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第四章制造、检验和验收第一节冷、热加工成形与组装【学习目标】学习GB150.4《制造、检验和验收》，了解压力容器制造、检验和验收的一般原则，掌握压力容器“冷、热加工成形与组装”相关规定。一、压力容器制造、检验和验收的一般原则GB150.4《制造、检验和验收》第4章“总则”中规定了压力容器制造、检验和验收的一般原则，包括：压力容器的制造、检验与验收依据、压力容器制造过程中的风险预防和控制、设计修改和材料代用、新技术新工艺的使用和新技术和信息化管理。GB150.4《制造、检验和验收》标准首次提出了信息化管理，要求压力容器制造单位应当按规定及时将压力容器制造相关数据输入特种设备信息化管理系统。1、压力容器的制造、检验与验收依据2、压力容器制造过程中的风险预防和控制3、设计修改和材料代用4、新技术和新工艺的使用5、信息化管理二、材料复验、分割与标志移植GB150.4《制造、检验和验收》第5章“材料复验、分割与标志移植”中，对压力容器材料复验、材料分割和材料标记移植做了相应规定。材料分割时，使用剪板机、水刀切割属于冷切割，使用氧-乙炔火焰切割、空气等离子弧切割属于热切割。热切割后的切口表面应清除表面熔渣和影响质量的表面层。对于不锈钢钢板，由于表面钝化膜燃点很高，采用热切割时，不能使用氧-乙炔火焰切割，只能采用空气等离子弧切割。1、材料复验①对于下列材料应进行复验：②奥氏体型不锈钢开平板应按批号复验力学性能③材料复验结果应符合相应材料标准的规定或设计文件的要求。④低温容器焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的复验，2、材料分割材料分割可采用冷切割或热切割方法。当采用热切割方法分割材料时，应清除表面熔渣和影响质量的表面层。3、材料标记移植①制造受压元件的材料应有可追溯的标志。在制造过程中，如原标志被裁掉或材料分成几块时，制造单位应规定标志的表达方式，并在材料分割前完成标志的移植。②有防腐蚀要求的不锈钢以及复合钢板，不得在防腐蚀面采用硬印标记。③低温容器受压元件不得采用硬印标记。三、冷、热加工成形与组装GB150.4《制造、检验和验收》第6章“冷、热加工成形与组装”对压力容器的冷加工、热加工成形与组装做出了相应规定。在压力容器“冷、热加工成形与组装”过程中，对口错边量、棱角度、壳体圆度、直线度、不等厚对接的过渡尺寸、法兰加工与布置等属于压力容器制造外观与几何尺寸要求，是筒节卷制和组对、法兰加工和布置等工序中严格控制的项目。错边和棱角度是压力容器制造过程中常见的几何缺陷，主要影响压力容器的受力状况，产生应力集中。当容器存在疲劳载荷或者错边和棱角附近存在严重焊接缺陷时，应力集中将对容器的安全性产生较大影响，若不存在疲劳载荷或焊接缺陷时，错边和棱角对容器的安全性产生则影响不大。1、成形①制造单位应根据制造工艺确定加工裕量，以确保受压元件成形后的实际厚度不小于设计图样标注的最小成形厚度。②采用经过正火、正火加回火或调质处理的钢材制造的受压元件，宜采用冷成形或温成形；采用温成形时，须避开钢材的回火脆性温度区。2、表面修磨①制造中应避免材料表面的机械损伤。对于尖锐伤痕以及不锈钢容器耐蚀表面的局部伤痕、刻槽等缺陷应予修磨，修磨斜度最大为1：3。修磨的深度应不大于该部位钢材厚度δs的5%，且不大于2mm，否则应予焊补。②对于复合钢板的成形件、堆焊件以及金属衬里层，其修磨深度不得大于覆层（或堆焊层、衬里）厚度的30%，且不大于1mm，否则应予焊补。3、坡口坡口应符合下列要求：a）坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷；b）标准抗拉强度下限值大于Rm≥540MPa的低合金钢材及Cr-Mo低合金钢材经热切割的坡口表面，加工完成后应按JB/T4730.4进行磁粉检测，Ⅰ级合格；c）施焊前，应清除坡口及两侧母材表面至少20mm范围内（以离坡口边缘的距离计）的氧化皮、油污、熔渣及其他有害杂质。4、圆筒与壳体①A、B类焊接接头对口错边量b（见图4-1）应符合表4-1的规定。锻焊容器B类焊接接头对口错边量b应不大于对口处钢材厚度δs的1／8，且不大于5mm。复合钢板的对口错边量b（见图4-2）不大于钢板复层厚度的50%，且不大于2mm。图4-1A、B类焊接接头对口错边量表4-1A、B类焊接接头对口错边量对口处钢材厚度δs按焊接接头类别划分对口错边量bA类焊接接头B类焊接接头≤12≤1/4δs≤1/4δs＞12～20≤3≤1/4δs＞20～40≤3≤5＞40～50≤3≤1/8δs＞50≤1/16δs，且≤10≤1/8δs，且≤20注：球形封头与圆筒连接的环向接头以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的A类接头，按B类焊接接头的对口错边量要求。图4-2复合钢板A、B类焊接接头对口错边量②在焊接接头环向、轴向形成的棱角E，宜分别用弦长等于Di/6，且不小于300mm的内样板（或外样板）和直尺检查（见图4-3、图4-4），其E值不得大于（δs/10+2）mm，且不大于5mm。图4-3焊接接头处的环向棱角图4-4焊接接头处的轴向棱角③B类焊接接头以及圆筒与球形封头相连接的A类焊接接头，当两侧钢材厚度不等时，若薄板厚度δs2≤10mm，两板厚度差超过3mm；若薄板厚度δs2＞10mm，两板厚度差大于30%δs2，或超过5mm时，均应按图4-5的要求单面或双面削薄厚板边缘，或按同样要求采用堆焊方法将薄板边缘焊成斜面。当两板厚度差小于上列数值时，则对口错边量b按①要求，且对口错边量b以薄板厚度为基准确定。在测量对口错边量b时，不应计入两板厚度的差值。④除图样另有规定外，筒体直线度允差应不大于筒体长度的1‰。当直立容器的壳体长度超过30m时，其筒体直线度允差应不大于（0.5L/1000）+15.注：筒体直线度检查是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0°、90°、180°、270°四个部位进行测量，测量位置与筒体纵向接头焊缝中心线的距离不小于100mm。当壳体厚度不同时，计算直线度时应减去厚度差。L1，L2≥3（δs1—δs2）图4-5不等厚度的B类焊接接头以及圆筒与球形封头相连的A类焊接接头连接型式⑤组装时，壳体上焊接接头的布置应满足以下要求：a）相邻筒节A类接头间外圆弧长，应大于钢材厚度δs的3倍，且不小于100mm；b）封头A类拼接接头、封头上嵌入式接管A类接头、与封头相邻筒节的A类接头相互间的外圆弧长，均应大于钢材厚度δs的3倍，且不小于100mm；c）组装筒体中，任何单个筒节的长度不得小于300mm；d）不宜采用十字焊缝。注：外圆弧长是指接头焊缝中心线之间、沿壳体外表面的距离。⑥法兰面应垂直于接管或圆筒的主轴中心线。接管和法兰的组件与壳体组装应保证法兰面的水平或垂直（有特殊要求的，如斜接管应按图样规定），其偏差均不得超过法兰外径的1%（法兰外径小于100mm时，按100mm计算），且不大于3mm。法兰螺栓孔应与壳体主轴线或铅垂线跨中布置（见图4-6）。有特殊要求时，应在图样上注明。⑦直立容器的底座圈、底板上地脚螺栓通孔应均布，中心圆直径允差、相邻两孔弦长允差和任意两孔弦长允差均不大于±3mm。⑧容器内件和壳体间的焊接应尽量避开壳体上的A、B类焊接接头。⑨容器上凡被补强圈、支座、垫板等覆盖的焊缝，均应打磨至于母材齐平。图4-6法兰螺栓通孔的跨中布置⑩容器组焊完成后，应检查壳体的直径，要求如下：a）壳体同一断面上最大内径与最小内径之差，应不大于该断面内径Di的1%（对锻焊容器为1‰），且不大于25mm（见图4-7）；b）当被检断面与开孔中心的距离小于开孔直径时，则该断面最大内径与最小内径之差，应不大于该断面内径Di的1%（对锻焊容器为1‰）与开孔内径的2%之和，且不大于25mm。图4-7壳体同一断面上最大内径与最小内径之差⑪外压容器组焊完成后，还应按如下要求检查壳体的圆度：a）采用内弓形或外弓样板（依测量部位而定）测量。样板圆弧半径等于壳体内半径或外半径，其弦长等于GB150.3-2011图4-14中查得的弧长的两倍。测量点应避开焊接接头或其他凸起部位。b）用样板沿壳体径向测量的最大负偏差e不得大于由图4-8中查得的最大允许偏差值。当D0/δe与L/Do所查的交点位于图4-8中任意两条曲线之间时，其最大正负偏差e由内插法确定：当D0/δe与L/Do所查的交点位于图中e=1.0δe曲线的上方或e=0.2δe曲线的下方时，其最大正负偏差e分别不得大于δe及0.2δe值。c）圆筒、锥壳L与Do分别按GB150.3的规定选取，对于球壳L取为0.5Do；对于锥壳Do取测量点所在锥壳外直径Dox，L取Le（DoL/Dox），其中当量长度Le按GB150.3-2011式（5-20）计算。图4-8壳体圆度最大允许偏差6、法兰与平盖7、螺栓、螺柱和螺母8、组装及其他要求①机械加工表面和非机械加工表面的线性尺寸的极限偏差，分别按GB/T1804中的m级和c级的规定。②容器受压元件的组装，不得强力进行对中、找平等。③应对容器的主要几何尺寸、管口方位进行检查，并应符合图样要求。第二节焊接与热处理【学习目标】学习GB150.4《制造、检验和验收》，了解压力容器制造、检验和验收过程中关于焊接、热处理、试件等规定。一、焊接GB150.4《制造、检验和验收》第7章“焊接”对压力容器焊接做出了相应规定，包括：焊前准备及施焊环境、焊接工艺、焊缝表面的形状尺寸及外观要求和焊接返修。A、B类焊接接头的焊缝余高对缺陷的检出有一定的影响，余高越高，缺陷检出越困难。此外，由于余高的存在将使疲劳强度显著降低，所以对疲劳强度要求很高、采用Ⅰ级作为合格级别的对接焊接接头通常不保留余高。Ⅱ、Ⅲ级合格的对接焊接接头可以保留适当的焊缝余高。GB150.4第7章7.3.3规定，C、D类接头的角焊缝外形应凹形圆滑过渡，这样的焊缝形状具有较好的抗疲劳能力。焊接返修是比较敏感的问题，焊接接头的热影响区经过多次的加热和冷却，会造成晶粒粗大，力学性能下降。GB150.4第7章7.4.2规定，焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次，如超过2次，返修前应经制造单位技术负责人批准，返修次数、部位和返修情况应记入容器的质量证明文件。NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》、NB/T47015《压力容器焊接过程》和NB/T47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》是压力容器焊接的三个重要标准。1、焊前准备及施焊环境2、焊接工艺3、焊缝表面的形状尺寸及外观要求①A、B类焊接接头的焊缝余高e1、e2，按表4-3和图4-9的规定。表4-3A、B类焊接接头的焊缝余高合格指标Rm≥540MPa的低合金钢材、Cr-Mo低合金钢材其他钢材单面坡口双面坡口单面坡口双面坡口e1e2e1e2e1e2e1e20%～10%δs且≤30～1.50%～10%δ1且≤30%～10%δ2且≤30%～15%δs且≤40～1.50%～15%δ1且≤40%～15%δ2且≤4图4-9A、B类焊接接头的焊缝余高②C、D类接头的焊脚尺寸，在图样无规定时，取焊件中较薄者之厚度。补强圈的焊脚，当补强圈的厚度不小于8mm时，其焊脚尺寸等于补强圈厚度的70%，且不小于8mm。③焊接接头表面应按相关标准进行外观检查，不得有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满、夹渣和飞溅物；焊缝与母材应圆滑过渡；角焊缝的外形应凹形圆滑过渡。④下列容器的焊缝表面不得有咬边：a）标准抗拉强度下限值Rm≥540MPa低合金钢材制造的容器；b）Cr-Mo低合金钢材制造的容器；c）不锈钢材料制造的容器；d）承受循环载荷的容器；e）有应力腐蚀的容器；f）低温容器；g）焊接接头系数Ø为1.0的容器（用无缝钢管制造的容器除外）。其他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%。4、焊接返修①当焊缝需要返修时，其返修工艺应符合7.2的有关规定。②焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次，如超过2次，返修前应经制造单位技术负责人批准，返修次数、部位和返修情况应记入容器的质量证明文件。③下列容器在焊后热处理后如进行任何焊接返修，应对返修部位重新进行热处理。