压力容器制造和修理(第二版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：王增新

出版社：化学工业出版社

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压力容器制造和修理(第二版)试读：

前言

参加本书编写的人员有：第1章由王增新、张凯（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写；第2章由范飞、汤传健、李岩（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写；第3章3.1～3.8、3.10由李建华（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写，3.9由赵江涛（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写；第4章4.1、4.2、4.5由程真喜（甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司）编写，4.3、4.4、4.6由雷万庆（兰州兰石集团有限责任公司）编写；第5章由华伟（上海众深石化设备科技有限公司）编写；第6章6.1由贾小斌、陈建玉（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写，6.2由王军杰（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写，6.3由冀峰（甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司）编写，6.4由高亚萍、贾小斌（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写，6.5、6.6由韩冰（中国石化集团南京化学工业有限公司化工机械厂）编写，6.7由王钰伟（中航黎明锦西化工机械集团有限责任公司）编写，6.8由戎媚芳（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写；第7章7.1、7.2由王万磊（甘肃蓝科高新装备股份有限公司）编写，7.3、7.4由吴小燕（甘肃建投钢结构有限公司）编写，7.5由邵冰华、王国忠、常武明（张家港化工机械股份有限公司）编写；第8章由雷万庆编写；第9章9.1由姜杰编写，9.2由唐涛（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写；附录由王增新、朱小燕（兰州兰石重型装备股份有限公司）编写。本书由王增新主编，朱小燕编辑校对，刘福录、张凯审定。

本书编写过程中得到了兰州兰石集团有限责任公司、兰州兰石重型装备股份有限公司、甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司、甘肃建投钢结构有限公司、中国石化集团南京化学工业有限公司化工机械厂、张家港化工机械股份有限公司、上海众深石化设备科技有限公司、中航黎明锦西化工机械集团有限责任公司等单位的大力支持和协助，在此一并致谢。

本书第二版的修订工作是在第一版编写人员的劳动成果基础上进行的，由于人员工作的变迁等原因，部分人员不再担任本书第二版的编写工作，对他们给予本书编写所做出的贡献，在此表示诚挚的敬意和感谢。编者第1章概述1.1　压力容器的特点1.1.1　压力容器的基本概念

容器按所承受的压力大小分为常压容器和压力容器两大类。压力容器和常压容器相比，不仅在结构上有较大的差别，而且在设计原理方面也不相同，应该指出的是，所谓压力容器和常压容器的划分是人为规定的。一般泛指在工业生产中用于完成反应、换热、吸收、萃取、分离和储存等生产工艺过程，并能承受一定压力的密闭容器为压力容器。如果从广义上讲，凡承受流体介质压力的密闭壳体都可以称为压力容器。另外，受外压（或负压）的容器和真空容器也属于压力容器范畴。

从不同角度出发，不同的标准或法规对压力容器的概念也有不同的解释。按GB 150—2011《压力容器》的规定，设计压力（P）大于或等于0.1MPa的容器属于标准适用范围内的压力容器；从安全角度看，压力、容积、介质特性是与安全相关的三个重要参数。为此，TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称《固容规》）将同时具备下列三个条件的容器称为规程管辖的压力容器：①工作压力（P）大于或等于0.1MPa；②工作压力与容积的乘w积大于或等于2.5MPa·L；③盛装介质为气体，液化气体以及介质最高工作温度高于或等于其标准沸点的液体。另外，由国务院公布的《特种设备安全监察条例》中规定，压力容器的含义：是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶；氧舱等。

由于压力容器是一种承压设备，是在各种介质和环境（有时十分苛刻）条件下工作，所以，一旦发生事故其破坏性往往是非常严重的。为安全生产起见，从1982年国务院制定和颁发了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》（简称《暂行条例》），为进一步加强特种设备的安全监察，防止和减少事故发生，2003年3月11日国务院又以第373号令发布了《特种设备安全监察条例》（简称《条例》），自2003年6月1日起施行，《暂行条例》同时废止。这里所指的特种设备，是指涉及生命安全，危险性较大的锅炉，压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆，其中锅炉、压力容器、压力管道等又统称为承压设备。2009年1月24日国务院以第549号令对《条例》进行了修改，于2009年5月1日起施行。在2013年6月29日以第4号中华人民共和国主席令形式公布了《中华人民共和国特种设备安全法》，并于2014年1月1日起施行。这是我国第一次以法律形式对特种设备的安全管理做出了规定。由此可见，我国对特种设备，尤其是其中承压设备的设计、制造、使用管理的重视。

为深入贯彻落实国家关于加强压力容器安全监察工作的要求，细化安全监察管理规定，1981年原国家劳动总局颁布了《压力容器安全监察规程》，并于1982年4月正式执行。为适应新形势发展需要，在总结经验的基础上，原劳动部于1989年对其进行修改后，1990年颁布了《压力容器安全技术监察规程》（简称《容规》），并于1991年1月正式执行。贯彻《容规》以来，对强化压力容器使用管理，提高压力容器制造质量水平，以及减少爆炸事故等方面起到了积极的作用，是压力容器安全监察和监督检验的重要依据之一。为进一步完善压力容器质量安全监察工作，国家质量技术监督局对《容规》再次进行修订，于1999年6月正式颁布，并于2000年1月正式执行。

2007年5月，国家质量监督检验检疫总局（简称国家质检总局）下属的特种设备安全监察局（简称特种设备局）下达了制（修）订《固定式压力容器安全技术监察规程》（简称《固容规》）的立项任务书，将原1999年版的《压力容器安全技术监察规程》改为《固定式压力容器安全技术监察规程》，另行制定《移动式压力容器安全技术监察规程》。并于2009年5月召开《固容规》定稿会，于2009年8月31日由国家质检总局批准颁布，自2009年12月1日起施行。后于2010年11月发布了第1号修改单，自2010年12月1日起施行。从此，将《固容规》转化为特种设备安全技术规范（TSG），编号为TSG R0004—2009，确立其在特种设备法规标准体系中的位置。《条例》和《固容规》都是压力容器设计、制造、使用及管理必须遵循的行政法规和技术法规文件。

这里要强调的是，《固容规》从安全监察和便于管理的角度出发，对压力容器的条件做出了一些规定，凡符合这些条件的压力容器，称为规程管辖的压力容器。至此，可以这样说，现在一般从设计、制造、使用管理角度出发所指的压力容器，实际上都是指规程管辖的压力容器，而不是指所有的压力容器。

另外，1984年全国压力容器标准化技术委员会（简称“容委会”）成立后，在已实施了10多年的标准《钢制石油化工压力容器设计规定》（简称《设计规定》）和JB741—80《钢制焊接压力容器技术条件》等标准的基础上，经调查和实验验证，结合成功的使用经验并吸取国际上同类先进标准的内容，于1989年制定了国家标准GB 150—89《钢制压力容器》，后于1998年重新修订，出版了GB 150—1998《钢制压力容器》，该标准由国家技术监督局于1998年3月20日发布，从1998年10月1日开始实施。进入21世纪后，在总结原标准十余年实施所取得的经验基础上，修正错误，补充不足，并吸收国际同类标准的先进和可用内容，于2011年11月21日由国家质检总局和中国国家标准化管理委员会重新发布了GB 150.1～150.4—2011《压力容器》标准，并于2012年3月1日开始实施。该新的国家标准是由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262）负责提出和归口的压力容器大型通用技术标准之一，用以规范在中国境内建造或使用的压力容器设计、制造、检验和验收的相关技术要求。因此，这是一部集压力容器通用要求、材料、设计、制造、检验和验收为一体的综合性基础标准，也是压力容器标准体系中最为核心的基础标准。由于GB 150是强制性国家标准，因此，它是压力容器设计、制造、检验和验收必须遵循的基本技术标准。1.1.2　压力容器的分类

压力容器的形式、品种繁多，其分类方法有多种。归结起来，常用的分类方法有如下几种。（1）按制造方法分类

根据制造方法的不同，压力容器可分为板焊容器、锻焊容器、铸造容器、锻造容器、热套容器、多层包扎式容器和绕带式容器等。（2）按承压方式分类

分为内压容器和外压容器。（3）按设计压力（P）分类

①低压容器（代号L）：0.1MPa≤P<1.6MPa；

②中压容器（代号M）：1.6MPa≤P<10.0MPa；

③高压容器（代号H）：10.0MPa≤P<100MPa；

④超高压容器（代号U）：P≥100.0MPa。

这里要说明的是，原三部标准《设计规定》和JB741—80以及新的国标GB 150都没有按压力对容器分等的规定，只对设计压力P≤35MPa的容器，给出了统一的设计、制造准则。之所以这样做，主要是因为：

a.容器破坏时所造成的危害大小，并不只取决于压力的高低，还和容积的大小、内部的介质状态及性质、操作条件等因素有关。认为凡高压容器就一定比中、低压容器危险的观点是不全面的。

b.应力是导致容器破坏的基本因素之一。高压容器和中、低压容器壳壁中的设计应力值是近似或相当的，因应力大引起的容器破坏的危险性对不同操作压力的容器是相同的。

c.压力容器制造的难易程度也并非完全取决于压力的高低，还和材料的焊接性、加工工艺性能的优劣以及结构的复杂程度等因素有关。只重视高压容器的制造质量而忽视中低压容器的产品质量是错误的。

d.目前国外各主要压力容器技术规范，也都没有按压力高低对容器划分等级。（4）按容器的设计温度（T-壁温）分类设

①低温容器：T<-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁设素体不锈钢制容器，以及T<-196℃的奥氏体不锈钢制容器；设

②常温容器：-20℃≤T<150℃；设

③中温容器：150℃≤T<400℃；设

④高温容器：T≥400℃。设

一般说来，高温容器的温度界限应和所用钢材产生蠕变的温度范围有关，故除低温容器在GB 150标准中有明确规定外，其他类容器的划分仅供参考。（5）按容器的制造材料分类

分为钢制容器、复合金属制容器、铸铁容器、有色金属容器和非金属容器等。（6）按容器外形分类

分为圆筒形（或称圆柱形）容器、球形容器、矩（方）形容器和组合型容器等。（7）按容器在生产工艺过程中的作用原理分类

分为反应容器（代号为R）、换热容器（代号为E）、分离容器（代号为S）、储存容器（代号为C，其中球罐代号为B）。（8）按容器的使用方式分类

分为固定式容器和移动式容器。

另外，根据容器的设计压力高低、容积大小、介质的危害程度，《固容规》将适用范围内的压力容器类别划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三个类别，以利于进行分类监督管理。1.1.3　压力容器的操作条件特点

安全可靠性是压力容器在设计、制造中首要考虑的问题。要想从制造角度出发确保压力容器的质量，使之在使用中安全可靠，了解压力容器在使用中操作条件特点是十分必要的。压力容器操作条件主要包括压力、温度和介质。（1）压力

容器内介质的压力是压力容器在工作时所承受的主要外力。

①表压力：压力容器中的压力是用压力表测量的，压力表上所表示的压力为表压力，它实际上是容器内介质压力超过环境大气压力的压力差值。

②工作压力：是指在正常操作情况下，容器顶部可能达到的最高压力（指表压）。它不包括液柱静压力。

③设计压力：设定的容器顶部的最高压力，在相应设计温度下，用它计算容器壳体壁厚及其元件尺寸，所以，设计压力和设计温度的配合是设计容器的基本依据。其值不得小于工作压力，一般应略高于它。（2）温度

①容器的设计温度：是指在正常工作情况下，所设定的壳壁或受压元件的金属温度。由于容器材料的选用与设计温度有关，所以设计温度是压力容器材料选用的主要依据之一。

②试验温度：是指进行耐压试验或泄漏试验时，容器壳体的金属温度。（3）介质

压力容器在生产工艺过程中所涉及的工艺介质品种繁多复杂。其使用安全性与内部盛装的介质密切相关。通常关心的主要是它们的易燃、易爆、毒性程度和对材料的腐蚀等性质，比如说氯气，只要发生一点泄漏，就有可能造成人员死亡。所以在压力容器制造中，从使用安全性出发，应将容器内部介质状况作为重点考虑因素之一。

介质毒性危害程度和爆炸危险程度可按照HG 20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定或参照GB 5044《职业性接触毒物危害程度分级》等。（4）举例

①炼油厂中的加氢反应器，其设计压力一般为8～18MPa，工作温度高达400℃以上，介质主要是氢气、油，是一种高温、高压、介质为易燃、易爆又具有氢腐蚀性质的压力容器，对于这种压力容器无论从设计上还是从制造角度而言，都要从严要求，一丝不苟，且制造难度极大。

②近年来，随着石化行业使用进口原油比例越来越大，其中大部分为高硫油或劣质油，因此带来的介质对压力容器的腐蚀问题亦越来越突出，经常造成容器腐蚀而引发泄漏，甚至发生爆炸或造成严重安全事故，介质腐蚀问题已严重地影响压力容器安全运行和使用寿命。每年由于腐蚀所造成的经济损失，相当于一个国家国民经济总产值的1.25％～3.5％；国外因设备腐蚀造成的生产事故约占全部事故的1/3以上。在加氢裂化装置中用的高压加氢空冷器原来使用碳钢材料，由于多次出现腐蚀泄漏情况，有的还由于介质泄漏引起大火，为此中石化集团2006年6月20日发文，要求新造的加氢裂化装置中的加氢空冷器全部使用Incoloy825镍基耐蚀合金材料，以材料升级来解决介质腐蚀泄漏问题。当然这也带来设备成本大幅度增加。由此可见，介质腐蚀在其他因素（如应力、温度）综合作用下造成的容器失效应引起我们极大的重视。1.1.4　压力容器的基本结构及其制造特点

压力容器虽然种类繁多，形式多样，但其基本结构不外乎都是一个密闭的壳体，壳体内部大多数情况下都有内件，有的内件与壳体一样也承受一定压力，此时这些内件与壳体就都属于受压元件，在制造过程中都要按要求认真对待。常见的压力容器多为圆筒形壳体，其基本结构主要由以下几大部件组成。

1.1.4.1　筒体

一台容器的筒体通常由用钢板卷焊而成的一个或多个筒节组焊而成，这时的筒体有纵环焊缝。也有些小直径容器筒体用无缝钢管制成。对于厚壁高压容器的筒体还经常采用数个锻造筒节通过环缝焊接连接而成，这种容器则称为锻焊结构的压力容器。锻焊结构筒体虽省去了筒节纵缝焊接及钢板卷制、校圆的工序，但由于锻件成本要比钢板高得多，所以，一般只有当筒体壁厚大于一定厚度时，才采用锻焊结构。当然，根据制造方法不同和各厂的制造条件限制，容器筒体还有热套式、多层包扎式和绕带式等多种形式，它们都是厚壁筒体的一些特殊制造方式，当没有卷制大厚度钢板能力或生产大厚度锻造筒节能力的厂家，对于某些厚壁压力容器产品，可以采用这些方式来制造筒体，此时只要增添一些必要的工艺装备即可。对于中、薄厚度的筒体基本上还是都用钢板卷制焊接而成。

1.1.4.2　封头

按几何形状不同，有椭圆形封头、球形封头、碟形封头、锥形封头和平盖等多种形式。封头和筒体组合在一起构成一台容器壳体的主要组成部分，也是最主要的受压元件之一。

从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种形式。一般讲，当封头直径较大，已超出制造厂生产能力时，多采用分片成形方法制造。分片成形封头是由数块封头瓣片和一块极盖板组成，对于这种封头制造的关键是控制封头瓣片间焊缝的角变形和因多条焊缝横向收缩造成的封头直径尺寸的偏差，如控制不好，很可能导致产品尺寸超差而不合格。对于整体成形的封头尺寸、形状虽较易控制但一般需要有大型成形冲压模具及压机或大型旋压设备，工艺装备制造费用的增加，使封头制造成本大幅度上升。

从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形等。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏其钢板调质态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造；当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头胚料加热至900～1000℃，使钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料（如正火态钢板）由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。

1.1.4.3　接管和法兰

为使容器壳体与外部管线连接或供人进入容器内部，在一台容器上总是有一些大大小小的接管和法兰，这也是容器壳体的主要组成部分。在《固容规》中规定，人孔法兰及人孔盖，设备法兰及公称直径D≥250mm的接管和法兰都是容器的主要受压元件。接管与壳体间的g焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，则称为对接焊缝；壳体上不开坡口时则为角焊缝。如图1-1所示。图1-1　接管与壳体间焊接接头形式

对于接管与壳体间的焊缝，由于其结构形式一般为角接接头或T形接头，有时还有补强圈，故除极个别情况外，一般均无法进行焊缝内部的无损检测。正由于此，往往制造厂对于该处焊缝的焊接质量控制不如筒体上要求做内部无损检测的对接焊缝那样重视，于是这里的焊缝内部经常会存在如气孔、夹渣、未焊透、裂纹等各种各样的焊接缺陷。在容器运行承受压力时，此处又是应力集中区，所以往往一台容器就从这里开始发生破坏，这一点是应引起注意的。

1.1.4.4　密封元件

密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工作条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的密封垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。

1.1.4.5　容器内件

在容器壳体内部的所有构件统称为内件。有的内件如换热器中的换热管也是一种受压元件，在《固容规》中还列为主要受压元件；有的容器内件尺寸要求十分严格，如重整反应器内的约翰逊网，其装配间隙不得超过0.8mm。对于塔内的塔盘和塔板，其不平度都有一定要求。所以笼统地认为内件不是承压件，制造质量无关大局，不会影响设备的安全使用，这种观点是极其错误的。

1.1.4.6　安全附件

安全附件是确保压力容器在运行中不发生超温、超压或液体总量超限的重要组成部件，其主要作用是保证压力容器安全运行。安全附件主要包括：安全阀、爆破片、压力表、液位计、壁温测试仪表（或温度计）等。

1.1.4.7　容器支座

压力容器是通过支座支承设备本身自重加上介质的重量，还要承受风载地震载荷给容器造成的弯曲力矩载荷，它是容器的主要受力元件之一。支座的形式有多种，对于立式容器常见的有圆筒形支座、裙式支座、悬挂式支座等；卧式容器主要采用鞍式支座和悬挂式支座；球形容器大多采用柱式支座等。为了保证其受力安全性，往往对支座中的对接焊缝要进行局部甚至全部的射线检测或超声检测的检查。1.1.5　压力容器的基本要求

对压力容器最主要、最基本的要求是在确保安全的前提下有效运行，最大限度地保证长期稳定生产。具体来讲，压力容器的设计应满足以下性能要求。

①强度要求　强度是指容器在确定的压力条件或其他外力载荷作用下抵抗破裂或过量塑性变形的能力。这是容器在设计时首先考虑的要素，是计算容器壳体（指圆筒和球壳）壁厚的主要依据，即保证容器在使用中不发生强度失效。

②刚度要求　刚度是指容器或容器的受压力部件在限定的载荷下抵抗弹性变形的能力。容器或其受压部件刚度不足虽然不会发生破裂和过量的塑性变形，但却会由于弹性变形过大而丧失正常的工作能力，如容器法兰由于刚度不足而变形导致密封垫片处发生泄漏，即刚度失效。

③稳定性要求　稳定性是容器在外载荷作用下保持其几何形状不发生突然改变的能力。比如，薄壁圆筒在外压作用下，其形状可能会突然变形被压瘪，使容器丧失工作能力，从而造成容器的稳定失效。

④耐久性要求　耐久性就是指容器的使用寿命，是评定容器性能的重要标志之一。压力容器的使用年限由设计确定。在《固容规》中规定，使用年限是容器设计条件和设计总图中主要内容之一。

⑤密封性要求　压力容器的密封不但指可拆连接处，也包括壳体母材和各种焊接接头处的致密程度。对盛装易燃、毒性程度为高度危害和极度危害介质的容器，其密封性能要求更严，这些容器不但要求采用可靠的密封结构和进行泄漏试验，而且对制造和检验有更高的要求。1.2　对压力容器制造的基本要求1.2.1　控制压力容器制造质量的重要意义

压力容器是在一定温度和压力下工作且介质异常复杂的一种特殊设备。它广泛应用于石油化工、医药、轻工、军事及科研等各个领域。随着生产和工业技术的不断发展，其操作条件更向高温、高压或低温发展，加上介质的复杂多变，不少容器具有易燃、易爆、剧毒等特点，危险性更加显著。所以一旦发生破坏，就会带来灾难性的恶果，使人民生命安全和财产蒙受巨大损失。

20世纪80年代以后，由于国务院发布了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》和原劳动部制定的《压力容器安全监察规程》，我国压力容器安全工作有了较大进展，容器的制造质量得到了有序控制和提高，但从目前看，压力容器安全问题还相当严峻，进一步控制压力容器的制造质量，使压力容器破坏性事故减少到最低程度仍是当务之急。必须遵循压力容器制造的各项基本要求，使压力容器百分之百地安全投入使用。1.2.2　对压力容器制造的基本要求（1）严格贯彻压力容器制造许可证制度

要想生产制造压力容器产品设备，企业必须具备有一定的生产实力和条件，否则就生产不出符合要求的容器产品，只有首先取得压力容器制造许可证，才能使其生产、管理等各项工作走上正轨，置身于相应机构的安全监察之下。

针对一台压力容器而言，根据其结构的复杂程度和工作条件的苛刻程度，其制造的难度也大不相同。为此，在《锅炉压力容器制造监督管理办法》中规定，对承担压力容器制造的单位根据其能力和实力划分了多个等级。要想生产制造压力容器产品，制造厂必须创造条件，接受安全监察部门的审查，取得相应级别的压力容器“制造许可证”，按批准的范围生产压力容器。未经取证批准或超过批准范围生产压力容器是绝不允许的，非法的，一经查出，将严肃处理。贯彻执行压力容器制造许可证制度就从管理体系上规范了容器制造业的行为，这是确保压力容器制造质量的根本前提，也是对压力容器制造的最基本的要求。“制造许可证”并不是一劳永逸的。为了保证其持续有效性，隔一段时间还要进行换证审查，国内国外都是如此。（2）要具有完善的压力容器质量保证体系

压力容器制造单位建立完善的压力容器质量保证体系，这是保证生产出合格的压力容器产品至关重要的条件之一。因此作为每一个压力容器制造厂应编制出符合自己运作情况的“质量保证手册”（简称“手册”），为保证“手册”的贯彻实施，还要制定出一系列与之相配套的管理制度、程序文件和工艺守则等企业标准。这就是对一个压力容器制造厂所提出的必要的软件条件要求。（3）要具有一定的制造能力、实力和基本条件

对一个制造单位来讲，能力和实力主要是指具有一定技术素质的人员、技术力量和相应的工艺装备，而基本条件是指是否有一定的生产场地、设备和相应的设施（如焊条库等）。很难想象，如果没有一定的工艺装备或设备能力很差，怎么能制造出符合要求的容器产品。同样，只有装备和设备，而缺少一支有制造经验的人员和技术力量（包括技术人员和技工），也不能承担压力容器的制造。所以，在《锅炉压力容器制造许可条件》中，对制造厂必须具备的基本条件都做出了相应的规定。这就是对压力容器制造要求的硬件条件。（4）严格执行和遵守各项法规和标准以及图纸技术条件要求《固容规》和GB 150《压力容器》是压力容器制造必须遵循的根本大法，以它们为核心又制定了一系列“规程”、“规则”“标准”等技术性和管理性法规和标准。如：GB 151《管壳式换热器》、GB 12337《钢制球形储罐》、TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》、TSG Z8001—2013《特种设备无损检测人员考核规则》、NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》、JB/T 4730《承压设备无损检测》、NB/T 47016—2011《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》等。这些标准和法规以及图纸和产品技术条件要求、制造工艺、焊接工艺评定报告一系列文件都是压力容器制造的基本依据，严格按其制造是防止粗制滥造，确保压力容器制造质量的关键。（5）以上仅是对压力容器制造所提出的最基本、最起码的要求。

当然为了能生产出高质量、高水平的压力容器产品，仅做到这些还是远远不够的。还要根据自己单位的实际情况和特点，进行ISO 9000认证，开展科研攻关和新产品开发，大搞技术革新和技术进步，进行必要的机制改革，不断完善自我，只有这样才能不断进步，在压力容器制造业中立于不败之地。1.3　在役压力容器修理和改造的意义和一般要求

什么叫“在役压力容器”？概括来说就是正在使用运行和服役的压力容器。关于在役压力容器修理和改造的要求在后面第8章中还要详细论述，这里只做一简单介绍。1.3.1　修理和改造的意义

压力容器在使用服役中，由于各种原因可能发生这样或那样的损坏和损伤，使之不能保证安全运行；有时由于使用条件的变更需要对设备进行局部改造。如果一旦出现这类情况就更换设备，重新制造一台容器，势必会造成极大的浪费。有时是运行条件所不允许的。为此，对于可以进行修理和改造的容器产品，在保证设备安全运行的前提下，进行局部修理和改造是有很重要的现实意义的。1.3.2　修理和改造的一般要求

压力容器的修理和改造不同于制造一台新的压力容器，主要因为压力容器在使用一段时间后，往往会受到介质的侵蚀，使容器基体母材和焊缝性能发生改变，同时，绝大多数情况下，修理和改造工作都只能在设备使用现场进行，所以不能完全按照新制压力容器的要求进行。在《固容规》中对在用压力容器的修理和改造提出了一些基本要求，这些要求在修理和改造时必须遵守。具体要求如下：

①从事压力容器修理和改造的单位必须是已取得相应的制造许可证或者安装改造维修许可证的单位。

②修理和改造前，应参照相应制造技术规范，编制修理和改造实施方案。重大的修理和改造，其方案应经原设计单位或具备相应资格的设计单位审批同意，并报施工所在地的地、市级安全监察机构审查备案。

③压力容器修理和改造，必须以保证其结构和强度满足安全使用要求为原则。

④修理和改造前，容器的使用单位应按《在用压力容器检验规程》要求做好准备和清理工作，达不到要求时，不得进行修理和改造。

⑤修理和改造后，应向容器的使用单位提供修理或改造后的图样，施工质量证明文件资料，以备存档。1.4　压力容器制造的现状和发展趋势1.4.1　现状

我国压力容器制造行业，从无到有，从小到大，经历了风风雨雨的艰苦发展历程，真正形成压力容器大规模制造能力是从20世纪60年代开始的，到了20世纪70年代中期，从国外大量引进大型成套的化肥、石油化工装置的同时，也引进了先进的科研、设计和制造技术，使我国压力容器制造明显地上了一个台阶。特别是20世纪80年代初，原劳动部率先在兰州石油化工机器厂进行了压力容器质量控制体系的检查验收并颁发了第一张制造许可证以后，各地的压力容器取证工作如雨后春笋般地发展起来，加上《锅炉压力容器安全监察暂行条例》和《压力容器安全监察规程》的颁布，使压力容器制造业逐步地走上规范化轨道，产品制造质量得到了很大的提高。与此同时，许多制造厂引进了大量国外先进的工艺装备、检测仪器，使制造能力和水平有了一个飞跃的发展。随着一大批制造厂陆续取得美国ASME U和U2制造许可证，使我国的压力容器制造不但从技术水平和能力上与国外先进国家的水平缩小了差距，在某些方面甚至已经达到或超过国外同类产品的水平，而且在制造质量控制方面也与国际接轨。当然由于我国的市场经济体制还不完善，工厂的管理水平和用人机制以及技术开发投入与国外仍存在较大差距，这一切严重影响了我国压力容器制造能力的充分发挥和总体质量水平的进一步提高，所以当前我国压力容器制造业形势还是十分严峻，既面临机遇，又面临挑战。

下面就从几个方面以我国为主分析一下压力容器制造行业的现状。

1.4.1.1　产品类型方面（1）化肥工业

自20世纪70年代引进、消化国外先进技术以来，我国能够自行设计和制造的设备越来越多，重大化工装备国产化水平也越来越高，其中，大型化肥工业尿素合成装置中的压力容器90％以上可以立足国内生产，大型合成氨装置中的压力容器国产化率也达到70％以4上。目前已能制造的52×10t/a尿素合成塔最大规格为ф2800mm×4122mm×36118mm，单台总重达322t，30×10t/a氨合成塔规格为ф2400mm×112mm×24140mm，总质量达186t。（2）炼油、石油化工工业

这是使用压力容器产品数量最多的行业之一。随着国民经济的日4益发展，我国炼油厂年处理能力已从250×10t/a原油提高到2000×410t/a原油处理能力，特别是20世纪80年代以后，发展异常迅猛，目前炼油厂、石化总厂已遍布全国各地。

炼油、石化行业所用的压力容器大多具有高温、高压、临氢和硫腐蚀的特点，这对压力容器制造业提出了更高的要求，为了获取高品质的石油产品和适应高硫原油、劣质原油的深度加工，各炼油厂纷纷建造了加氢工艺装置。目前我国富拉尔基第一重型机械集团公司已生产的锻焊结构加氢反应器其最大规格为ф4800mm×334mm×34500mm，单台总质量为2044t，兰州兰石重型装备有限公司已生产的板焊结构加氢反应器最大单台质量为835t，最大壁厚为（186.5+6.5）mm，最大直径为ф4800mm。（3）液化石油气、化工原料气储运容器

近年来，大型、特大型的各种储运容器发展异常迅速，采用高强度钢、低温钢制造容器也越来越普遍。在卧式储罐制造方面，南化公司化工机械厂已生产了规格为ф7400mm×38mm×74000mm（内径×厚度×长度），单台总质量达600t的特大型储罐。在球形储罐生产方3面，我国已经能自行设计、制造容积为8000～10000m的大型球罐。在球罐用材上，已由原来单一的16MnR钢发展到抗拉强度为610MPa高强度调质钢。（4）核电设备中的压力容器

众所周知，核电设备中的压力容器制造难度大，要求极高，不能出现丝毫的质量问题。所以可以这样讲，能否制造核电用的压力容器是衡量一个国家压力容器制造业水平高低的标志之一。我国已成功地建设了秦山和大亚湾等多座核电站，其中一些关键的压力容器核心设备就是我国自行设计和制造的。比如，上海锅炉厂生产的规格为ф6398mm×（139+6）mm，总质量达813t型号为AP1000的350MW核电蒸发器和ф3852mm×（200+6）×13130mm，总质量为323t的600MW核电反应堆压力容器，东方锅炉厂生产的直径为ф4280mm×112mm×21122mm，总质量为345t的1000MW核电蒸气发生器。这一切标志着我国在核电压力容器制造方面已经有了相当成熟的经验和技术，已经步入世界压力容器制造业的大国行列。（5）煤化行业中的压力容器

近年来，根据我国经济结构多煤少油的状况和液体燃料要求不断增加的现状，利用煤作原料，通过直接或间接液化使之转化为液体燃料项目已被国家科技部列入了重大科技攻关项目，并已开始付诸实现，预计到2030年左右，以煤为原料转化为液体燃料的建设规模将4达到（3000～5000）×10t/a。为此，煤化工行业必将形成一个新型的燃料产业。而煤化工行业中，产品规格为ф9600mm×130mm×61380mm，总质量达2200t（不包括内件）的煤基合成油项目中的费托反应器和各种结构的气化炉等都是制造难度极大、有别于其他行业的压力容器产品。

1.4.1.2　压力容器用材方面

20世纪60年代初，我国压力容器制造业虽然已经形成规模生产，但从用材上看，品种单一，只有普通碳素钢一种。到了20世纪60年代末，开始积极推广以16Mn为主的普通低合金钢来制作压力容器，当时一些特殊用钢，如18MnMoNb、14MnMoV、20Cr3NiMoA等高强度钢应用极少，直到20世纪70年代末，随着国外先进技术的引进，我国在压力容器用钢上才开始步入一个新的阶段，从低合金结构钢、耐热钢、耐腐蚀钢、不锈钢、发展到低温钢、高强度钢和特殊合金，压力容器用材品种越来越多，所要求的钢材品质也越来越严。以临氢设备中的压力容器用钢——抗氢钢为例，最早用来制作加氢反应器用的“王牌”抗氢钢2.25Cr1Mo钢，各项指标都比较低，衡量其回火脆化倾向的J系数，只要求小于250以下，随着冶炼技术的不断提高，对钢的纯洁性、匀质性、抗氢性和综合力学性能要求也在不断提高。目前，从设计要求上，对J系数已要求小于等于100以下。另外，随着加氢工艺技术，特别是渣油加氢改质和煤加氢液化工艺的不断发展，普通的2.25Cr1Mo钢从抗氢性能、抗蠕变性能，最高使用温度限制及抗拉强度上已不能满足需要。因此，国外近年来又相继开发了新型Cr-Mo-V抗氢钢。我国在20世纪90年代也已采用该类钢制造出了加氢反应器，近年来已经大量用该类钢制造加氢反应器。可以这样讲，在压力容器用材的品种使用上，我国与世界先进国家的差距不大，基本相当。

1.4.1.3　制造工艺技术和装备方面

压力容器的制造涉及机械加工、压力加工、焊接、热处理和无损检测等各方面，但其中对压力容器制造工艺技术进步影响最大的是焊接。近年来，压力容器制造业在装备投资中，焊接设备的比例占了40％以上。正由于这些先进高效焊接设备和工艺的采用，使压力容器制造技术有了很大的提高和发展。就具体的压力容器焊接而言，焊条电弧焊的比例已逐步缩小，埋弧自动焊、氩弧焊、CO气体保护焊、2混合气体保护焊、等离子焊、真空电子束焊等先进的工艺技术已大量或逐步得到采用，带极堆焊、窄间隙埋弧焊、药芯焊丝气保焊等高效率的焊接工艺及设备已成为一些大型压力容器厂必备的工艺措施，小管径内壁堆焊、弯管内壁堆焊、管子-管板自动旋转氩弧焊、马鞍形接管自动焊等一系列新型焊机也在不少厂中得到了应用。这对于稳定地提高压力容器焊接质量，提高压力容器制造工艺水平，无疑将起到很大推动作用。

在厚板成形方面，一些大型制造厂都添置了大型卷板机和压弯机，使厚壁板焊结构的压力容器生产得到了实现。对于特大厚度的压力容器采用锻制筒节进行组焊的技术日趋成熟。封头成形已具有整体冲压成形、分瓣成形和旋压成形各种工艺能力，特别是一大批封头专业制造厂的出现，为压力容器制造的社会分工和专业化生产奠定了良好的基础。

在无损检测方面，除去常规的X光射线检测设备外，不少厂为生产厚壁压力容器购置了直线加速器。国内能力最大的直线加速器设备为12MeV，其检测的最大厚度达400mm以上。连续成像的X光射线检测设备已应用于生产，智能化和可记录的超声检测仪已研制出并得到应用。衍射时差法超声检测（TOFD）技术已日趋成型，已被列入《固容规》之中。

热处理设备已越来越大型化，目前国内最大的台式退火热处理炉尺寸为12m×13m×30m，这种热处理炉对于容器整体热处理效果虽好，但随着容器向大型化发展，有些直径再大，或超长容器的热处理仍不能满足。为此，局部热处理越来越广泛地被采用。局部热处理大多采用履带式远红外电加热片+自动温控仪进行，也有用局部组装式燃油或燃气的热处理炉即卡式炉进行。

1.4.1.4　计算机应用方面

目前我国压力容器制造业中的计算机应用与国外相比还有一定差距，也就是近年来才得到广泛应用。如焊接工艺编制采用焊接专家系统、焊接工艺评定和焊工培训考试使用计算机管理。编制零部件制造工艺过程卡，在下料、机加工、气割等一些工序中使用计算机，这些不但节省了大量的人力、物力和时间，同时也有助于制造工艺水平和质量的提高。

1.4.1.5　与国外压力容器制造业的主要差距

应该看到，我国压力容器制造业在一个十分落后的基础上，经过短短几十年的努力，从规模和能力上虽然已成为世界上压力容器制造业的大国，但相比国外先进国家压力容器制造经历上百年的发展，在实力和技术水平上还存在着较大差距，这主要表现在：

①焊接自动化、机械化水平较低；

②质量控制和现场管理水平较差；

③产品外观、油漆、包装质量亟待提高；

④配套供应能力较低；

⑤用户服务意识差，机制不健全；

⑥社会化分工、专业化生产的水平差。1.4.2　发展趋势

1.4.2.1　产品类型和规模方面

随着工业技术的发展，压力容器大型化和超大型化已是大势所趋。如建造直径ф4500～5800mm，壁厚350mm，单台总质量达200043余吨的大型加氢反应器；（15～20）×10m的浮顶贮罐，容积为310000m以上的球形储罐等，这就给制造、运输、安装都带来极大的困难，也提出了一些新的课题，如现场大型容器的组焊、无损检测、热处理技术的开发，特大型容器的运输、起吊安装，在制造厂内还要增加一些必要的大型工艺装备，如大型机加工设备，大厚度焊缝的焊接、无损检测设备，大型变位机，滚轮架等，如果不事先考虑这一系列问题的解决，势必会妨碍大型压力容器的制造和发展。

1.4.2.2　产品用材方面

①随着容器向大型化、高温、高压方面发展，若仍采用传统的用钢来制造容器，势必会使容器壁厚太厚，产品总质量过大，造成综合投资增加。为此就要开发使用新型用钢，在炼油、石油化工产品方面，2.25Cr1MoV钢和3Cr-1Mo-1/4V钢比普通的2.25Cr1Mo钢强度更高，最高使用温度界限也更高，对于制造特大型的加氢反应器是必须要考虑采用的材料。为发展大型球罐，采用调质高强度钢制造球壳是未来一段时间内必然发展的趋势。

②在使用压力容器的各行业中，各种形态的腐蚀是损害容器、减少设备使用寿命，甚至导致破坏、造成事故的尖锐问题之一。为了研究如何抵御腐蚀这一课题，一些新型用钢应运而生，比如为防止HS2应力腐蚀，近年来研制出了Q345R（HIC）钢、15CrMoR（HIC）钢、08Cr2AlMo钢等。为在一些苛刻腐蚀环境中保证容器的安全使用，双相不锈钢、Ni基合金、哈氏合金等材料应用越来越多。对于相应的钢厂、焊材制造厂和容器制造厂来说，如果不紧跟形势，开发这些国外早已成熟的压力容器用材的研究和应用，则势必被市场经济所淘汰。在此，还要提醒一点就是一定要有超前意识，比如我国目前只能生产硫含量达“双零”的钢，而国外早已生产出含硫量达到万分之几的钢。相信随着工业技术的发展，对容器用钢和制造厂的要求会越来越高。

1.4.2.3　运行机制方面

①科研开发创新是一个企业立于不败之地的制胜因素。在工业技术飞速发展的今天，不搞具有自己特点的拳头产品，不进行科研开发，就等于自杀性行为。对于容器制造业而言，尤为重要，别人能做的，我们要做得更好，别人不能做的，我们要能做，以质量、品种取胜才有发展前途。

②走社会化分工和专业化生产的道路是发展压力容器制造业的必然之路，我国的压力容器制造厂受前苏联的影响，往往是大而全、小而全，什么都自己干，这样既费时、费力又无助于产品质量的提高，走社会化分工和专业化生产道路，无论对一个企业而言，还是从我国整个压力容器制造业来讲，才是最有生命力的途径。

③压力容器制造业中也要抓大放小，淘汰和抛弃一些设备陈旧、管理落后、粗制滥造、生产能力很差的企业，只有这样才能确保我国压力容器制造业健康发展，才能减少因制造质量低劣屡屡发生容器破坏事故的频率。

④一个制造厂的实力表现在要有相当规模的工艺装备和一批高素质的技术力量两方面，二者缺一不可，用人机制不改变，不重视人才的培养和引进，没有一批高素质的技术人才（包括工程技术人员和技工）企业就没有活力。一些民营和股份制改造成功的企业，之所以在产品质量上和交货期上能完全满足客户的要求，有明显的经济效益，除去有较好的运行机制外，这方面也是非常重要的因素，值得同行借鉴。参考文献

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［13］强天鹏，压力容器检验.北京：新华出版社，2008.第2章压力容器制造的主要工序及方法2.1　概述

为了确保压力容器在工艺文件编制工作中符合有关规范要求，保证工艺文件的统一性、完整性，提高工艺质量，压力容器制造单位技术部门都会制定简明的工艺流程，用以说明压力容器及其零部件在制造中的主要工序和方法，譬如加氢反应器的简明工艺流程见图2-1。图2-1　加氢反应器简明工艺流程2.2　钢板预处理2.2.1　钢板预处理目的

提高钢材的耐蚀能力，抗疲劳能力，延长其使用寿命；优化钢材表面工艺制作状态，有利于钢板表面的宏观检查、超声检查，有利于数控切割机下料和精密落料。2.2.2　钢板预处理流程

钢板预处理需经过钢板校平、喷丸除锈、自动涂装、烘干、钢板运输、起吊几个流程。2.2.3　对钢板预处理的要求

①钢板预处理前应检查钢板有无严重的缺陷，如有严重的缺陷应及时处理，处理合格后方可进入预处理程序。

②钢板预处理前应检查核对材料的标识，如材料的牌号、炉批号、规格等，并做好记录便于材料标识的移植。

③钢板预处理前应确保钢板表面清洁、干燥、无油污，钢板若被油脂沾污，必须先进行除油工作。

④对于同一批次且大量的板材，预处理时必须进行首检制度，先除锈一两张，首件合格后才可继续施工。

⑤钢板表面清理应在室内进行，清理后的钢板不得在露天存放。经表面处理的材料，应及时将材料标识移植。2.3　材料进厂验收2.3.1　材料进厂验收原则

①材料入厂验收控制程序和方法应执行本企业《压力容器制造质量保证手册》“采购与材料进厂质量控制”的规定。

②入厂的材料均应附有质量证明书或相应的材料合格证，否则应予以拒收。

③物资供应部门接到供方质量证明书后，应立即核实材料质量证明书是否与订货合同、协议要求符合。当发现质证与合同、协议不符合时，应向供方联系解决，核实质证后填写材料进厂验收记录。

④检查部门根据质证和材料进厂验收记录进行质证与实物的核对，物证相符后经材料质控负责人审核，审核工作的主要内容是：

a.审核质证上数据符合验收标准要求；

b.确定材料复验项目的取样内容。

⑤质量证明书和材料的要求应符合相关材料标准的规定，还应符合压力容器相关标准的规定。

⑥材检员在材料质证经审核认可后，按材料炉批号编写材检号填在质证上，并填写“材料进厂验收记录”卡片，经材料质控负责人审核并签字后，与复验报告一并存档。

⑦当材料质量证明书出现以下任一情况时，应对材料进行复验或拒收处理：

a.质量证明书内容不全；

b.质量证明书内容与实物标记不符；

c.对材料质证的真实性或对性能和化学成分有怀疑；

d.材料质量证明书注明复印件无效或不等效。

⑧复验的内容及要求还应符合《固定式压力容器安全技术监察规程》及相关制造标准的规定。2.3.2　不合格品的处置

①材料进厂验收时，一旦发现不合格品时（包括质证及标记不合格），材检人员应开不合格品通知单并在实物上涂以油漆标记，按“压力容器不合格品控制程序”处置。

②对于以下情况可进行补项：

a.对于标记不清而质证有效的材料；

b.对于实物有标记，而物证不符或质证有缺项、差错、含糊不清的材料。

另外，材料进入容器车间或工段，需要划线切割时，必须经下料检查员验收认可，方能切割，并按“压力容器产品标记控制程序”进行标记移植，保证材料的可追溯型。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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