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1、1特种设备法规体系简介1.概述 特种设备是指涉及生命安全、危害性较大的锅炉、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。经国务院批准，国家质检总局于2004年1月19日制定并公布了首批特种设备目录，共八大类，61个类别，301个品种。2003年3月，国务院颁布了特种设备安全监察条例，该条例规划了“企业全面负责，部门依法监督，检验技术把关，政府统一领导，社会广泛监督”的特种设备安全工作新格局，进一步确立了特种设备安全监察基本制度。自2003年6月1日起施行。2.名词术语 法律：专指由全国人民代表大会及其常委会制定的规范性文件。地位仅次于宪法。行政法规：在我国指最高行政机
2、关，即中央人民政府国务院根据宪法和法律或者全国人大常委会的授权决定，依照法定权限第1页/共112页和程序，制定颁布的有关行政管理的规范性文件。规章：通常称行政规章，是国家行政机关依照行政职权所制定、发布的针对某事件或某一类人的一般性规定，是抽象行政行为的一种。规范性文件：拥有行政立法权的行政机关制定和发布的除行政法规、规章以外的具有普遍约束力的文件。标准：为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件，该文件经协商一致并经一个公认的机构批准。标准化：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，称为标准化。标准化的重
3、要意义是改进产品，过程和服务的适应性，防止贸易壁垒，促进技术合作。我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。国家标准是最高标准的最低要求，企业标准是最低标准的最高要求。在一定范围内通过法律、行政法规等手段强制执行的标准是强制性标准，其他标准是推荐性标准。第2页/共112页 锅炉：指利用各种燃料、电或者其他能源将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备。其范围规定为容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉;有机热载体锅炉。压力容器：指盛装气体或者液体、承载一定压力的密闭设备。其范围
4、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2.5MPaL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1.0MPaL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。压力管道：指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备。其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。第3页/共112页
5、 起重机械：指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备。其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。电梯：指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备。包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。客运索道：指动力驱动，利用柔性绳索牵引箱体等运载工具运送人员的机电设备，包括客运架空索道、客运缆车、客运拖牵索道等。大型游乐设施:指用于经营目的，承载乘客游乐的设施。其范围规定为设计最大运行线速度大于或者等于2m/s，或者运行高度距地
6、面高于或者等于2m的载人大型游乐设施 第4页/共112页3.特种设备法规标准体系框架 我国的法规体系为：法律、行政法规和地方法规、部门规章和地方政府规章、规范性文件（安全技术规范）。我国的标准体系为：按标准化法规定，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四个层次。国家标准、行业标准又分为强制性和推荐性标准两类。保障人体健康、保障人身财产安全的标准和法律、法规规定强制执行的标准是强制性标准，其他标准是推荐性标准。在法律制度上，要解决五个方面的问题：一是以法律为总纲，调整特种设备安全各方面关系，明确各方面责任，解决安全监察工作法律地位问题；二是以条例为依据，解决安全监察制度的建立问题；
7、三是以规章为管理要求，解决安全监察工作程序问题；四是以安全技术规范为准则，解决特种设备安全性能基本要求问题；五是以标准为基础，解决特种设备安全监察技术支持问题。借鉴国外经验，结合中国特种设备安全技术法规和标准体系的实际情况，拟建立“以法律法规为依据、以安全技术规范为主第5页/共112页 要内容、以技术标准为基础的特种设备安全监察法规标准体系”，框架如下：在特种设备立法方面，完善的法规标准体系结构层次应该是：“法律行政法规部门规章安全技术规范、强制性国家标准引用标准”五个层次的法规体系结构。第6页/共112页2压力容器基本知识1.许可级别 锅炉许可级别划分级别制造锅炉范围A不限B额定蒸汽压力小于
8、及等于2.5MPa的蒸汽锅炉C额定蒸汽压力小于及等于0.8MPa且额定蒸发量小于及等于1t/h的蒸汽锅炉；额定出水温度小于120的热水锅炉D额定蒸汽压力小于及等于0.1MPa的蒸汽锅炉；额定出水温度小于120且额定热功率小于及等于2.8MW的热水锅炉。第7页/共112页压力容器许可级别划分级别制造压力容器范围A超高压容器、高压容器（A1）；第三类低、中压容器（A2）；球形储罐现场组焊或球壳板制造（A3）；非金属压力容器（A4）；医用氧舱（A5）B无缝气瓶（B1）；焊接气瓶（B2）；特种气瓶（B3）C铁路罐车（C1）；汽车罐车或长管拖车（C2）；罐式集装箱（C3）D第一类压力容器（D1）；第二类
9、低、中压容器（D2）。第8页/共112页2.基本概念 工作压力：在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。工作温度：在正常工作情况下，容器元件的金属温度。在实际工程设计中，指工作介质的温度。受压元件：在容器中直接承受压力载荷（包括内压或外压）的零部件。指盛装、封闭压力介质的容器壳体和其他密闭元件、开孔补强圈、外压加强圈等。非受压元件：为满足使用要求与受压元件直接焊接成为整体而不承受压力载荷的零部件。如支座（或吊耳）及其垫板、保温圈、塔盘支承圈等。介质的毒性危害和爆炸危险程度：在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触、发生爆炸，或因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度。毒性危害程度分为极度危
10、害、高度危害、中度危害和轻度危害共四个级别。易燃介质：系指其气体或液体蒸气、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%，或爆炸上限与爆炸下限的差值大于或等于20%的介质。第9页/共112页3.划定范围 压力容器的范围是指壳体及其连为整体的受压零部件（受压元件），具体是:3.1容器与外部管道连接时：焊接连接的第一道环向接头坡口端面；法兰连接的第一个法兰面密封面；螺纹连接的第一个螺纹接头端面；专用连接件或管件连接的第一个密封面。3.2接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。3.3非受压元件与受压元件的焊接接头；接头以外的元件，如加强圈、支座、裙座等。3.4直接连接在容器上的超压泄放
11、装置，仪表，液面计等。4.设计任务书 压力容器的设计任务书是指由用户提供的设计技术条件。一般来说，一份完整的设计条件应包括下列各方面的内容，以便设计人员根据这些条件能够做出满足规范准则和用户使用要求第10页/共112页 的经济合理的容器设计。4.1容器标识 （1）名称，位号（容器台数）；（2）所在装置或工段名称或代号。4.2结构形状 （1）外形图；（2）公称尺寸：直径、长度或容积；（3）结构型式：截面形状、立式或卧式；（4）支承方式，支座位置，必要时包括基础条件；（5）由制造厂供货的容器划定范围（如法兰配对）；（6）由安装施工单位或业主提供的内容，如保温层、隔热、耐腐等保护性衬里、填料、催化剂
12、等。4.3物料介质的性质 （1）相态（液、气或混相）；（2）密度，必要的热力学性质；（3）进出口介质温度；（4）流率；（5）介质中腐蚀性介质浓度；第11页/共112页 （6）关于介质的易燃、毒性等危险情况的说明。4.4管口表及其示意图（包括其他开孔和封闭件）（1）公称压力及尺寸；（2）连接标准和密封面型式；（3）数量和用途；（4）位置：标高和方向。4.5操作条件 （1）工作压力：与工作温度同时对应存在的工作压力，指容器在预期正常使用中出现的最大工作压力。（2）工作温度：正常稳定操作过程中的介质温度。第12页/共112页3压力管道基本知识1.压力管道类别、级别 1.1GA类（长输管道）：指产地、
13、储存库、使用单位之间的用于输送商品介质的管道；划分为GA1级与GA2级。1.2GB类（公用管道）：城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道，划分为GB1级和GB2级。1.3GC类（工业管道）：指企业、事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用工程管道及其他辅助管道，划分为GC1级、GC2级、GC3级。GC1级：符合下列条件之一的工业管道为GC1级；输送GB5044-85职业接触毒物危害程度分级中规定的毒性程度为极度危害介质、高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害液体介质的管道；输送GB50160-1999石油化工企业设计防火规范及GB50016-2006建筑设计防
14、火规范中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体（包括液化泾），并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道。第13页/共112页输送流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa，或者设 计压力大于或等于4.0MPa，并且设计温度大于或者等于400的管 道。GC2级：除规定的GC3级管道外，介质毒性危害程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度小于规定的GC1级管道。GC3级：输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或者等于1.0MPa，并且设计温度大于-20 但是小于185 的管道。1.4GD类（动力管道）：火力发电厂用于输送蒸汽、汽水两相介质的管道，划分为GD1级、GD2级。GD
15、1级：设计压力大于等于6.3MPa，或者设计温度大于等于 400的管道。GD2级：设计压力小于6.3MPa，且设计温度小于400 的管道。第14页/共112页2.基本概念 液体的饱和蒸气压：在一定温度下，物质的气相与其液相处于平衡状态时的气相压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。沸点是指液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度称为液体在该压力下的沸点。公称压力管子、管件、阀门等在规定温度下允许承受的以压力等级表示的压力。焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用(或不用)填充材料，使焊件达到二者结合的一种加工方法。经常采用的焊接方法有：焊条电弧焊（手工电弧焊）、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧乙炔
16、焊。气焊：气焊是依靠燃气和氧气发生剧烈的燃烧反应产生的火焰 热量加热和熔化母材和焊丝，。形成焊接接头的焊接方法。由于气 体火焰温度低、热量比较分散，生产效率低，焊接变形大，接头性能较差。但气焊时熔池温度容易控制，容易实现单面焊和双而成型。在工程中气焊常用于薄板和小直径管子的焊按，以及铜铝及其合金的焊接。常用的燃气有乙炔、液化烃和氢气等。第15页/共112页 气焊：气焊是依靠燃气和氧气发生剧烈的燃烧反应产生的火焰 热量加热和熔化母材和焊丝，。形成焊接接头的焊接方法。由于气 体火焰温度低、热量比较分散，生产效率低，焊接变形大，接头性能较差。但气焊时熔池温度容易控制，容易实现单面焊和双而成型。在工程
17、中气焊常用于薄板和小直径管子的焊按，以及铜铝及其合金的焊接。常用的燃气有乙炔、液化烃和氢气等。焊条电弧焊：焊条电弧焊通常是指采用药皮焊条的手工焊接法。它利用产生于焊条和工件之间的电弧热来熔化焊条和母材，形成连接被焊工件的焊接接头。这种焊接方法适用于各种钢材，厚度、结构形状和各种位置的焊接。由于焊接时线能量较气焊、埋弧焊和电渣焊小，所以金相组织细，热影响区小，焊接质最好。管道焊接自低层到盖面层可全部采用焊条电弧焊。惰性气体保护焊：惰性气体保护焊是一种以电弧为热源的焊接方法。焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体排除焊接区中的空气保护电弧及焊接熔池不受大气的污染。在实际生产中常用的惰性气体保护焊方法有氩
18、(氦)弧焊、C02气体保护焊和混合气体保护焊。其特点是惰性气体不与焊缝金属发生化学反应，同时又隔离了熔池金属与空气的接触，所以焊缝金属中的合金元素就不会氧化烧损，焊缝中也不会产生气孔。另外，由于热量集中，焊接热 第16页/共112页影响区小，变形也小。埋弧焊：埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电焊方法。向熔池连续不断送进的裸焊丝，既是金属电极也是填充材料，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝、母材熔化形成熔池。熔融的焊剂成为熔渣，覆盖在液态金属熔池表面，使高温熔池金属与空气隔开，随着电弧的移动，熔池金属冷却凝固成焊缝，熔渣形成渣壳，覆盖在焊缝表面。熔渣除了起机械保护作用外，还与熔化金属参与
19、冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分、埋弧焊热量集中，焊接速度快，焊缝热影响区小，焊件残余变形小。埋弧焊适宜于焊接中厚板的长焊缝，在锅炉、压力容器制造中被广泛应用。焊条型号：焊条主要分为碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条等三种，分别叙述如下；(1)碳钢焊条（GB/T5117-1995)碳钢焊条型号根据熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。字母“E”表示焊条；前两位数字“XX”表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为MPa(kgfmm2)；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适宜于全位置焊接(平、立、仰、横)，“2”表示焊条适用于平焊及平角焊“4”表示焊条适用于向
20、第17页/共112页下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。焊条型号：E XX-X X 表示焊条药皮类型及焊接电流种类 表示焊接位置 表示熔敷金属的最小抗拉强度值 表示焊条低合金钢焊条（GB/T5118-1995）低合金钢焊条型号根据熔敷金属的抗拉强度、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类4位数字加后缀进行编制。前4 位数字的含义与碳钢焊条相同；第一后缀表示熔敷金属化学成分分类代号；第二后缀表示熔敷金属中还附加其他化学成分，直接以化学元素符号表示；对于低氢型焊条在后缀字母最后，再附加字母“R”表示耐吸潮焊条。表示如下：第18页/共112页焊条型号：E XX X X X
21、-X 表示附加化学成分 表示熔敷金属化学成分分类代号 表示焊条药皮类型及焊接电流种类 表示焊接位置 表示熔敷金属最小抗拉强度值 表示焊条 不锈钢焊条（GB/T983-1995)不锈钢焊条型号根据熔敷金属的化学成分、机械性能、焊条药皮类型和焊接电流种类划分。字母“E”表示焊条；“E”后面的数字表示熔敷金属化学成分的分类代号；如尚有特殊要求的化学成分，则该成分用元素符号表示，并写在数字的后面；短划“-”后面的两位数字表示焊条的药皮类型、焊接位置及焊接电流种类；在短划“-”前有的型号尚有字母L表示含碳量较低（C0.04%），字母H表示含碳量较高，字母R表示含碳、硅、硫、磷量较低。第19页/共112页
22、 举例如下：E 308 Mo-XX 表示药皮类型、焊接位置和焊接电流种类 表示熔敷金属中Mo的含量有特殊要求 表示熔敷金属化学成分的分类代号 表示焊条焊条型号：第20页/共112页4常用材料及器材 第一节 常用金属材料的基本性能 什么是金属材料的工艺性能?答：金属材料的工艺性能是金属材料在制造容器、管道组成件的过程中，适合各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用某种加工方法制成成品的难易程度。它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。什么是金属材料的使用性能?答：金属材料的使用性能是金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能。金属材料的物理性
23、能是金属固有的属性，包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。金属的机械性能有哪些重要指标?其物理意义是什么?答：金属的机械性能是指金属在外力作用下表现出来的特性，也称为金属的力学性能。主要有下列几项指标：第21页/共112页 1)强度极限b：在拉伸应力一应变曲线上的最大应力点，单位 为：MPa；2)屈服极限s：材料的拉伸应力超过弹性范围，开始发生塑性变形时的应力。有些材料的拉伸应力一应变曲线并不出现明显的屈服平台、即不能明确地确定其屈服点。对于此种情况，工程上规定取试样产生O2残余变形的应力值作为条件屈服极限，用0.2表示，单位为MPa 。3)持久强度 :在给定温度下，使试样经过一定
24、时间发生蠕变断裂时的平均应力。在工程上通常采用 (试样在设计温度下10万小时断裂时的应力平均值)表示，单位为MPa；4)蠕变极限 ：在给定的温度下和规定的持续时间内，使试样产生一定蠕变量的应力值。工程上通常采用钢材在设计温度下，经10万小时、蠕变率为1时的应力值，单位为Mpa。5)延伸率：表明试样在拉伸试验中发生破坏时，产生了百分之几的塑性伸长量，是衡量钢材拉伸试验时塑性的一个指标。试样的原始长度，一般选择为试样直径的5倍或10倍，因此，试样有5和10值，单位为百分率()；第22页/共112页 6)断面收缩率：断面收缩率表明试样在拉伸试验发生破坏时，缩颈处所产生的塑性变形率，它是衡量材料塑性的
25、另一指标，单位为百分率()；7)冲击功AK：冲击功是衡量钢材韧性，确定钢材是否产生脆性破坏的一个指标，单位为焦耳（J）；8)硬度：反映材料对局部塑性变形的抗力及材料的耐磨性。硬 度有三种表示方法，即布氏硬度HB、洛氏硬度HR和维氏硬度HV，其测定方法和适用范围各异。根据经验，钢材的硬度与抗拉强度有如下近似关系：轧制、正火的低碳钢b=036HB；轧制、正火的中碳钢或低合金钢b=O35HB；硬度为250400HB，经热处理的合金钢b=O33HB；由于测定方便，对焊接接头也常用测定热影响区硬度的方法来确定其淬硬程度。第23页/共112页什么是弹性变形?什么是塑性变形?答：构件或物体在外力作用下产生变
26、形，外力除去后能完全恢复其原有形状，不遗留外力作用过的任何痕迹，这种变形叫做弹性变形。构件或物体在外力作用下产生变形，当外力除去后，构件或物体的形状不能复原，即遗留了外力作用下的残余变形，这种变形称为塑性变形。什么叫加工残余应力?它是如何产生的?它对材料的性能有什么影响?答：当金属在外力作用下发生塑性变形时，由于金属中各晶粒的晶格取向各不相同，滑移方向也各不相同，为平衡这种不均匀变形其晶粒之间将产生内应力；另外，在金属的塑性变形过程中，由于大量的位错等晶格缺陷而引起的晶格畸变使晶格处于极不稳定的状态，在原子力的作用下，它们都保持着恢复正常位置的趋势，为平衡畸变晶格的复原也将产生内应力。这几种内
27、应力都属于加工残余应力。实验证明，有晶格畸变产生的内应力最大是主要的加工残余应力。第24页/共112页 加工残余应力的存在会给材料的性能带来一系列不利的影响：它会使材料的强度略有升高，但塑性和韧性却大大降低；在高温条件下使用时会因应力松弛而影响产品的变形；在腐蚀环境中使用时材料更易遭受腐蚀。等等。第二节 金相学名词 什么是相?答：相是合金中具有同一化学成分，同一聚集状态并以界面分开的各自均匀的组成部分。什么是固溶体?答：固溶体是两种在固态和液态均能相互溶解的元素所形成的单相晶体。423什么是金属化合物?答：金属化合物是两种金属元素形成的化合物。新形成的化合物具有新的晶体结构，通常具有较高的熔点
28、、较大的硬度，较低的塑性和韧性。424什么是机械混合物?答：机械混合物是两种不同晶体结构的晶核彼此机械混合而形成的物质。第25页/共112页 425什么是铁?答：工业纯铁的熔点为1534，在1390以上Fe原子按体心立方晶格排列，称为铁。426什么是铁素体?答：铁素体是碳在铁中的固溶体。在1493，碳的最大溶角度为01。427什么是铁?答：在温度9101390时铁的晶格发生同素异构转变，晶体结构转变为面心立方晶格，变为铁。铁碳合金状态图有什么用途?铁碳合金有哪三种主要的晶体相?答：铁碳合金状态图(有时称为合金相图)是表示不同成分的铁碳合金，在不同温度下所具有的状态或组织的一种图形，通过铁碳合金
29、状态图能掌握钢的组织随成分和温度变化的规律，以便能够正确制定热处理和热加工的工艺。铁碳合金有以下三种主要的晶体相：第26页/共112页 1)铁素体（F）碳在-Fe中的固溶体，其溶碳能力较差，室温下仅溶碳0.006%，在723时达到最大值002，所以其强度、硬度较低，塑性及韧性很高，它是碳钢在常温时的主体相；2）奥氏体（A）碳在-Fe中的固溶体，溶碳能力较大，在723为0.8%，在1147时达到最大值206，它是碳钢在高温时的组织；3)渗碳体（Fe3C）铁和碳的化合物，含碳量为669，性能硬而脆，几乎没有塑性，它是钢中的强化相；4)珠光体（P）铁素体和渗碳体相间排列的片状层组织，是一种机械混合物
30、，因此，其机械性能介于纯铁体和渗碳体之间，综合力学性能较好。第三节 金属材料热处理 431 钢的热处理方法主要有哪几种?正火与退火有什么不同?答：钢的热处理方法主要有：1)退火 常用的退火又可分为完全退火、再结晶退火和消除应力 退火。完全退火是将铁碳合金完全奥氏体化(加热到Ac3以上2030)然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的工艺过程。第27页/共112页 完全退火适用于处理亚共析钢、中合金钢，目的是改善钢铸铁或热轧型材的机械性能。由于加热温度超过上临界点，使组织完全重结晶，可达到细化晶粒、均匀组织、降低硬度、充分消除内应力等目的。再结晶退火是将变形后的金属加热到再结晶温度以上(600Ac1之
31、问)，保持适当时间，使被冷加工拉长了的和破碎了的晶粒重新成核和长大成正常晶粒，成为没有内应力的新的稳定组织，使钢的物理性能和机械性能基本上能得到恢复。对于连续多次冷加工的钢材，因随加工道次的增加、硬度不断升高，塑性不断下降，必须在两次加工中间安排一次再结晶退火、使其软化，以便钢材能进一步加工。这种退火又称为软化退火或中间退火。消除应力退火是为了除去由于塑性变形加工，焊接等原因造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的热处理工艺，消除应力退火的加热温度低于钢的再结晶温度。2)正火 将钢加热到Ac3(或Acm)以上3050,保温后在空气中冷却，得到珠光体型组织的热处理工艺叫正火。正火主要用于细化钢材晶
32、柆，改善组织，提高其机械性能；正火与退火的区别是正火的冷却速度稍快，所获得的组织比退火细，综合机械性能也有提高。第28页/共112页 3）淬火 将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上3050，保温后以大于临界冷却速度的速度快速冷却的热处理工艺叫淬火。淬火一般是为了得到马氏体组织，使钢材得到强化；淬火马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体；4)回火 将钢加热到Ac1以下某一温度，保温后在空气中冷却的工艺叫回火。回火常作为钢淬火后的第二道热处理，以改善钢的淬火组织和性能。回火也常用于消除钢材的变形加工或焊接残余应力。根据回火时加热的温度不同，回火可分为低温、中温和高温回火三种；5)调质
33、通常将淬火加高温回火的热处理工艺叫调质。调质后获得回火索氏体组织；可使钢材得到强度与韧性相配合的良好的综合机械性能；6）固溶处理 将合金加热至高温单相区，并经过充分的保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和的固溶体这样的热处理工艺称为固溶处理。其目的是为了改善金属的塑性和韧性，并为进一步进行沉淀硬化热处理工艺准备条件。第29页/共112页 432固溶处理对奥氏体不锈钢的性能有什么影响?什么是稳定化处理?答：对于非超低碳型的奥氏体不锈钢，通过固溶处理可使过剩的碳被固溶在奥氏体中，从而可消除其晶间腐蚀的敏感性。一般情况下；对不锈钢多加热到lO001120，并按每毫米12min进行保
34、温，然后进行急冷，使得过剩的碳来不及向晶界迁移，从而达到消除晶界贫铬的目的。经固溶处理后的钢仍要防止在敏化温度加热，否则碳化铬会重新沿晶界析出。稳定化处理就是对含Ti或Nb的稳定化不锈钢进行热处理。一般情况下，将此类不锈钢加热到9501050，并进行适当的保温，使过剩碳充分与稳定化元素结合，然后在空气中冷却。这样的热处理工艺即为稳定化热处理。尽管Ti或Nb与C化合成了较稳定的TiC或NbC，但在再次加热到高温时，这些碳化物仍会分解消溶；因此在经受如焊接之类加热后应对焊缝再次进行稳定化热处理。第四节 杂质元素在钢中的作用 主要杂质元素在非合金钢中有什么作用?1)锰（Mn）非合金钢中锰的含量一般为
35、02508。锰是炼钢用锰铁第30页/共112页 作脱氧剂的残存元素，锰有很好的脱氧能力；锰能溶于铁素体和渗碳体中，使其固溶强化，并能增加和细化珠光体，从而提高其强度和硬度；锰可与硫形成MnS，以消除硫的有害影响。2）硅(Si)硅在镇静钢中含量一般为0104，而在沸腾钢中含量一般小于等于007。硅也是作为脱氧剂进入钢中的，硅比锰的脱氧能力还强；硅能溶于铁素体中使其固溶强化，从而提高其强度、硬度和弹性。3）硫(S)硫是钢中的有害元素，由矿石与焦炭中带来的。硫与铁形成化合物FeS(熔点为1190左右)，而FeS与铁形成低熔点(985)的共晶体分布在晶界处。当钢在10001200进行锻压或轧制时，由于
36、这种共晶体先熔化，而使钢沿晶界开裂，称为“热脆”。硫还降低钢的耐腐蚀性。4）磷（P）磷是钢中的有害杂质，磷在钢中能全部溶于铁素体内，而使铁素体在室温的强度和硬度提高，但塑性和韧性却剧烈下降，即产生“冷脆性”。5）碳（C）第31页/共112页 碳含量升高，钢的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，焊接性能下降，焊缝热影响区扩大。但C0.9后，由于二次渗碳体增加较多，且呈网状分布，钢的强度反而下降。442钢材中常见缺陷有哪些?答：钢在冶炼和轧制过程中，如果工艺不当，会在成型之后在钢材中产生一些缺陷，常见的缺陷有重皮、分层、低熔点夹杂物(非金属夹杂物)，皮下气泡、疏松、组织和成分的偏析、裂纹与白点等，这些
37、缺陷不仅严重影响钢材的机械性能和使用性能，而且给钢材进一步加工造成困难。在制造压力元件前，根据情况可对钢材进行必要的检验，常用的有低倍组织检查、断口检查及超声波检查等。第五节 化工生产过程中常见的腐蚀环境 451什么是金属的腐蚀?它如何分类?答：金属与周围介质相接触，产生化学或电化学作用而遭受破坏的过程称为腐蚀。腐蚀的分类方法较多，常用的有以下几种：1)按腐蚀介质分，有大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温气体腐蚀及各种酸、碱、盐的腐蚀等；2)按遭受腐蚀的材料分，有碳钢的腐蚀、不锈钢的腐蚀、各种 有色金属的腐蚀及高分子材料的腐蚀等；第32页/共112页 3)按腐蚀形式分，有均匀腐蚀及局部腐蚀两大类，
38、后者又有晶间腐蚀、点蚀及缝隙腐蚀等；4)按腐蚀反应机理分，有化学腐蚀及电化学腐蚀两大类。452什么是应力腐蚀破裂?哪些介质可引起金属的应力腐蚀破裂?应如何防止?答：应力腐蚀破裂是金属在应力(拉应力)和腐蚀性介质的共同作用下(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，腐蚀裂纹发展很慢，以至在材料寿命期内不发生开裂；当有应力并达到一定的水平后，金属会在腐蚀并不严重的情况下发生破裂，由于这样的破裂是脆性的，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和环境的组合主要有以下种：(1)对碳钢和低合金钢，介质有碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等；(
39、2)对奥氏体不锈钢，介质有氯离子、氯化物+蒸汽、硫化氢、碱液等；(3)对含钼奥氏体不锈钢，介质有碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；(4)对黄铜，介质有氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；第33页/共112页 (5)对钛，介质有含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等；(6)对铝，介质有湿硫化氢、含氢硫化氢、海水等。工程上防止应力腐蚀开裂的措施有以下几方面：其一是降低应力水平，避免或减少局部应力集中，消除加工残余应力和焊接残余应力。其二是控制敏感环境，例如加入缓蚀剂，升高介质的pH值，采用电化学保护等措施。其三是正确选用材质，力求避免易产生应力腐蚀开裂的材料一环境组合。453构成湿硫化氢应力腐蚀
40、开裂的环境条件有哪些?对材料有哪些要求?答：(1)当介质符合下列各项条件时，即构成湿硫化氢应力腐蚀环境：1)介质温度低于或等于(60+2P)，P为介质压力，MPa；2)硫化氢在介质中的分压，大于或等于000035MPa；3)介质中含有液相水或有水的结露；4)pH小于9或有氰化物存在。(2)当介质构成湿硫化氢应力腐蚀开裂的环境条件时，应用的材料应符合下列要求：1)材料标准规定的屈服强度应小于或等于355MPa；2)材料实测的抗拉强度应小于或等于650MPa；第34页/共112页 3)材料的使用状态应为正火、正火加回火、退火或调质状态；4)碳当量限制：对碳钢和碳锰钢应小于或等于04，对低合金钢应小
41、于或等于045；5)硬度限制：无论是对材料本体或焊缝及热影响区，硬度均应小于或等于HB200；6)焊后应进行消除应力热处理或其他等效的热处理。455构成液氨应力腐蚀开裂的环境条件有哪些?对材料有哪些要求?答：(1)介质符合下列各项条件时，即构成液氨应力腐蚀环境：1)介质为液氨(含水量不大于02)，且有可能受空气(氧或二氧化碳)的污染；2)使用温度高于5。(2)当介质构成液氨应力腐蚀开裂的环境条件时，应用的材料应符合下列要求：1)材料标准规定的屈服强度应小于或等于355MPa；2)材料实测的抗拉强度应小于或等于650MPa；3)材料的使用状态应为正火、正火加回火、退火或调质状态；4)碳当量限制：
42、对碳钢和碳锰钢应小于或等于04，对低合金钢应小于或等于045；第35页/共112页 5)硬度限制：无论是对材料本体或焊缝及热影响区，硬度均应小于或等于HBl85；6)焊后应进行消除应力热处理或其他等效的热处理。荷性钠碱液管道应如何选用管道材料?答：苛性钠碱液管道在一定条件下能引起碳钢材料的应力腐蚀开裂(碱脆)，影响碳钢产生应力腐蚀开裂的因素有碱液浓度、温度和材料中存在的残余应力等。一般情况下，当NaOH的浓度和温度超出下列规定时，应对焊缝进行消除应力热处理。当NaOH的浓度和温度超出下列规定时，则应考虑采用含镍合金：碱液浓度510152030405060温度8576706554484340碱液
43、浓度1020304050温度105110978277第36页/共112页 457什么是晶间腐蚀?应如何防止?答：晶间腐蚀是由于晶界沉积了杂质，或某一元素增多或减少而引起的。这种变化大多由于不适当的热处理或冷加工所致。晶间腐蚀的发生有两个条件，其一是晶界物质的物理化学状态与晶粒本身不同，其二是有特定的腐蚀环境存在。以奥氏体不锈钢为例，它在焊接时，焊缝两侧23mm处可被加热到4009lO，这就是所谓的晶间腐蚀敏化区，这时晶界的铬和碳化合为 从固溶体中沉淀下来，铬的流动性很慢，不容易从晶内扩散到晶界，因此晶界形成贫铬区。钢中含铬量须在11以上才有良好耐腐蚀性，贫铬区的铬量可降到11的水平，因此，在适
44、合的腐蚀溶液中就形成“碳化铬(阴极)一贫铬区(阳极)电池，使晶界贫铬区产生腐蚀。工程上防止晶间腐蚀（对奥氏体不锈钢而言）发生的措施主要有：1）进行固溶化热处理；2）降低不锈钢中的含碳量，将碳含量降低到0.03%以下;3）采用含稳定化元素(主要是钛和铌)的奥氏体不锈钢。第37页/共112页 第六节压力容器、压力管道器材标准规范 常用的金属材料技术条件标准有哪些？标准主要包括哪些内容？答：在压力容器、压力管道中常用的材料标准有以下几种：1）优质碳素结构钢技术条件GB/T 699-2006 主要对10、20、25、35等优质碳素钢的牌号及化学成分、治炼方法、交货状态、力学性能、试验要求等作出了规定。
45、2）碳素结构钢GB/T 700-2006 主要对Q195、Q215、Q235、Q255等碳素结构钢的生产和试验等要求作出了规定。是碳素结构钢的技术条件。3）不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分GB/T20878-2007 本标准规定了不锈钢和耐热钢牌号及其化学成分，并以资料性附录的形式列入了部分牌号的物理参数、国外标准牌号或近似牌号对照表、不锈钢和耐热钢牌号适用标准等。4)不锈钢棒GB/T 1220-2007 此标准对不锈钢的尺寸、外形、技术要求、试验方法等作出了规定。它包括06Cr19Ni10(0Cr18Ni9)（304）、022Cr19Ni10(0OCr19Ni10)（304L）、06Cr17N
46、i12Mo2(0Cr17Ni12Mo2)（316）、第38页/共112页 022Cr17Ni12Mo2(00Cr17Ni14Mo2)（316L）等奥氏体不锈钢，06Cr13(0Cr13)（410S）等铁素体不锈钢，12Cr13(1Cr13)（410）、20Cr13(2Cr13)（420）等马氏体不锈钢和05Cr17Ni4Cu4Nb（0Cr17Ni4Cu4Nb)（630）等沉淀硬化型等各种不锈钢的技术条件。5）耐热钢棒GB/T1221-2007 此标准对耐热钢棒的尺寸、外形、技术要求、试验规则等作出了规定。它是包括奥氏体耐热不锈钢，铁素体耐热钢和12Cr5Mo(1Cr5Mo)（502）马氏体耐热
47、钢等的技术条件。6）低合金高强度结构钢GB/T 1591-94 些标准对低合金高强度结构钢的牌号和技术要求、试验方法、检验规则等作出了规定。标准包括了Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等牌号低合金高强度结构钢的制造检验要求。7）合金结构钢技术条件GB/T 3077-1999 此标准主要用于直径或厚度不大于250mm的合金结构钢热轧和锻制条钢。其他学成分亦适用于钢坯及其制品。此技术条件包括了石油化工管道常用的12CrMo、15CrMo、35CrMo、120CrlMoV、40Cr等一些常用合金钢牌号 第39页/共112页 462压力管道设计常用钢管标准有哪些?各标准的尺寸系列、材料、
48、制造及检验要求有何区别?答：压力管道设计常用钢管标准及其尺寸系列、材料和制造要求如表所示。表462常用钢管标准及其尺寸系列、材料和制造要求标准号标准名称尺寸系列/mm材料制造方法GB3087-1999低中压锅炉用无缝钢管D0=10426t=1.526 10、20 热轧、冷拔GBT 309l2008 低压流体输送用焊接钢管18“6”，壁有普通、加厚两种；Do=117.81626f=4.016 Q215A、BQ235A、BQ295A、BQ345A、B埋弧焊或电阻焊GB 5310-1995 高压锅炉用无缝 钢管 Do=22530t=270 20G、12CrMoG15CrMoG、12CrlMoVC,1
49、Crl8Ni9、1Crl9NillNb等 热轧、冷拔第40页/共112页 标准号标准名称尺寸系列/mm材料制造方法GB 64792000 化肥设备用高压无缝钢管D0=14273t=270 10、20G、16Mn、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo等lO种材料 热轧、冷拔GBT 8163-1999 流体输送用无缝钢管D0=6630t=0.2575 10、20、09MnV、16Mn 热轧、冷拔GBT9711197石油天然气工业输送管道交货技术条件，第l部分：A级钢管 D0=32032t=1.731.8L2lO、L245、L290、L320等 自动电弧焊或电阻焊GB 99482006石油裂化
50、用无缝钢管D0=10273t=12010、20、12CrMo、15CrMo,1Cr2Mo、1Cr5Mo、1Crl9Ni9、1 crl9Ni11Nb 热轧、冷拔第41页/共112页 标准号标准名称尺寸系列/mm材料制造方法GB/T12771-2008流体输送用不锈钢焊接钢管D0=8630t=0.316 1 Crl8N|9、0Crl8Ni9、00Crl9Nil0、0Crl7 Nil2 Mo2、00Crl7Ni14Mo2等13种材料 自动电弧焊或电阻焊GB13296-2007 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管D0=8159t=1.213 0Crl8Ni9、00Cr19Nil、0Crl7Ni12Mo2、