压力容器制造工艺流程

2007年4月，**公司因取《压力容器制造许可证》，需试制一台压力容器。公司决定试制一台自用的储气罐，规格Φ1000×2418×10，设计压力1.78MPa，设计温度40℃，属二类压力容器。通过该压力容器的试制，对压力容器的制造工艺流程有了更深的了解。工艺流程：下料——成型——焊接——无损检测——组对、焊接——无损检测——热处理——耐压实验一、选材及下料（一）压力容器的选材原理1．具有足够的强度，塑性，韧性和稳定性。2．具有良好的冷热加工性和焊接性能。3．在有腐蚀性介质的设备必须有良好的耐蚀性和抗氢性。4．在高温状态使用的设备要有良好的热稳定性。5．在低温状态下使用的设备要考虑有良好的韧性。（二）压力容器材料的种类1．碳钢，低合金钢2．不锈钢3．特殊材料：①复合材料（16MnR+316L）②刚镍合金③超级双向不锈钢④哈氏合金（NiMo:78%20%合金）（三）常用材料常用复合材料：16MnR+0Gr18Ni9A：按形状分：钢板、棒料、管状、铸件、锻件B：按成分分：碳素钢：20号钢20RQ235低合金钢：16MnR、16MnDR、09MnNiDR、15CrMoR、16Mn锻件、20MnMo锻件高合金钢：0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti尿素级材料：X2CrNiMo18.143mol（尿素合成塔中使用，有较高耐腐蚀性）二、下料工具与下料要求（一）下料工具及试用范围：1、气割：碳钢2、等离子切割：合金钢、不锈钢3、剪扳机：＆≤8㎜L≤2500㎜切边为直边4、锯管机：接管5、滚板机：三辊（二）椭圆度要求：内压容器：椭圆度≤1%D；且≤25㎜换热器：DN≤1200㎜椭圆度≤0.5%DN且≤5㎜DN﹥1200㎜椭圆度≤0.5%DN且≤7㎜塔器：DN（500，1000）（1000，2000）（2000，4000）（4000，+∞）椭圆度±5㎜±10㎜±15㎜±20㎜多层包扎内筒：椭圆度≤0.5%D，且≤6㎜（三）错边量要求：见下表（四）直线度要求：一般容器：L≤30000㎜直线度≤L/1000㎜L﹥30000㎜直线度按塔器塔器：L≤15000㎜直线度≤L/1000㎜L﹥15000㎜直线度≤0.5L/1000+8㎜换热器：L≤6000㎜直线度≤L/1000且≤4.5㎜L﹥6000㎜直线度≤L/1000且≤8㎜三、焊接（一）焊前准备与焊接环境1、焊条、焊剂及其他焊接材料的贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于60%。2、当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：A）手工焊时风速大于10m/sB）气体保护焊时风速大于2m/sC）相对湿度大于90%D）雨、雪环境（二）焊接工艺1、容器施焊前的焊接工艺评定，按JB4708进行2、A、B类焊接焊缝的余高不得超过GB150的有关规定3、焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物（三）焊缝返修1、焊逢的同一部位的返修次数不宜超过两次。如超过两次，返修前均应经制造单位技术总负责人批准，返修次数、部位和返修情况应记入容器的质量证明书。2、要求焊后热处理的容器，一般应在热处理前进行返修。如在热处理后返修时，补焊后应做必要的热处理四、无损探伤（一）理论1．定义：借用于现今的手段和一起在不损坏和破坏材料机器及其结构的情况下对它们的化学性质、机械性能以及内部结构进行检测。2．目的：①确保工件和设备的质量，保证设备的正常运行。射线：RT超声波UT（焊缝、锻件）磁粉MT（检查铁磁性表面）渗透PT（表面开口缺陷）②改善制造工艺③降低成本④提高设备的可靠性3.应用特点：①无损检测要与破坏性试验相结合。②正确的选用最适当的无损检测。③正确使用无损检测的时机④综合应用各种无损检测方法4.应用范围：①组合件的内部结构或内部组成的检查，不破坏对象，利用射线检查内部情况。②材料，铸、锻件和焊缝间检查。③材料和机械的质量检测。④表面测厚5.焊缝缺陷：①裂纹：有冶金因素和应力因素或者是由组织因素和致脆因素、氢等的综合作用所引起的局部断裂。②气孔：焊接过程中溶入液体金属的气体在金属凝固结晶时来不及逸出而留在焊缝内形成的空纹。③夹渣：焊接过程中，溶池内冶金反应所生成的非金属夹杂物，由于各种原因来不及浮出表面而留在焊缝内。④未焊透：是焊缝金属与母材或焊缝金属之间未被热源熔化而留下来的局部空隙。⑤夹钨（二）射线照相探伤法1.X射线2.γ射线Ir19274天＜100mmCo605.3年＜200mm射线性质：①都是电磁波②具有两重性：波动性、粒子性射线特性：①不可见②直线传播，有衍射，绕射能穿透物质，使物质电离，能使胶片感光，也能使增感材料产生荧光，伤害有生命的细胞。防护学：①时间②距离③躲避（三）超声波探伤法利用超声波在组件中的传播，经反射接收后根回波判断是否有缺陷的方法。（四）MT磁粉探伤：①操作简单，直观。②铁磁性材料（表面和内表面）首先MT③检测缺陷位置和表面长度而不能确定深度。特点：检查静表面缺陷（五）PT渗透涂上渗透液→进入毛细管→清洗→回渗检测：开口缺陷，表面光洁度五、压力容器的热处理：（一）正火①目的：细化晶粒，提高母材及常化处理焊缝的综合机械性能，消除冷作硬化，便于切削加工。②方法：把要正火的零件放入加热炉中加热到一定温度按每毫米1.5分～2.5分保温出炉空冷，风冷或雾冷。③应用：16MnR高温保温时间过长，使奥氏体晶粒大（正火）35﹟锻件（正火）封头，筒体（正火）（二）调质处理：①目的：提高零件的综合机械性能。②方法：淬火+高温回火（500℃以上）。得到索氏体。③应用：封头，筒体，法兰，管板等。20MnMo20MnMoNb13MnNiMoNb900℃～950℃2分～3.5分/mm水冷+空冷。螺栓螺母：①35CrMoA25Cr2MoVA35CrMoVA②30Mn40Mn35CrMoA硬度HB=187～229用亚温淬火。（三）固溶处理：（针对奥氏体不锈钢）即在室温条件下保留奥氏体。①目的：将零件加热使碳化物溶到奥氏体中，再以足够快的冷却速度将碳化物固定在奥氏体中。具有最低的强度、最高塑性、最好的耐蚀性。②应用：封头③方法：加热到1000℃～1150℃，以2分到4分/㎜保温后快冷，然后水冷，再进行空冷。（四）焊后热处理：（消除应力，退火）PWHT一般热处理：SRISR①目的：A.改善焊接接头及热影响区的组织和性能。B.消除焊接和冷作硬化的应力。C.防止产生焊接裂纹。②方法：A.优先采用炉内整体消除应力方法（另一法：把容器视为加热炉，在设备内部加热外壳保温）99版压力容器规则：（高压容器、中压反应器、储存容器、石油液化器储罐）不能用内部加热法。B.分段热处理：一端在炉内，采取适当保温措施以防有害的温度梯度（重复加热的长度≥1.5m）Φ3.6m加氢反应器，长26mC.对环缝进行局部消除应力处理→加热宽度：焊缝中心线每侧2倍板厚。③焊后热处理工艺：A.炉温400℃以下装炉B.升温速率5000℃/T（有效厚度）/h且≤200℃/hC.保温时间T≤50mm，25mm/hT＞50mm保温时间=（150+T）/100（h）D.降温速率：400℃以上，6500/T℃/h且≤260℃/h④压力容器焊后热处理的注意事项（1）容器整体消应力处理须在整体制造完经检验合格后，水压试验之前进行。（2）严禁火焰直射工作产生过热或过烧。（3）产品试板（含母材试板）挂片试样等应与容器同炉PWHT六、压力试验和气密性试验（一）压力试验压力试验按试验介质不同分为液压试验及气压试验。1、液压试验液压实验一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其他液体。试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制压力容器用水进行液压试验后应将水渍清楚干净。当无法达到这一要求时，应控制水的氯离子含量不超过25mg/L。液压试验方法：a）试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽。试验过程中，应保持容器观察表面的干燥；b）试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长时间对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验；c）对于夹套容器，先进行内筒液压试验，合格后再焊夹套，然后进行夹套内的液压试验；d）液压试验完毕后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。2、气压试验气压试验应有安全措施。该安全措施需经试验单位技术总负责人批准，并经本单位安全部门监督检查。试验所用气体为干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。气压试验时压力应缓慢上升，至规定试验压力的10%，且不超过0.05MPa时，保压5min，然后对所有焊接接头和连接部位进行初次泄漏检查，如有泄漏，修补后重新试验。初次泄漏检查合格后，再继续缓慢升压至规定试验压力的50%，其后按每级为规定压力的10%的级差逐级增至规定试验压力。保压10min后将压力降至规定试验压力的87%，并保持足够长的时间后再次进行泄漏检查。如有泄漏，修补后再按上述规定重新试验。（二）气密性试验容器需经液压试验合格后方可进行气密性试验。试验压力、试验介质和检验要求按照图样上的注明。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后保压10min，然后降至设计压力，对所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查。小型容器亦可浸入水中检查。如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验.七、总结在此次的压力容器试制过程中，根据企业质量保证体系，各个环节都设定了检查点，重要环节设置了审核点，上下衔接环节设定了停止点，各个环节都配备了相应的质量保证工程师，从生产环节上保证产品的质量。本文仅从理论上阐述了压力容器制造的一般工艺流程，并未同时加入相应的产品质量控制手段，这是以后需要努力的方向。作为一个企业，产品质量是其生命线，产品的质量好坏决定了企业的一切。在以后的学习及工作中，需要不断的学习企业的质量保证相关文件，保证产品质量可靠，让用户满意