第一篇：压力容器制造质量的保证

关键字：压力容器

文章编号：1001－2303(2000)02－0029－0

4The Assurance of Quality in Boiler & Pressure Manufacture

YUAN Xiao-feng

Chengdu Boiler & Pressure Vessel Test Institute▲

压力容器的质量包括设计质量、制造质量、安装质量，其中制造质量的好坏起着关键的作用。压力容器的制造单位为了使本企业的质量管理更科学和系统化，使压力容器的制造过程处于管理状态和控制状态之下，从而制造出达到国家标准、规程和设计要求的产品，建立了适合本单位的一套完整的压力容器制造质量保证体系［在IS09000系列标准中又叫“质量体系”］。根据我们多年基层监检工作的经验和对法规、标准的理解，笔者认为：在质量体系的运转过程中，必须对影响压力容器制造质量的关键环节进行严格控制，才能确保压力容器的制造质量。材料的控制

由于压力容器广泛地应用于各行各业，所处的工况既复杂又恶劣，如高温、低温、高压、疲劳载荷、介质有毒、剧毒、易燃、易爆、腐蚀性强，这就决定了压力容器所用的原材料种类繁多，质量要求高。针对压力容器用材的特点，从原材料入厂到产品合格出厂，必须自始自终坚持主要受压元件材料的可靠性和可追踪性。

1.1 材料进厂后，按订货协议核对材料生产厂提供的材质证明书(或复印件)，各项指标应符合相应的材料标准，方可入库；然后编制入库号，建立材质档案，按照质量手册的有关规定，逐件打钢印，为防止钢印锈蚀，打钢印后立即涂上防锈涂料，分类(按板材、管材、锻件、焊材„„)整齐摆放。

1.2 材料发放应手续齐备，检验员、保管员和领料员三方共同到场，确认材质和数量。材料到车间后按工艺程序流转，并按规定进行标志移置，还要有检验员的确认印记，余料也是如此。

1.3 主要受压元件材料的选用和代用手续应符合《压力容器安全技术监察规程》(以下简称《容规》)、GB150等有关规程和标准的要求。材料的选用和代用必须按审批手续进行。

由于我国多数情况下都是由工程公司或设计单位进行压力容器的结构设计和强度计算，制造厂根据图纸加以制造，设计部门在设计时并未考虑到制造厂的材料库存情况以及制造过程中可能采用的焊接工艺、板厚、制造质量及检验手段等因素，而制造厂往往从经济效益角度出发，根据工厂材料的库存情况或市场上的供货情况投料，就可能碰到材料的代用问题。有些特殊情况，制造者并不是十分清楚压力容器所处的工况，在工艺流程中的作用以及设计者的意图，因此材料的代用，除以薄代厚、以劣代优、以低代高必须经原设计部门同意外，下面一些特殊情况的材料代用也应征得原设计部门的同意。

(1)石油、天然气行业使用的压力容器16MnR代20g、Q235系列；

(2)对于热套容器，以厚板代薄板；

(3)有氯离子介质的压力容器，用18－8不锈钢代低合金钢、碳钢；

(4)碳钢、低合金钢在热处理临界厚度时以厚代薄。工艺的控制

与普通的机械产品加工相比，压力容器制造具有多品种单台套的特点，因此制造厂对每一台压力容器都要编制一套完整的工艺文件。这些工艺文件具有指导生产、保证质量、提高效率的作用。制定了正确、合理的工艺后，关键是在施工过程中严格执行已定的工艺，每道工序完成后，操作者和工厂检验员都要在工艺流程卡上签字认可，做到在制

品随工艺流程卡一同进入下道工序。

笔者在压力容器产品安全质量的监督检验工作中，发现一些工艺控制方面的问题，现提出来，以引起同行的重视。

2.1 铆装时不按容器主焊缝布置图来组装筒节对接焊缝的位置，造成不必要的焊缝上开孔；

2.2 鞍座垫板未钻φ10的排气孔，垫扳与容器的角焊缝两侧未间断焊，采用全封闭式焊接结构；

2.3 换热器设置膨胀节应注意的问题：根据GB151－89附录A的要求：U形膨胀节与换热器圆筒的连接，一般采用对接，膨胀节本身的环焊缝及膨胀节与圆筒连接的环焊缝，均应采用全熔透结构；卧式换热器的U形膨胀节，必须在其安装位置的最低点设置排液接口。

2.4 耐压试验时安全意识差，在试压时发现渗漏，不按规定卸压后再补焊或紧固螺栓，而是带压补焊或带压紧固螺栓，甚至在带压设备上作无关试压的作业。

2.5 试验压力值的确定：对设计温度大于等于200℃的钢制或大于等于150℃的有色金属制成的压力容器，应重视Pr=1.25公式的应用，否则试验压力值达不到GB150规定要求；直立容器卧置液压试验时，试验压力要考虑立置时液柱静压力；夹套容器在进行压力试验时，必须校核内筒在试验压力下的稳定性。如不能满足稳定要求，必须同时在内筒内保持一定压力，以使在整个试验过程中的任一时间内，夹套和内筒的压力差不超过设计压差。

2.6 压力试验的顺序问题

(1)容器内部的盘管和有对接接头的换热管(特别是U型换热管)，必须是压力试验合格后，才能与壳体组装；

(2)浮头式换热器第一步：用试验压环和浮头专用试压工具进行管头试压，第二步：管程试压，第三步：壳程试压；

(3)如图1所示的夹套容器，必须是内筒液压试验合格后，才能组焊夹套，然后再对夹套试压。如图2所示的夹套容器，前二步与如图1所示的相同，待在内筒上开孔、焊好接管后，还应再对内筒试压，一共是三次试压。

图1图焊接质量的控制

一般来讲，焊接质量在很大程度上，决定着压力容器的安全与寿命，因此控制焊接质量成为压力容

器制造质量保证的关键。

3.1 焊接材料的管理

必须建立严格的焊接材料的验收、保管、烘干、发放和回收制度。购进的焊材须有质量证明书和产

品合格证，标记清晰、牢固。经检查、验收合格后，方能按要求登记入库。设立焊材一级库、二级库。

一级库应具有保温、去湿的必要条件。入库、发料手续及记录齐全。二级库应具有良好的环境和烘干、保温设备。设备上的各种仪表应在周检期内使用。详细记录由一级库领出焊材的规格、型号、编号、数

量及领取日期。应详细记录烘干的温度和时间。一般酸性焊条150～200℃，1～2h,碱性焊条烘干380～

420℃，2h。注意焊丝在使用前应除锈、去油。根据领料单发放焊材，并记录所发放焊材的日期、规格、型号、批号(厂编号)、数量及所焊产品或部件编号。

3.2 焊工资格与管理

从事压力容器生产的焊工必须持证上岗。焊工必须通过《锅炉压力容器焊工考试规则》规定的相应考试项目，取得焊工合格证，并在有效期内承担合格规定范围内的焊接工作。焊工应在焊缝的相应位置上打钢印，并记录在产品档案资料中。

建立焊工焊绩档案，作为今后办理免考延期的依据。

3.3 焊接工艺评定

受压元件之间的焊缝，受压元件与受压元件之间的焊缝及其上述定位焊缝和受压元件母材表面堆焊、补焊均应按JB4708－92《钢制压力容器焊接工艺评定》标准进行评定。有色金属的焊接工艺评定须按有关标准进行评定。

3.4 焊接工艺

根据图样的技术要求、焊接规程及焊接工艺评定，制订焊接工艺。焊接工艺还应对焊接工作环境提出要求。对超次返修的焊缝，还应制定返修工艺措施，并应得到焊接技术负责人的同意。

3.5 焊缝质量的检验

焊缝质量的全面检验包括焊缝的外观检查；化学成分和金相组织检验；硬度、拉力、抗弯和冲击试验；以及对焊缝区的无损检测。在特殊环境下使用的压力容器，还应包括疲劳、蠕变和抗应力腐蚀性能的检验。

在压力容器产品上，通常只能做焊缝的外观检查以及焊缝表面和内部缺陷的无损检测，对于焊缝质量的破坏性检验就只能在产品试板上进行。

按照有关规定，产品焊接试板是在产品A类焊接接头的延长部位与产品一同施焊，目的在于用其代表和检验产品焊接接头的力学性能，因此，它是控制产品焊接接头质量的重要手段之一。为充分发挥产品焊接试板的作用，GB150将容器分为两类：一类是材料强度级别较高，力学性能的有严格要求以及其安全性有特殊要求的容器［详见GB150第10.5.1.2款］，需每台制备产品焊接试板；另一类是材料可焊性好，制造厂已经积累了充分生产经验的产品，如Q235系列、16MnR制造的容器，在一定条件下可采用以批代台的方法来制备焊接工艺纪律检查用试板，但以批代台必须履行申报省级劳动部门审查同意后方可实施。当焊接试板各项检验均合格后，产品才能转入下道工序；当产品要求后热和焊后热处理时，试板随产品同炉热处理，并严格执行工艺；当热处理后性能试验不合格时，应重新处理。

在压力容器产品试板、试样的制备和检验过程中应注意下述问题：

(1)当一台压力容器产品筒体纵、环焊缝焊接工艺不相同，而这些焊接工艺不能用同一焊接工艺评定覆盖时，试板数量应与工艺相同；

(2)有不同焊后热处理要求的压力容器，应分别制备试板；

(3)热套压力容器内、外筒材料不一致时，应各作一块试板，材料相同，又是同一厚度范围，作一块试板；

(4)产品焊接试板经外观检查和射线探伤，如不合格，允许返修。如不返修，截取试样应避开缺陷部位。

(5)产品试板焊接接头的冲击试验除《容规》第72条已规定的几种情况需做以外，凡设计选用的壳体材料，若该材料相应的技术标准有冲击试验要求的，需做冲击试验；若无冲击试验要求的，则不需做冲击试验，后一种情况，在制造中壳体材料即使发生了代用，其产品试板焊接接头仍可不做冲击试验；

(6)对于钢制管壳式换热器管箱部分，是否另作产品焊接试板，由设计单位确定；

(7)对于焊缝接头系数设计取为1的焊缝，不管是氩弧焊打底的单面焊，还是单面焊双面成型的手工电弧焊，均属全焊透的对接焊缝，按GB150附录G作试样冷弯试验时，应与双面焊同等对待，否则达不到设计取焊缝接头系数为1的要求。无损检测的控制

一般来说，压力容器生产过程中，无损检测工作量大约占整个产品生产过程工作总量的15%～16%。压力容器从原材料入厂、零部件加工直至产品组装完工都涉及到无损检测的工作，无损检测工作的好坏直接影响着出厂产品的质量。无损检测涉及到检测方法、评定标准、检测比例、合格级别的确定，这是一项十分重要的工作，既需了解产品的设计和使用条件，也要了解产品生产工艺条件和采用无损检测方法的可靠性。过高的要求会造成生产过程中的大量返修；过低的要求可能导致遗留的缺陷在使用过程中诱发事故隐患。

4.1 检测方法、检测标准和合格级别

(1)检测方法的选择按《容规》第86条执行。

(2)无损检测标准执行JB4730。

(3)合格级别。

100%射线检测的A、B类焊接接头，Ⅱ级为合格；局部射线检测的A、B类焊接接头，Ⅲ级为合格。磁粉和渗透检测，Ⅰ级为合格。

4.2 检测比例

(1)内部无损检测

a.按《容规》第85条和GB150第10.8.2.1款进行100%无损检测；

b.按《容规》第87条和GB150第10.8.2.2款进行局部无损检测；

(2)表面无损检测

按《容规》第90条、第91条和GB150第10.8.31款。

需要说明的是壳体母材无损检测执行GB150第4.2.9款。

4.3 无损检测应注意的问题

(1)以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊缝，应进行100%无损检测；

(2)凡被补强圈、支座、垫板、内件等所覆盖的焊缝，以及先拼焊后成形的封头上的所有拼接焊缝应100%无损检测；

(3)管板、法兰拼接焊缝，膨胀节的对接焊缝应100%无损检测；

(4)Cr－Mo低合金钢制乙型法兰的法兰盘与补短节连接的焊缝表面应进行100%无损检测；

(5)换热管的对接接头应进行射线检测，抽查数量应不少于接头总数的10%，且不少于一条；

(6)作气压试验的压力容器，A、B类对接接头必须100%无损检测；

(7)公称直径>250mm接管的A、B类对接接头应100%无损检测；

(8)无损检测工作必须由取得相应资格的人员承担，严格执行初评和复审制度，确保底片和评片质量，记录和报告完整、准确，并收存于产品质量档案中。焊后热处理的控制

在压力容器制造中，热处理一般分为两大类：一类为焊后热处理；另一类为改善力学性能热处理。焊后热处理的目的可概括为如下几方面：

(1)消除和降低焊接应力；

(2)避免焊接结构产生裂纹(如热裂纹、冷裂纹等)；

(3)改善焊接接头区的塑性和韧性；

(4)恢复因冷作和时效而损失的机械性能。

基于上述情况，GB150第10.4款规定了哪些情况下要进行焊后热处理以及热处理的方法。为了保证达到预期的热处理效果，必须正确编制热处理工艺，对热处理全过程的各个关键工艺参数(如进炉温度、升温速度、升温过程中工件各部位的温差、炉内气氛、保温时间、保温过程中工件各部位的温差、降温

速度、出炉温度等)都要作出明确而严格的限制。严格执行热处理工艺规范所定的要求。做好实测的热处理温度时间等记录凭证，签字齐全，并收存于产品质量档案中。热处理仪表定期校验。

值得注意的是下述情况也应进行焊后热处理：

(1)用板材或型材制造的法兰环的对接接头，应经焊后热处理。

(2)法兰断面厚度大于76mm的碳素钢或低合金钢制法兰；焊制整体法兰；锻制法兰应经正火或完全退火热处理。

(3)当有耐应力腐蚀要求时，碳钢低合金钢换热管的冷弯管段及至少包括150mm的直管段应进行消除应力热处理。

(4)除不绣钢外，拼接管板应作消除应力热处理。

(5)冷作成型的铁素体钢膨胀节必须进行消除应力热处理。

(6)碳钢、低合金钢制的，焊有分程隔板的管箱和浮头以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应在施焊后作消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。结束语

总之，建立压力容器制造质量保证体系，就是实行由过去管结果变为管过程；从对产品质量把关为主，转入到以预防产生不合格产品的全面控制为主。当然，在质量保证体系运转的过程中，势必增加费用，引起成本的提高。但是，对影响压力容器制造质量的关键环节必须严格控制，才能确保压力容器的制造质量。■

第二篇：Akdtkc压力容器制造200问答题

生命中，不断地有人离开或进入。于是，看见的，看不见的；记住的，遗忘了。生命中，不断地有得到和失落。于是，看不见的，看见了；遗忘的，记住了。然而，看不见的，是不是就等于不存在？记住的，是不是永远不会消失？

982]6号：《锅炉压力容器安全监察暂行条例》实施细则； 3．劳部发[1995]264号：关于修改《〈锅炉压力容器安全监察暂行条例〉实施细则》“压力容器部分”有关条款的通知； 4．质技监局锅发[1999]154号：《压力容器安全技术监察规程》（简称《容规》）； 5．劳部发[1993]370号：《超高压容器安全监察规程》； 6．劳部发[1998]51号：《压力容器设计单位资格管理与监督规则》； 7．劳部发[1995]145号：关于压力容器设计单位实施《钢制压力容器—分析设计标准》的规定； 8．劳部发[1994]262号：《液化气体汽车罐车安全监察规程》； 9．化生字[1987]1174号：《液化气体铁路槽车安全管理规定》； 10．质技监局锅发[1999]218号：《医用氧舱安全管理规定》。

1-2 压力容器设计单位的职责是什么？

答：1．设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责； 2．容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样； 3．容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。

1-3 GB150-1998《钢制压力容器》的适用与不适用范围是什么？

答：适用范围： 1．设计压力不大于35MPa的钢制容器； 2．设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。不适用范围： 1．直接用火焰加热的容器； 2．核能装臵中的容器； 3．旋转或往复运动的机械设备（如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等）中自成整体或作为部件的受压器室； 4．经常搬运的容器； 5．设计压力低于0.1MPa的容器； 6．真空度低于0.02MPa的容器； 7．内直径（对非圆形截面，指宽度、高度或对角线，如矩形为对角线、椭圆为长轴）小于150mm的容器； 8．要求作废劳分析的容器； 9．已有其他行业标准的容器，诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。

1-4 《压力容器安全技术监察规程》的适用与不适用范围是什么？

答：适用于同时具备下列3个条件的压力容器（第2条第2款中特指的除外）： 1．最高工作压力（p W）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）； 2．内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）大于等于0.025m3； 3．盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。不适用于下列压力容器： 1．超高压容器； 2．各类气瓶； 3．非金属材料制造的压力容器； 4．核压力容器、船舶和铁路机车上的附属压力容器、国防或军事装备用的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）、各项锅炉安全技术监察规程适用范围内的直接受火焰加热的设备（如烟道式余热锅炉等）； 5．正常运行最高工作压力小于0.1Mpa的压力容器（包括在进料或出料过程中需要瞬时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器，不包括消毒、冷却等工艺过程中需要短时承受压力大于等于0.1MPa的压力容器）； 6．机器上非独立的承压部件（包括压缩机、发电机、泵、柴油机的气缸或承压壳体等，不包括造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器）； 7．无壳体的套管换热器、波纹板换热器、空冷式换热器、冷却排管。

1-5 《容规》和GB150-1998对压力容器的范围如何划定？

答：除压力容器本体外还应包括： 1．压力容器与外部管道或装臵焊接连接的第一道环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接或管件连接的第一个密封面； 2．压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件； 3．非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。

1-6 什么是爆炸极限？

答：可燃气体、可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度范围，称之为爆炸极限。爆炸极限通常以可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为“爆炸下限”，最高浓度称为“爆炸上限”。当浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限时，都不会发生爆炸。1-7 什么是燃点和闪点？

答：燃点是指可燃物质加温受热，并点燃后，所放出的燃烧热，能使该物质挥发出足够量的可燃蒸气来维持燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度，即为该物质的“燃点”，也称为着火点。物质的燃点越低，越容易燃烧。闪点是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气形成混合物，遇火源能够发生闪燃的最低温度。闪点与燃点不同，闪点略低于燃点。

1-8 易燃与可燃液体是如何分类的？

答：一般分为四级二类：第一级 闪点<28℃ 第二级 闪点≥28℃至≤45℃ 第三级 闪点>45℃至≤120℃ 第四级 闪点>120℃ 第一、二级的液体称为易燃液体类；第三、四级的液体称为可燃液体类。

1-9 什么叫化学危险物质？

答：凡是具有各种不同程度的燃烧、爆炸、毒害、腐蚀、放射性等危险特性的物质，受到摩擦、撞击、震动、接触火源、日光曝晒、遇水受潮、温度变化或遇到性能有抵触的其它物质等外界因素的影响，因而引起燃烧、爆炸、中毒、灼伤等等人身伤亡或使财产损坏的物质，都属化学危险物质。

1-10 何谓易燃介质？

答：易燃介质是指与空气混合的爆炸下限＜10％或爆炸上限与下限之差≥20％的气体，以及闪点≤45％的液体。

1-11 压力容器的介质毒性程度和易燃介质如何划分？

答：

（一）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定。无规定时，按下述原则确定毒性程度： 1．极度危害（Ⅰ级）最高容许浓度＜0.1mg/m3； 2．高度危害（Ⅱ级）最高容许浓度0.1～＜1.0mg/m3； 3．中度危害（Ⅲ级）最高容许浓度1.0～＜10mg/m3； 4．轻度危害（Ⅳ级）最高容许浓度≥10mg/m3。

（二）压力容器中介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。

1-12 如何划分压力容器的压力等级？

答：按压力容器的设计压力（p）分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级，具体划分如下： 1．低压（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa 2．中压（代号M）1.6MPa≤p＜10MPa 3．高压（代号H）10MPa≤p＜100MPa 4．超高压（代号U）p≥100MPa 1-13 压力容器的品种主要划分为哪几种？答：按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，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：

（一）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，如反应器、反应釜、分解锅、硫化罐、分解塔、聚合釜、高压釜、超高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、蒸压釜、煤气发生炉等；

（二）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，如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热器、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器、煤气发生炉水夹套等；

（三）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，如分离器、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；

（四）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，如各种型式的储罐。1-14 《容规》对容积是怎样定义的？对于管壳式换热器壳程和管程、夹套容器中夹套内的容积如何计算？答：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。对于管壳式换热器，壳程容积为不扣除壳程内换热管等内件体积的壳程几何容积，管程容积为管箱几何容积与换热管内容积之和。对于夹套容器，夹套内的容积为扣除内容器所占体积的夹套几何容积。1-15 《容规》将压力容器分为三类的目的是什么？其划分的原则是什么？答：为有利用于安全技术监督和管理，将《容规》适用范围内的压力容器划分为三类，划分的原则为： 1．下列情况之一的，为第三类压力容器：（1）高压容器；（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa?m3）；（4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPa?m3）；（5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于0.2MPa?m3）；（6）高压、中压管壳式余热锅炉；（7）中压搪玻璃压力容器；（8）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540Mpa）的材料制造的压力容器；（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；（10）球形储罐（容积大于等于50m3）；（11）低温液体储存容器（容积大于5m3）。2．下列情况之一的，为第二类压力容器（本条第1款规定的除外）：（1）中压容器；（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；（4）低压管壳式余热锅炉；（5）低压搪玻璃压力容器。3．低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外）。1-16 多腔压力容器的类别如何划分？答：多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、余热锅炉的汽包和换热室、夹套容器等）按类别高的压力腔的类别作为该多腔容器的类别，但应按每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。对各腔进行类别划定时，应根据各自腔内的设计压力、介质特性、几何容积、材料及各腔的品种分别确定各自的类别，不能将两个及其以上腔体的参数组合起来划分类别。如：有一带夹套的容器，容器内工作压力小于0.1MPa，介质毒性程度为高度危害；夹套内为120℃的低压饱和蒸汽，该容器应划为第一类压力容器，而不是划为第二类或第三类压力容器。1-17 《容规》与《条例》及标准有何关系？答：国务院发布的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（以下简称《条例》），属行政法规，是我国锅炉、压力容器安全监察工作的基本法规，是锅炉、压力容器安全监察工作的依据和准则。依据《条例》制订的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称《容规》）也属行政法规，是从安全角度对压力容器安全监督提出最基本的要求。国家标准、行业标准属民事诉讼范畴，是设计、制造压力容器产品的依据。《容规》是压力容器安全技 术监督和管理的依据。由于安全技术监督的内容同标准的任务、性质、工作进度和角度不同，有些与标准一致，有些可能不一致，这是正常的，并不矛盾。二者无大小之分，作为产品的设计和制造单位，遵守《容规》和执行标准是一致的，二者不协调时，宜按高的要求执行。但作为压力容器安全监察部门，只要产品符合《容规》要求即可。第二章 材 料 2-1 如何选择压力容器用钢？答：选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的焊接性能、容器的制造工艺以及经济合理性。一般情况下，按下述原则进行选材：（1）所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素钢钢板（多层容器用材除外）；（2）在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，依次选用Q235-A、Q235-B、Q235-C、20R、16MnR等钢板；（3）所需不锈钢厚大于12mm时，应尽量采用衬里、复合、堆焊等结构形式；（4）不锈钢应尽量不用作设计温度小于等于500℃的耐热用钢；（5）珠光体耐热钢应尽量不用作设计温度小于等于350℃的耐热用钢。在必须使用珠光体耐热钢作耐热或抗氢用途时，应尽量减少、合并钢材的品种、规格；（6）碳素钢用于介质腐蚀性不强的常压、低压容器，壁厚不大的中压容器，锻件、承压钢管、非受压元件以及其它由刚性或结构因素决定壁厚的场合；（7）低合金高强度钢用于介质腐蚀性不强、壁厚较大（≥8mm）的受压容器；（8）珠光体耐热钢用作抗高温氢或硫化氢腐蚀，或设计温度350～650℃的压力容器用耐热钢；（9）不锈钢用于介质腐蚀性较高（电化学腐蚀、化学腐蚀）、防铁离子污染或设计温度大于500℃或设计温度小于-100℃的耐热或低温用钢；（10）不含稳定化学元素且含碳量大于0.03%的奥氏体不锈钢需经焊接或400℃以上热加工时，不应使用于可能引起不锈钢晶间腐蚀的环境。2-2 碳素钢镇静钢Q235钢号**、B级、C级三个等级的区别是什么？答：它们的主要区别为冲击试验温度不同：Q235**不做冲击试验；Q235B级做常温20℃ V型冲击试验；Q235C级做0℃ V型冲击试验。2-3 碳对钢的焊接性能有何影响？其他合金元素又有何影响？答：钢材焊接时，焊缝热影响区被加热到Ac3以上，快速冷却后会被淬硬。钢材含碳量愈高，热影响区的硬化与脆化倾向愈大，在焊接应力作用下容易产生裂纹。钢的化学成分对钢淬硬性的影响通常折算成碳当量，用CE表示。一般认为钢可焊性好坏的临界碳当量为0.45%。国际焊接协会推荐的碳素钢和低合金钢常用碳当量计算公式为： 焊接时，焊缝区域由于高温作用会引起晶粒长大，从而增加焊后开裂的倾向；钢中加入细化晶粒和阻碍晶粒长大的元素，如Mo、Ti、V，且以A1脱氧时，有利于改善焊接性能，而C、Ni、Mn则会增加开裂的危险。2-4 碳素钢沸腾钢板Q235-A?F的适用范围是什么？答：容器设计压力p ≤0.6MPa；钢板使用温度为0～250℃；用于壳体时，钢板厚度不大于12mm；不得用于易燃介质以及毒性程度为中度、高度或极度危害介质的压力容器；不得用于制造直接受火焰加热的压力容器。2-5 碳素钢镇静钢板Q235-A、B、C的适用范围是什么？答：它们的适用范围是： a）Q235-A钢板：容器设计压力p ≤1.0MPa；钢板使用温度为0～350℃；用于壳体时，钢板厚度不大于16mm；不得用于液化石油气介质以及毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器；不得用于制造直接受火焰加热的压力容器。b）Q235-B钢板：容器设计压力p ≤1.6MPa；钢板使用温度为0～350℃；用于壳体时，钢板厚度不大于20mm；不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。c）Q235-C钢板：容器设计压力p ≤2.5MPa；钢板使用温度为0～400℃；用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。2-6 碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用时，应注意什么问题？为什么？答：GB150-1998规定，碳素钢和碳锰钢在高于425℃温度下长期使用时，应考虑钢中碳化物相的石墨化倾向。因为碳素钢和碳锰钢在上述情况下，钢中的渗碳体会产生分解，Fe3C→3Fe+C（石墨），而这一分解及石墨化最终会使钢中的珠光体部分或全部消失，使材料的强度及塑性均下降，而冲击值下降尤甚，钢材明显变脆，美国ASME规范对此也有同样规定。2-7 奥氏体钢的使用温度高于525℃时，应注意什么问题？为什么？答：GB150-1998规定，奥氏体钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04％。这是因为奥氏体钢在使用温度高于500～550℃时，若含碳量太低，强度及抗氧化性会显著下降。因此，一般规定超低碳（C≤0.03％）奥氏体不锈钢的使用范围，18-9型材料用到400℃左右，18-12-2型材料用到450℃左右，使用温度超过650℃时，国外对于304、316型材料一般要求用H级，即含碳量要稍高一些（C=0.04～0.1％），主要也是考虑耐蚀，而且耐热及有热强性。2-8 不锈钢复合钢板的使用范围如何确定？答：不锈钢复合钢板的使用范围应同时符合基材和复材使用范围的规定。2-9 何种碳素钢和低合金钢钢板，应在正火状态下使用？为什么？答：用于壳体厚度大于30mm的20R和16MnR、用于其它受压元件（法兰、管板、平盖等）的厚度大于50mm的20R和16MnR以及厚度大于16mm的15MnVR应在正火状态下使用。这主要是考虑国内轧制设备条件限制，较厚板轧制比小，钢板内部致密度及中心组织质量稍差；另外对钢板正火处理可细化晶粒及改善组织，使钢板有较好的韧性、塑性以及较好的综合机械性能。2-10 调质状态供货和用于多层包扎容器内筒的碳素钢和低合金钢钢板为何应逐张进行拉伸试验和夏比（V型缺口）冲击（常温或低温）试验？答：低合金钢经调质处理后，屈服点大大提高了，但冲击韧性不够稳定，为了正确判断综合力学性能，所以要逐张进行拉伸和冲击试验来验证。多层包扎容器内筒是一种承受高压力的设备内筒，其设计压力为10～100MPa；同时高压容器往往还需要承受较高的温度和各种介质的腐蚀，操作条件苛刻，故高压容器的材料验收、制造检验要求都比较高，这样才能保证高压容器的安全使用。2-11 使用温度小于0℃时，用于壳体的厚度大于25mm的20R，厚度大于38mm的16MnR、15MnVR、15MnVNR及任何厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR钢板为何要以批进行夏比（V型缺口）低温冲击试验？试样为何横向取样？低温冲击功的指标是多少？答：因为厚度达到一定限度的20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR及任何厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR钢板，无延性转变温度可能就在-19.99℃～0℃之间，非常危险，但又未按低温材料对待，为避免这个问题，就要求在上述温度区间进行夏比（V型缺口）低温冲击试验以验证能否满足设计要求。由于浇铸钢锭时形成化学成份不均匀（金相上称偏析）或含有杂质，则在热轧变形后不均匀部分和杂质就顺着金属伸长方向延伸，形成所谓“流线”或纤维状组织（金相称带状组织），这时金属力学性能就表现出各向异性，即平行于流线方向（纵向）的力学性能要高于垂直于流线方向（横向）的力学性能，尤其塑性和韧性更为突出，所以制造容器钢板标准中取力学性能低的横向作为冲击值标准，以提高材料安全使用可靠性。低温冲击功的指标为：20R的AKV≥18J；16MnR、15 MnVR的AKV≥20J；15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR的AKV≥27J。2-12 用于制造压力容器壳体的碳素钢和低合金钢钢板，什么条件下应逐张进行超声检测？其合格等级应不低于JB4730规定中的几级？答：符合下列条件之一的，应逐张进行超声检测： 1．盛装介质毒性程度为极度、高度危害的压力容器。2．盛装介质为液化石油气且硫化氢含量大于100mg/L的压力容器。3．最高工作压力大于等于10MPa的压力容器。4．GB150第4章和附录C、GB151《管壳式换热器》、GB12337《钢制球形储罐》及其他国家标准和行业标准中规定应逐张进行超声检测的钢板。5．移动式压力容器。用于上述第1、第2、第5款所述容器的钢板的合格等级应不低于JB4730规定中的Ⅱ级；用于上述第3款所述容器的钢板的合格等级应不低于JB4730规定中的Ⅲ级；用于上述第4款所述容器的钢板的合格等级符合相应标准的规定。2-13 低合金钢钢板使用温度等于或低于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度应符合什么要求？答：低合金钢钢板使用温度等于或低于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度按下表的规定： 钢号 使用状态 厚度，mm 最低冲击试验温度，℃ 16MnR 热轧 6～25-20 正火 6～120 07MnCrMoVR 调质 16～50-20 16MnDR 正火 6～36-40 ＞36～100-30 07MnNiCrMoVDR 调质 16～50-40 15MnNiDR 正火，正火加回火 6～60-45 09Mn2VDR 正火，正火加回火 6～36-50 09MnNiDR 正火，正火加回火 6～60-70 2-14 什么是奥氏体不锈钢的敏化范围？答：奥氏体不锈钢在427～870℃范围内缓慢冷却时，在晶界上有高铬的碳化物Cr23C6析出，造成碳化物邻近部分贫铬，引起晶间腐蚀倾向，这一温度范围称为敏化范围。2-15 何谓固溶热处理？它对奥氏体不锈钢性能有何作用？答：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到饱和固溶体的工艺称固溶热处理。通过固溶处理铬镍不锈钢将高温组织在室温下固定下来获得被碳过饱和的奥氏体，以改善铬镍不锈钢的耐腐蚀性。此外，它还能提高铬镍不锈钢的塑性和韧性。2-16 目前防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施大致有哪几种？什么是可能引起晶间腐蚀的环境？答：大致有三种：①固溶化处理；②降低钢中的含碳量；③添加稳定碳化物的元素。可能引起晶间腐蚀的环境是指存在电解质的电化学腐蚀环境。可能引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的电解质主要是酸性介质，如工业醋酸、甲酸、铬酸、乳酸、硝酸（常温稀硝酸除外）、草酸、磷酸、盐酸、硫酸、亚硫酸、尿素反应介质等。化学纯醋酸、醇类、醛类、酮类、酚类、烷类、汽油等溶液及其气相介质对奥氏体不锈钢不会产生晶间腐蚀，因此，对接触这些介质的奥氏体不锈钢设备，不必做晶间腐蚀倾向性试验。此外，对于以防止铁离子污染为目的的奥氏体不锈钢设备，也不需要进行晶间腐蚀倾向性试验。2-17 什么是应力腐蚀破裂？奥氏体不锈钢在哪些介质中易产生应力腐蚀破裂？答：应力腐蚀破裂是金属在应力（拉应力）和腐蚀的共同作用下（并有一定的温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后，金属会在腐蚀并不严重的情况下发生破裂，由于破裂是脆性的，没有明显预兆，容易造成灾难性事故。可产生应力腐蚀破坏的金属材料与环境的组合主要有以下几种： 1．碳钢及低合金钢：介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等； 2．奥氏体不锈钢：氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等； 3．含钼奥氏体不锈钢：碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等； 4．黄铜：氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等； 5．钛：含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等； 6．铝：湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。2-18 奥氏体不锈钢焊接接头能否采用超声波检测？为什么？答：由于奥氏体不锈钢中存在的双晶晶界等显著影响超声波的衰减及传播，因此目前超声波检测未能在这种不锈钢中得到广泛的采用。2-19 用GB713-1997《锅炉用碳素钢和低合金钢钢板》中的20g钢板可代用什么容器用钢板？答：GB713-1997《锅炉用碳素钢和低合金钢钢板》中的20g钢板可代用Q235-C钢板。2-20 碳素钢和低合金钢钢管使用温度低于或等于-20℃时，其使用状态及最低冲击试验温度应符合什么要求？答：碳素钢和低合金钢钢管使用温度低于或等于-20℃时，其使用状态及最低冲击温度按下表的规定： 钢号 使用状态 壁厚，mm 最低冲击试验温度，℃ 10 正火 ≤16-30 20G 正火 ≤16-20 16Mn 正火 ≤20-40 09MnD 正火 ≤16-50 因尺寸限制无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样的钢管，免做冲击试验，各钢号钢管的最低使用温度按GB150附录C（标准的附录）表C1的规定。2-21 碳素钢10号钢无缝钢管使用温度≤-20℃时，应选用哪个标准的钢管？答：低温用碳钢无缝钢管的材料一般为10号钢，现在10号钢无缝钢管有3个标准： GB6479-2000《化肥设备用高压无缝钢管》，在此标准中规定10号钢钢管的供货状态是正火，并保证-20℃时的冲击值。经供需双方协议，10号钢钢管可做-30℃夏比（V型缺口）冲击试验。GB8163-1999《输送流体用无缝钢管》，在此标准中规定10号钢钢管的供货状态是热轧状态或热处理状态交货，无冲击试验要求。GB9948-88《石油裂化用无缝钢管》，在此标准中规定10号钢钢管的供货状态是热轧管终轧、冷拔管正火，无低温冲击试验要求。因此10号钢无缝钢管用于≤-20℃的场合时，应选用GB6479-2000《化肥设备用高压无缝钢管》标准的钢管，并应提出正火状态供货及低温冲击试验要求。2-22 压力容器用钢锻件分为几级？其选用级别根据什么确定？答：压力容器用碳素钢、低合金钢及不锈钢锻件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，低温压力容器用低合金钢锻件分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个级别。锻件的选用级别由设计者根据其形状、使用条件及尺寸、重量大小确定，并应在图样上注明（在钢号后附上级别符号，如16MnⅡ）。2-23 16MnD钢锻件使用温度等于或低于-20℃时，其热处理状态及最低冲击试验温度是什么？答：应符合下表的规定： 钢号 热处理状态 公称厚度,mm 最低冲击试验温度，℃ 16MnD 正火加回火，调质 ≤200-40 ＞200～300-30 2-24 低温用螺柱的钢号及热处理状态、冲击试验要求是如何规定的？答：应符合下表的规定： 钢号 热处理状态 规格,mm 最低冲击试验温度，℃ AKV，J 30CrMoA 调质 ≤M56-100 ≥27 35CrMoA 调质 ≤M56-100 ≥27 M60～M80-70 40CrNiMoA 调质 M52～M80-70 ≥31 M85～M140-50 2-25 压力容器受压元件采用国外材料应符合那些要求？答：1．应选用国外压力容器规范允许使用且已有使用实例的材料，其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定，并有该材料的质量证明书。2．制造单位首次使用前，应进行焊接工艺评定和焊工考试，并对化学成分、力学性能进行复验，满足使用要求后，才能投料制造。3．技术要求一般不得低于国内相应材料的技术指标。4．国内首次使用且标准中抗拉强度规定值下限大于等于540Mpa的材料，应按《容规》第7条规定办理批准手续。国内材料生产单位生产国外牌号的材料时，应完全按照该牌号的国外标准规定的冶炼方法进行生产，力学性能和弯曲性能试验的试样型式、尺寸、加工要求、试验方法等验收要求也应执行国外标准，批量生产前应通过产品鉴定并经**监察机构批准，可按上述的国外钢材对待。2-26 采用新研制的材料或未列入GB150等标准的材料制造压力容器时，应满足什么要求？答：应将该材料的试验验证资料和第三方的检测报告提交全国压力容器标准化技术委员会进行技术评审并获得该委员会出具的准许试用的证明文件（应注明使用条件），并按《容规》第7条规定办理批准手续。2-27 铝和铝合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？答：应符合下列要求： 1．设计压力不应大于8MPa，设计温度范围为-269～200℃。2．设计温度大于75℃时，一般不选用含镁量大于等于3％的铝合金。2-28 钛和钛合金用于压力容器受压元件应符合什么要求？答：应符合下列要求： 1．设计温度：工业纯钛不应高于230℃，钛合金不应高于300℃，钛复合板不应高于350℃。2．用于制造压力容器壳件的钛材应在退火状态下使用。3．钛材压力容器封头成形应采用热成形或冷成形后热校形。对成形的钛钢复合板封头，应做超声检测。4．钛材压力容器一般不要求进行热处理，对在应力腐蚀环境中使用的钛容器或使用中厚板制造的钛容器，焊后或热加工后应进行消除应力退火。钛钢复合板爆炸复合后，应做消除应力退火处理。5．钛材压力容器的下列焊缝应进行渗透检测：（1）接管、法兰、补强圈与壳体或封头连接的角焊缝；（2）换热器管板与管子连接的焊缝；（3）钛钢复合板的复层焊缝及镶条盖板与复合板复层的搭接焊缝。2-29 铜及铜合金用于压力容器受压元件应为什么状态？答：一般应为退火状态。第三章 钢制焊接压力容器 3-1 什么叫工作压力？什么叫设计压力？什么叫计算压力？答：工作压力指在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。计算压力指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5％设计压力时，可忽略不计。3-2 设计压力与计算压力有何不同，如何确定？答：设计压力是对容器的各个腔体而言的，是容器选择材料、划分类别、提出制造和检验要求、确定试验压力等的依据，也是确定容器各个受压元件计算压力的依据。容器各个腔体的设计压力是根据其工作压力、安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力等确定的。设计压力不得低于工作压力，装有安全泄放装臵时，不得低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。计算压力是对容器的各个受压元件而言的，仅用于确定容器各个受压元件满足强度、稳定和刚度要求的厚度。容器各个受压元件的计算压力是根据容器各个腔体的设计压力加液柱静压力对它单独和共同作用的情况确定的。对于单腔容器，介质全为气体时，容器上各个受压元件的计算压力均为该容器的设计压力；介质中有液体时，受液柱静压力作用的受压元件的计算压力为容器的设计压力加上液柱静压力。对于多腔容器中受多腔压力作用的受压元件，应根据生产操作中可能出现的情况确定其计算压力，如：确定换热器管板的计算压力时，要考虑壳程压力单独作用、管程压力单独作用和它们共同作用的情况；确定带夹套的容器中内容器上被夹套包围的受压元件的计算压力时，要考虑内容器压力单独作用、夹套压力单独作用和它们共同作用的情况，同时还要考虑其在夹套试验压力下的稳定性。3-3 何谓临界状态、临界温度、临界压力？答：临界状态是物质气液态平衡共存时的边缘状态。在此状态下，液体密度和饱和蒸气密度相同，因而它们的界面消失。这种状态只能在临界温度和临界压力下实现，可用临界点表示。临界温度是物质处于临界状态时的温度。是当采用加压的方法使气体液化时所允许的最高温度。在这个温度以上，物质只能处于气体状态，不能单用压缩方法使之液化。临界压力是物质处于临界状态时的压力。是在临界温度时使气体液化所需的最小压力，也就是液体在临界温度时的饱和蒸气压。3-4 在固定式液化气体压力容器设计中，如何确定设计压力？答：1．盛装液化气体的固定式压力容器的设计压力按下述规定确定： a）盛装临界温度大于等于50℃液化气体的固定式压力容器，设计有可靠的保冷设施时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在可能达到的最高工作温度下的饱和蒸气压力；无保冷设施时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在50℃时的饱和蒸气压力。b）盛装临界温度小于50℃液化气体的固定式压力容器，设计有可靠的保冷设施，并有试验实测最高工作温度且能保证低于临界温度时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在试验实测最高工作温度下的饱和蒸气压力；无试验实测温度或无保冷设施时，其设计压力不得低于所盛装液化气体在设计所规定的最大充装量时，温度为50℃的气体压力。2．固定式液化石油气储罐的设计压力应按不低于50℃时混合液化石油气组分的实际饱和蒸气压来确定，设计单位应在图样上注明限定的组分和对应的压力。若无实际组分数据或不做组分分析，其设计压力按下述规定确定： a）混合液化石油气50℃饱和蒸气压力小于等于异丁烷50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保冷设施时，其设计压力不得低于可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸气压力；无保冷设施时，其设计压力不得低于50℃异丁烷的饱和蒸气压力。b）混合液化石油气50℃饱和蒸气压力大于异丁烷50℃饱和蒸气压力且小于等于丙烷50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保冷设施时，其设计压力不得低于可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸气压力；无保冷设施时，其设计压力不得低于50℃丙烷的饱和蒸气压力。c）混合液化石油气50℃饱和蒸气压力大于丙烷50℃饱和蒸气压力，设计有可靠的保冷设施时，其设计压力不得低于可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸气压力；无保冷设施时，其设计压力不得低于50℃丙烯的饱和蒸气压力。[注]液化石油气指国家标准GB11174规定的混合液化石油气；异丁烷、丙烷、丙烯50℃的饱和蒸气压力应按相应的国家标准和行业标准的规定确定。3-5 GB150-1998标准规定对压力容器设计应考虑的载荷有哪些？答：1．内压、外压或最大压差； 2．液体静压力；需要时，还应考虑下列载荷： 3．容器的自重（包括内件和填料等），以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷； 4．附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷； 5．风载荷、地震力、雪载荷。6．支座、底座圈、支耳及其他型式支撑件的反作用力； 7．连接管道和其他部件的作用力； 8．温度梯度或热膨胀量不同而引起的作用力； 9．包括压力急剧波动的冲击载荷； 10．冲击反力，如由流体冲击引起的反力等。11．运输或吊装时的作用力。3-6 GB150-1998标准除了规定的常规设计方法以外还允许采用什么方法进行设计？答：还允许用以下方法设计，但需经全国压力容器标准化技术委员会评定、认可。——包括有限元法在内的应力分析； ——验证性实验分析（如实验应力分析、验证性液压试验）； ——用可比的已投入使用的结构进行对比经验设计。3-7 什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度？答：计算厚度指按有关公式计算得到的厚度。需要时，尚应计入其他载荷所需厚度。设计厚度指计算厚度与腐蚀裕量之和。名义厚度指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。3-8 钢制压力容器圆筒加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度是多少？答：1．对碳素钢、低合金钢制容器，不小于3mm； 2．对高合金钢制容器，不小于2mm； 3．对钢制管壳式换热器，按GB151的规定； 4．对钢制塔式容器，按JB4710的规定。3-9 厚度附加量由哪两部分组成？答：厚度附加量按下式确定： C=C1+C2 式中：C ——厚度附加量，mm； C1——钢材厚度负偏差，mm； C2——腐蚀裕量，mm。3-10 钢材厚度负偏差如何确定？答：钢板或钢管的厚度负偏差按钢材标准的规定。当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6％时，负偏差可忽略不计。3-11 为什么要考虑腐蚀裕量？具体规定如何？答：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）对有腐蚀或磨损的元件，应根据预期的容器寿命和介质对金属材料的腐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、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制容器，腐蚀裕量不小于1mm。除此以外的其他情况可参照下表选取： 腐 蚀 程 度 不腐蚀 轻微腐蚀 腐 蚀 重腐蚀腐蚀速率（mm/年）＜0.05 0.05～0.13 0.13～0.25 ＞0.25 腐蚀裕量（mm）0 ≥1 ≥2 ≥3 注：①表中的腐蚀裕量系指均匀腐蚀。②最大腐蚀裕量不应大于6mm，否则应采取防腐措施。3-12 GB150-1998中确定材料许用应力的依据是什么？为什么螺栓材料的许用应力选取的较低？答：钢材（除螺栓材料外）的许用应力按下表确定： 材料 许用应力，MPa（取下列各值中的最小值）碳素钢、低合金钢 高合金钢 1）对奥氏体高合金钢制受压元件，当设计温度低于蠕变范围，且允许有微量的永久变形时，可适当提高许用应力至，但不超过。此规定不适用于法兰或其他有微量永久变形就产生泄漏或故障的场合。螺栓材料的许用应力按下表确定： 材料 螺栓直径 mm 热处理状态 许用应力，MPa（取下列各值中的最小值）碳素钢 ≤M22 热轧、正火 M24～M48 低合金钢马氏体高合金钢 ≤M22 调质 M24～M48 ≥M52 奥氏体高合金钢 ≤M22 固溶 M24～M48 表中： ——钢材标准抗拉强度下限值，MPa； ——钢材标准常温屈服点（或0.2％屈服强度），MPa； ——钢材在设计温度下的屈服点（或0.2％屈服强度），MPa； ——钢材在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值，MPa； ——钢材在设计温度下经10万小时蠕变率为1％的蠕变极限，MPa。螺栓材料的许用应力选取的较低，是因为：第一，由于螺栓在工作过程中绝不允许出现塑性变形，否则将会引起法兰密封的失效，所以螺栓只需对材料在设计温度下的屈服点和持久强度取安全系数，而未规定对强度限和蠕变限的安全系数。第二，螺栓在工作时的受力状态比较复杂，它在承受轴向拉力为主的同时，还要承受弯矩和扭矩，在拧紧时尚需克服摩擦阻力矩，而在上述强度计算中均把受力状态简化为只受轴向拉力，因此，应降低其许用应力，也即其安全系数应比其他元件的安全系数为大。第三，螺栓的安全系数按螺栓规格的大小分档，这是因为小直径螺栓在安装使用过程中出现超载的可能性大，因此，小直径螺栓的安全系数较大直径螺栓的安全系数大。第四，螺栓的安全系数随螺栓的热处理状态不同而不同，这是因为材料通过调质处理后，屈服点提高较多，而强度限提高较少，致使材料的屈强比提高，降低了抗塑性变形的能力，因此调质状态螺栓的安全系数高于热轧和正火状态螺栓的安全系数。3-13 不锈钢复合钢板在设计计算中如需计入复层材料的强度时，其设计温度下的许用应力如何确定？答：对于复层与基层结合率达到JB4733-1996标准中B2级板以上的复合钢板，在设计计算中如需计入复层材料的强度时，设计温度下的许用应力按下式确定： 式中： ——设计温度下复合钢板的许用应力，MPa； ——设计温度下基层钢板的许用应力，MPa； ——设计温度下复层材料的许用应力，MPa； ——基层钢板的名义厚度，mm； ——复层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm。3-14 计算成形封头厚度时，选取许用应力应注意什么问题？答：由于成形封头在图纸上标注的厚度是名义厚度，它不包括封头成形减薄量，即冲制封头时用的钢板的厚度一般均厚于封头的名义厚度。因此，当用封头名义厚度选取许用应力时，可能导致许用应力偏高，造成安全隐患。例如，设计温度为200℃的标准椭圆形封头，选材为16MnR板，通过计算取名义厚度为16mm，刚好能满足强度要求，这时16mm厚的16MnR钢板的许用应力按GB150-1998表4-1选取为170MPa。但是，考虑到封头成形减薄量，冲制封头的板厚会是18mm，这时按GB150-1998表4-1，板材的许用应力是159MPa。再按159MPa计算原封头，16mm的厚度就会满足不了要求。因此，在计算成形封头厚度时，当封头名义厚度恰好是许用应力表中分挡板厚的上限时，特别要注意许用应力的修正。3-15 内压容器试验压力如何确定？答：内压容器液压试验压力的最低值按下式确定： 内压容器气压试验压力的最低值按下式确定： 式中：pT ——试验压力，MPa； p ——设计压力，MPa； ——容器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa； ——容器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。注：容器各元件（圆筒、封头、接管、法兰及紧固件等）所用材料不同时，应取各元件材料的[σ]/[σ]t比值中的最小者。3-16真空容器如何进行压力试验？其试验压力如何确定？答：真空容器以内压进行压力试验。真空容器液压试验压力的最低值按下式确定： pT =1.25p 真空容器气压试验压力的最低值按下式确定： pT =1.15p 式中：pT ——试验压力，MPa； p ——设计压力，MPa。3-17 对于由两个（或两个以上）压力室组成的容器，确定试验压力时有何要求？答：对于由两个（或两个以上）压力室组成的容器，应在图样上分别注明各个压力室的试验压力，并校核相邻壳壁在试验压力下的稳定性。如果不能满足稳定要求，则应规定在作压力试验时，相邻压力室内必须保持一定压力，以使整个试验过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时间内，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。3-18 容器进行液压试验时，对试验液体有什么要求？答：试验液体一般采用水，需要时也可采用不会导致发生危险的其它液体。试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应将水渍清除干净。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。试验温度： a）碳素钢、16MnR和正火15MnVR钢容器液压试验时，液体温度不得低于5℃；其他低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于15℃。如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高，则需相应提高试验液体温度； b）其他钢种容器液压试验温度按图样规定。3-19 何种情况下方可采用气压试验？对试验的安全和试验用气体有何要求？答：下列情况下方可采用气压试验： 1．容器容积过大，无法承受液体的重量； 2．结构复杂，液压试验不足以充分检验各个部位的试压要求； 3．由于结构原因用液体不适合的，如容器内不允许有微量残留液体而无法排净或不能充满液体的容器； 4．其它难以克服的困难，诸如大型容器供水困难者。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检查监督。试验所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其它惰性气体。碳素钢和低合金钢容器，气压试验时介质温度不得低于15℃；其他钢种容器气压试验温度按图样规定。3-20 何种情况下的压力容器应进行气密性试验？答：符合下列情况时，压力容器应进行气密性试验。（1）介质为易燃、易爆；（2）介质为极度危害或高度危害时；（3）对真空度有较严格要求时；（4）如有泄漏将危及容器的安全（如衬里等）和正常操作者。3-21 试述第一、三、四强度理论？答：第一强度理论即最大主应力理论，其当量应力强度S=σ1。它认为引起材料断裂破坏的主要因素是最大主应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大主应力达到材料单向拉伸断裂时的最大应力值，材料即发生断裂破坏。第三强度理论即最大剪应力理论，其当量应力强度S=σ1-σ3，它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是最大剪应力。亦即不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。第四强度理论亦称最大应变能理论，其当量力强度为 它认为引起材料发生屈服破坏的主要因素是材料的最大变形能，亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形能达到材料单向拉伸屈服时的变形能，材料即发生屈服破坏。我国标准GB150-1998《钢制压力容器》中强度计算主要是以第一强度理论为基础的。我国标准JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》中应力强度计算采用的是第三强度理论。3-22 GB150-1998中内压圆筒强度计算的基本公式和适用范围是什么？答：基本公式： 适用范围为D0/Di≤1.5或pc ≤0.4[σ]tφ。3-23 GB150-1998中内压球壳强度计算的基本公式及适用范围是什么？答：基本公式： 适用范围为pc ≤0.6[σ]tφ。3-24 内压圆筒厚度计算公式中的焊接接头系数指的是何类焊接接头系数？具体说明。答：指的是A类焊接接头系数，具体就是指的圆筒纵向焊接接头系数。3-25 外压元件破坏形式有哪两种？外压元件的设计应包括哪两方面的内容？答：外压元件破坏主要有强度不足引起的破坏和失稳破坏两种。设计应包括强度计算和稳定性校核。因失稳往往在强度破坏前发生，所以稳定性计算是外压元件设计中主要考虑的问题。3-26 GB150-1998对外压圆筒（