压力容器制造单位工艺责任工程师培训讲义

压力容器制造单位工艺责任工程师

培训讲义二0一四年五月

自我介绍中航黎明锦西化工机械(集团)有 限责任公司----总工程师/副总经理 全国全国锅炉压力容器标准化技术 委员会移动式压力容器分技术委员 会委员兼副秘书长 中国机械工程学会压力容器制造分 委会----副主任委员

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郝文生Email:haowensheng@http://www.77cn.com.cn Tel: ++86 429 2980488 Fax: ++86 429 2980610

全国化学工业机械设备标准化技术 委员会委员----副主任委员

第1章 概述第2章 压力容器法规、安全技术规范、标准 第3章 压力容器制造质量保证体系的建立及运行 第4章 压力容器制造的主要工序及装备 第5章 压力容器的检验及竣工资料

第6章 计算机技术在压力容器制造及工艺编制中的应用第7章 压力容器制造专题 第8章 压力容器制造案例

日程安排

第一天 上午第一部分 第二天 上午第三部分 第三天 上午第五部分

下午第二部分 下午第四部分 下午第六七部分

压力容器制造质量的重要性液氨贮槽爆炸事故发生日期： 1987年6月22日 发生单位：安徽省毫州市化肥厂 事故经过： 5月31日停车检修，至6月20日开车时，发现液氨 数量不足，即向市蛋品厂借用液氨贮槽去太和化肥厂求援液 氨。21日运回740Kg,22日又去装790Kg,在返回途中，路 经某乡农贸市场时，氨罐尾部冒出白烟，随后发生爆炸，把 重74.4kg的后封头向后推出64.4m,直径0.8m、重约770Kg 的罐体挣断4股八号铅丝组成的加固绳，冲断氨罐支架及卡 车龙门架，摧毁驾驶室，挤死驾驶员，途中撞死3人后停在 97m远处。喷出的大量白色氨雾，87位农民灼伤中毒，汽车 后部200棵树和约7000m2的庄稼被烧毁。最后造成10人死 亡19人有后遗症，47人中毒。

压力容器制造质量的重要性原因分析----液氨贮罐质量低劣。 ①该贮罐全部焊缝均未开坡口，焊缝熔合面极小， 焊接质量极差，X光探伤表明，焊缝全部未焊透； ②封头冲刷问题严重，无直边，封头直径与焊体直 径不相等，平均错边7.5mm,最大错边15mm; ③集油筒与筒体焊接角焊缝不合要求，开孔无加强， 焊后未进行整体退火处理和探伤；

压力容器制造质量的重要性制造质量不良引起的氨冷凝器爆炸事故 (1).设备情况： 300000吨/年化肥厂氨冷凝器是列管式高压 冷凝设备，管程设计压力为20Mpa,壳程设计压 力为1.6Mpa,工作温度为—25~25℃。管程介质 为氨、氮气，壳程介质为液氨，壳体内径420mm, 壁厚8mm,封头内径350mm,壁厚32mm,管板 厚45mm,管板和封头材质为20g。

压力容器制造质量的重要性 氨冷凝器的封头与管板联接采用平面焊结构。几 起事故的爆破断口都发生在管板与封头联接处的 环焊缝

上。从断口上可清楚地看到：焊缝根部未 焊透，长度占80%,深度一般2~4mm,最深达 6mm。断口检查：这种氨冷凝器的爆炸断口中部 表面平滑平坦，经电镜观察有明显的疲劳断裂特 征，断口外部表面租糙，则属强度不足而塑性撕 裂。

压力容器制造质量的重要性(2).爆炸事故原因分析：氨冷凝器的爆炸 原因，主要是设计不当，制造时焊接工艺 不当产生的根部未焊透等缺陷，在实际运 行中存在的疲劳循环载荷(压力、温度波动、 频繁启停等)的作用下，导致疲劳裂纹萌生 和扩展，以致引起设备疲劳断裂，即低周 循环应力下的疲劳断裂。

压力容器制造质量的重要性 ①设计时技术要求不严：氨冷凝器管板与 封头焊接连接属角焊缝结构，这种结构上 的不连续性使环缝根部表面应力很高，所 以在设计此种结构时必须慎重对待。

压力容器制造质量的重要性我国《钢制压力容器》管板与壳体、封头的连 接应采用全焊透结构。美国ASME《锅炉及压力容器 规范》D—4焊接接头章节中规定了全焊透的角焊缝 接头；英国BS5500《非直接火压力容器》附录E“推 荐用于压力容器的焊接连接”其中管板与壳体、封 头的角焊缝推荐双面焊结构，当壳体、封头壁厚超 过16mm时必须采用全焊的焊缝；联邦德国AD《压 力容器规范》也规定，当采用平面焊根部有未焊透 结构时，能够承受的疲劳循环次数只有全焊透结构 的五分之一的次数，考虑变动载荷时焊缝结构则必 须是全焊透的。

压力容器制造质量的重要性 然而该氨冷凝器中的管板与封头的焊接连 接采用的单面焊结构型式，未明确提出必 须全焊透的技术要求。这种易于发生根部 未焊透的角焊透，在我国标准和美国ASME 等规范中，都明确不允许。

压力容器制造质量的重要性 ②制造质量差，通过爆破断口解剖观察到： Ⅰ.根部未焊透严重，占周长的80%,最深达 6mm; Ⅱ.有2×4mm大气孔一处和三处夹渣，最大尺寸 为8×10mm; Ⅲ.焊缝中发现超出规范规定的硅酸盐夹渣，局 部有增碳引起的小裂纹。 Ⅳ.埋弧自动焊缝的裂口靠管板一侧，断裂起源 于焊缝根部未焊透处，并靠管板一侧沿着与轴成 为60°方向在焊缝中扩展，直至失效破环。

压力容器制造质量的重要性从氨冷凝器的制造工艺和解剖发现的问 题，可以看出其焊接工艺是不合理的，在施 工中没有采用单面焊双面成型的特殊焊接工 艺和焊接方法，如氩弧焊封底等工艺方法来 防止末焊透，而采用了一般的焊接方法，并 用Ø4—5mm焊条进行封底，如此粗的焊条 作封底施焊必将发生未焊透。

压力容器制造质量的重要性对于高压容器封头一侧的环焊缝

焊前 应采取预热，高压换热器的管箱焊后需要 进行消除应力的热处理。该设备在施工时， 没有进行焊前预热、焊后热处理的工艺措 施。这样，焊缝一侧为32mm的封头，另一 侧为45mm厚的管板，刚性大，散热快，焊 接时焊接残余应力较大，且容易在管板一 侧出现未焊透、未熔合乃至微裂纹等缺陷。

压力容器制造质量的重要性 此外，焊接工艺管理也是不健全的。如没 有焊接工艺评定，焊条管理也是欠妥的， 以至采用了Ø4—5mm的封底焊条，出现了 超出常规的硅酸盐夹渣等现象。