2） 拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2） 超声检验 Ⅳ 拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2） 超声检验 表2-19 锻件检验项目（NB/T47009）
锻件级别 Ⅱ Ⅲ 检验项目 拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2） 拉伸和冲击（Rm、ReL、A、KV2） 超声检验 Ⅳ 拉伸和冲击（Rm、Rel、A、KV2） 超声检验 表2-20 锻件检验项目（NB/T47010）
锻件级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 检验项目 硬度（HBW） 拉伸和冲击（Rm、RP0.2、A） 拉伸和冲击（Rm、RP0.2、A） 超声检验 Ⅳ 拉伸和冲击（Rm、RP0.2、A） 超声检验 检验数量 逐件检验 同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件 逐件检验 逐件检验 逐件检验 20 检验数量 同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件 逐件检验 逐件检验 逐件检验 检验数量 逐件检验 同冶炼炉号、同炉热处理的锻件组成一批，每批抽检一件 逐件检验 逐件检验 逐件检验
第七节 钢制压力容器焊接规程
【学习目标】 学习NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》，掌握相同钢号钢材焊接材料的选用，掌握不同钢号钢材焊接材料的选用。
一、NB/T47015《压力容器焊接规程》标准简介
NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》标准规定了钢制、铝制、钛制、铜制、镍制和复合金属制压力容器焊接的基本要求。标准适用于气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、气电立焊和螺柱焊焊接的压力容器。不适用于气瓶。
二、钢制压力容器焊接材料选用
1、焊接材料选用原则
焊接材料包括焊条、焊丝、焊带、焊剂、气体、电极和衬垫等。
焊接材料选用原则：
a）焊缝金属的力学性能应高于或等于母材规定的限值，当需要时，其他性能也不应低于母材相应要求；或力学性能和其他性能满足设计文件规定的技术要求；
b）合适的焊接材料与合理的焊接工艺相配合，以保证焊接接头性能在经历制造工艺过程后，还满足设计文件规定和服役要求；
c）制造（安装）单位应掌握焊接材料的焊接性能，用于压力容器的焊接材料应有焊接试验或实践基础。
压力容器用焊接材料应符合NB/T47018的规定。
焊接材料应用产品质量证明书，并符合相应标准的规定。使用单位应根据质量管理体系规定按相关 验收或复验，合格后方准使用。
2、相同钢号相焊的焊接材料选用原则
（1）碳素钢相同钢号相焊
选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。
（2）耐热型低合金钢相同钢号相焊 a）选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件；
b）焊缝金属中的Cr、Mo含量与母材规定相当，或符合设计文件规定的技术条件。 （3）低温型低合金钢相同钢号相焊
选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，或符合设计文件规定的技术条件。
（4）高合金钢相同钢号相焊
选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，当需要时，其耐腐蚀性能不应低于母材相应要求，或力学性能和耐腐蚀性能符合设计文件规定的技术条件。
（5）用生成奥氏体焊缝金属的焊接材料焊接非奥氏体母材时，应慎重考虑母材与焊缝
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金属膨胀系数不同而产生的应力作用。
常用钢号推荐选用的焊接材料（摘选）见表2-21。
表2-21 常用钢号推荐选用的焊接材料（摘选）
3、不同钢号钢材相焊的焊接材料选用原则
（1）不同强度等级钢号的碳素钢、低合金钢钢材之间相焊，选用焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度高于或等于强度较低一侧母材抗拉强度下限值，且不超过强度较高一侧母材标准规定的上限值。
（2）奥氏体高合金钢与碳素钢、低合金钢之间相焊，选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能。当设计温度不超过370℃时，采用铬、镍含量保证焊缝金属为奥氏体的不锈钢焊接材料；当设计温度高于370℃时，宜采用镍基焊接材料。
（3）不锈钢复合钢基层相焊，选用焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值；覆层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐蚀性能，当有力学性能要求时，还应保证力学性能。覆层焊缝与基层焊缝以及覆层焊缝与基层钢材的交界处宜采用过渡焊缝。
不同钢号相焊时，钢号分类分组见表2-22。
不同类别、组别相焊推荐选用的焊接材料见表2-23。
表2-22 钢号分类分组表
表2-23 不同类别、组别相焊推荐选用的焊接材料表（摘选）
三、钢制压力容器焊接技术要求
1、焊前准备
（1）高合金钢制压力容器场地应与其他类别材料分开，地面应铺置放划伤垫。 （2）坡口准备
a）制备坡口可采用冷加工法或热加工法。采用热加工方法制备坡口，需用冷加工法去除影响焊接质量的表面层。
b）焊接坡口表面应保持平整，不应有裂纹、分层、夹杂物等缺陷。 （3）组对定位
a）组对定位过程中要注意保护不锈钢和有色金属表面，防止发生机械损伤。 b）组对定位后，坡口间隙、错边量、棱角度等应符合图样规定或施工要求。 c）避免强力组装，定位焊缝长度及间距应符合焊接工艺文件的要求。 d）焊接接头拘束度大时，宜采用抗裂性能更好的焊材施焊。
e）定位焊缝不得有裂纹，否则应清除重焊。如存在气孔、夹渣时亦应去除。 f）融入永久焊缝内部的定位焊缝两端应便于接弧，否则应予修整。
2、施焊
（1）应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧。纵焊缝应在引出板上收弧，弧坑应填满。
（2）防止地线、电缆线、焊钳等与焊件打弧。
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（3）电弧擦伤处需经修磨，使其均匀过渡到母材表面，修磨的深度应不大于该部位母材厚度δs的5%，且不大于2mm，否则应进行补焊。
（4）对有冲击试验要求的焊件应控制线能量，每条焊道的线能量都不超过评定合格的限值。
（5）焊接管子、管件时，一般应采用多层焊，各焊道的接头应尽量错开。 （6）角焊缝的根部应保证焊透。
（7）多道焊或多层焊时，应注意道间和层间清理，将焊缝表面融渣、有害氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。
（8）双面焊应清理焊根，显露出正面打底的焊缝金属。对于机动焊和自动焊，若经试验确认能保证焊透及焊接质量，亦可不作清根处理。
（9）接弧处应保证焊透与融合。
（10）施焊过程中应控制道间温度不超过规定的范围。当焊件规定预热时，应控制道间温度不低于预热温度。
（11）每条焊缝宜一次焊完。当中断焊接时，对冷裂纹敏感的焊件应及时采取保温、后热或缓冷等措施。重新施焊时，仍需按原规定预热。
（12）可锤击的钢质焊缝金属和热影响区，采用锤击消除接头残余应力时，打底层焊缝和盖面层焊缝不宜锤击。
（13）引弧板、引出板、产品焊接试件不应锤击拆除。
四、相关标准简介
NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》、NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》、NB/T47016-2011《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》是关于压力容器焊接的三个重要标准。
NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》，是为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而制定的标准。焊接工艺评定是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。此内容在本书中没有涉及。
NB/T47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》，该标准规定了承压设备产品焊接试件准备、试样制备、检验方法和合格指标，适用于钢制、铝制、钛制、铜制和镍制承压设备产品焊接试件的力学性能和弯曲性能检验。此内容在本书中没有涉及。
第八节 无损检测
【学习目标】 学习JB/T4730.1～4730.6-2005《承压设备无损检测》，掌握无损检测基本知识和基本规定，特别了解射线检测的相关规定。
一、JB/T4730《承压设备无损检测》标准简介
JB/T4730标准规定了射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测五种无损检测方法的一般要求和使用原则。本标准适用于在制和在用金属材料制承压设备的无损检测。
JB/T4730.1～4730.6-2005《承压设备无损检测》分为六个部分： ——第一部分 JB/T4730.1-2005 《通用要求》
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——第二部分 JB/T4730.2-2005 《射线检测》 ——第三部分 JB/T4730.3-2005 《超声检测》 ——第四部分 JB/T4730.4-2005 《磁粉检测》 ——第五部分 JB/T4730.5-2005 《渗透检测》 ——第六部分 JB/T4730.6-2005 《涡流检测》 1、无损检测使用原则
① 应根据受检承压设备的材质、结构、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和方向，选择适宜的无损检测方法。
② 射线和超声检测主要用于承压设备的内部缺陷的检测；磁粉检测主要用于铁磁性材料制承压设备的表面和近表面缺陷的检测；渗透检测主要用于非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备的表面开口缺陷的检测；涡流检测主要用于导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷的检测。
③ 铁磁性材料表面检测时，宜采用磁粉检测。
④ 当采用两种或两种以上的检测方法对采用设备的同一部位进行检测时，应按各自的方法评定级别。
⑤ 采用同种检测方法按不同检测工艺进行检测时，如果检测结果不一致，应以危险度大的评定级别为准。
2、不同射线源检测的厚度范围
射线检测的穿透厚度，主要由射线能量确定，参见表2-24。
表2-24 不同射线源检测的厚度范围
3、无损检测记录和报告
检测记录和报告应准确、完整，并经相应责任人员签字认可。检测记录和报告等保存期不得少于7年。7年后，若用户需要可转交用户保管。
4、释义
① 承压设备的含义：国务院颁布的《特种设备安全监察条例》将锅炉、压力容器及压力管道等通称为承压类特种设备。
② 在一些技术文件中，检测方法采用了英语缩写形式:
RT-射线检测；UT-超声检测；MT-磁粉检测；PT-渗透检测；ET-涡流检测。
二、JB/T4730.2《射线检测》标准简介
1、标准适用范围
JB/T4730.2-2005《射线检测》规定了承压设备金属材料受压元件的熔化焊对接接头的X射线和γ射线检测技术和质量分级要求。
该标准适用于承压设备受压元件的制造、安装、在用检测中对接焊接接头的射线检测。用于制作焊接接头的金属材料包括碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镍及镍合金。
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该标准规定的射线检测技术分为三级：A级——低灵敏度技术；AB级——中灵敏度技术；B级——高灵敏度技术。
承压设备的有关支承件和结构件的对接焊接接头的射线检测，也可参照使用。
2、钢制承压设备熔化焊对接焊接接头射线检测质量分级
（1）表面缺陷
对接焊接接头的表面缺陷有咬边、凹坑、沟槽等。射线检测时，表面缺陷将直接反映在底片上，往往掩盖了对接焊接接头内的缺陷使之漏检，或是形成伪缺陷，给缺陷的评定、分级和返修带来很大困难。因此，压力容器的焊接接头应当经过形状、尺寸及外观检查合格后再进行无损检测。
（2）内部缺陷
对接焊接接头的内部缺陷有裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣、夹钨等。其中：长宽比不大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷称为圆形缺陷；长宽比大于3的气孔、夹渣和夹钨等缺陷称为条形缺陷。
JB/T4730.2-2005《射线检测》将对接焊接接头中的缺陷按性质分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷和圆形缺陷共五类。
（3）根据对接接头中存在的缺陷性质、数量和密集程度，其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。
① Ⅰ级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷。 ② Ⅱ级和Ⅲ级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合和未焊透。 ③ 对接接头中缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。
④ 当各类缺陷评定的质量级别不同时，以质量最差的级别作为对接焊接接头的质量级别。
3、像质计
像质计是控制射线透照质量必不可少的工具，底片影像质量采用线型像质计测定。 像质计的材料、材料代号和不同材料的像质计适用的工件材料范围应符合表2-25的规定。
表2-25 不同材料的像质计适用的材料范围
4、表面要求和射线检测时机
在射线检测之前，对接焊接接头的表面应经外观检测并合格。表面的不规则状态在底片上的影像不得掩盖或干扰缺陷影像，否则应对表面作适当修整。
除非另有规定，射线检测应在焊后进行。对有延迟裂纹倾向的材料，至少应在焊接完成24h后进行射线检测。
5、透照布置
① 透照方式
应根据工件特点和技术条件的要求选择适宜的透照方式。在可以实施的情况下应选用单壁透照方式。在单壁透照不能实现时才允许采用双壁透照方式。
② 透照方向
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透照时射线束中心一般应垂直指向透照中心，需要时也可以选用有利于发现缺陷的方向透照。
透照厚度比K
透照厚度比K是指一次透照长度范围内射线束穿过母材的最大厚度与最小厚度之比。允许的透照厚度比K见表2-26。
表2-26 允许的透照厚度比K
④ 一次透照长度
一次透照长度应以透照厚度比K进行控制。不同级别射线检测技术和不同类型对接焊接接头的透照厚度比应符合表2-25的规定。整条环向对接焊接接头所需的透照次数可参照附录D（JB/T4730.2附录D）的曲线图确定。
⑤ 释义
射线一次透照长度（裂纹射线检测灵敏度）直接影响着裂纹的检出率，JB/T4730标准规定了透照厚度比K值（与德国标准相当），实际上也就规定了有效透照区。美国军标则直接对裂纹检验角进行规定，照射角应不大于10°。日本工业标准直接规定有效透照区长度L3与焦距L1之间的关系。
6、典型透照方式
下图中d表示射线源，F表示焦距，b表示工件至胶片的距离，f表示射线源至工件的距离，T表示公称厚度，D0表示管子外径。
7、小管径环向对接焊接接头的透照布置
① 小管径是指外直径D0小于或等于100mm的管子。
小管径采用双壁双影透照布置，当同时满足下列两条件时应采用倾斜透照方式椭圆成像：
a）T（壁厚）≤8mm； b）g（焊缝宽度）≤D0/4。 椭圆成像时（见图2-8），应控制影像的开口宽度（上下焊缝投影最大间距）在1倍焊缝宽度左右。
不满足上述条件或成像有困难时可采用垂直透照方式重叠成像。 ② 小管径环向对接接头的透照次数
小管径环向对接焊接接头100%检测的透照次数：采用倾斜透照椭圆成像时，当T/D0≤0.12时，相隔90°透照2次。当T/D0＞0.12时，相隔120°或60°透照3次。垂直透照重叠成像时，一般相隔120°或60°透照3次。
由于结构原因不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或重叠成像方式透照一次。鉴于透照一次不能实现焊缝全长的100%检测，此时应采用有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。
三、无损检测人员资质
国家质量监督检验检疫总局颁布的248号文（2003）《特种设备无损检测人员考核与监
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督管理规则》规定：
Ⅰ级无损检测人员可在Ⅱ、Ⅲ级人员的指导下进行无损检测操作、记录检测数据、整理检验资料。
Ⅱ级无损检测人员可编制一般的无损检测程序，按照无损检测工艺规程或在Ⅲ级人员的指导下编写工艺卡，并按无损检测工艺独立进行检测操作，评定检测结果，签发检测报告。
Ⅲ级无损检测人员可根据标准编制无损检测工艺，审核或签发检测报告，协调Ⅱ级人员对检测结论的技术争议。
综合练习1 综合练习2 第九节 综合练习
填写教学设计项目一“100m3（DN3000）C5原料罐”设计数据表 填写教学设计项目二“DN325分汽缸”设计数据表
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