金属材料基础知识汇总.doc

《金属材料基础知识》
第一部分 金属材料及热处理基本知识
一， 材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面：
1， 使用性能 即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。
2， 工艺性能 即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。
二，材料力学基本知识
金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。
承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。
1，强度 金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。
2，塑性 材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。
伸长率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0---试件原来的长度 L1---试件拉断后的长度
断面收缩率φ=[（A1—A0）/A0]100%
A0----试件原来的截面积 A1---试件拉断后颈缩处的截面积
断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性。对必须承受
强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。
3，硬度 金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。
工程中常用的硬度测试方法有以下四种
（1） 布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc（3）维氏硬度HV
（4） 里氏硬度HL
4，冲击韧性 指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。
三 金属学与热处理的基本知识
1，金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。
晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有：
（1）体心立方晶格，如金属α-铁、δ—铁、β--Ti、Cr、V等。
（2）面心立方晶格，如金属α-铁、AI、Cu、Ni等。
（3）密排六方晶格，如金属Mg、Zn、γ--Ti 等。
实际使用的金属是由许多晶粒组成的，叫做多晶体。每一晶粒相当于一个单晶体，晶粒内的原子排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的，晶粒之间的界面称为晶界。晶界容易产生缺陷。高温的液态金属冷却转变为固态金属的过程是一个结晶过程态，即原子由不规则状态（液态）过渡到规则状态（固态）的过程。
2，铁碳合金的基本组织
通常把钢和铸铁统称为铁碳合金，因为钢和铸铁的成分虽然复杂，但是基本上是铁和碳两种元素组成的。一般把含碳0.02%--2%的称为钢，含碳量大于2%的称为铸铁。碳含量对钢铁的性质有决定性的影响。碳含量低，其性质是“强而韧”， 碳含量高，其性质是“弱而脆”， 铁碳合金Fe—FeC的金相结构有以下几种：（1）铁素体，（2）奥氏体，（3）渗碳体
承压类特种设备常用的碳素钢含碳量一般低于0.25%。
1， 热处理的一般过程
热处理是将固态金属及合金按预定要求进行加热，保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所要求性能的一种工艺过程。在实际生产中，热处理过程是比较复杂的，但是其基本工艺过程是由加热，保温和冷却三个阶段构成的，温度和时间是影响热处理的主要因素，任何热处理过程都可以用温度-----时间曲线来说明。
2， 承压类特种设备常用热处理工艺
根据钢在加热和冷却时的组织和性能变化规律，热处理工艺分为退火、正火、淬火、回火、化学热处理等。
（1） 退火----将钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。根据钢的成分和目的的不同，退火又分为完全退火、不完全退火、消除应力退火等，承压类特种设备的消除应力退火处理主要指焊后热处理（PWHT），也有在焊接过程中间和冷变形加工后进行消除应力处理的，其目的主要是消除焊接过程中产生的内应力及冷作硬化。
（2） 正火----将钢件加热到Ac3或Acm以上30—50℃，保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的和退火基本相同，主要是细化晶粒，均匀组织，降低内应力，正火和退火的不同之处在于前者的冷却速度较快，过冷度较大，钢正火后的强度、硬度、韧性都比退火高。
（3） 淬火----将钢件加热到临界温度以上，经过适当保温后快冷，使奥氏体转变为马氏体的过程。材料通过淬火获得马氏体组织，可以提高其强度、硬度，这对于轴承、模具等工件是有用的，但是马氏体硬而脆，韧性差，内应力很大，容易产生裂纹，所以承压类特种设备材料和焊缝的组织一般不希望出现马氏体。
（4） 回火----将经过淬火的钢件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定时间后，然后用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以获得所需组织和性能的热处理工艺。回火的目的是降低材料的内应力，提高韧性。通过调整回火温度，可获得不同的强度、硬度、韧性，以满足所要求的力学性能。按回火温度的不同可将回火分为低温、中温、高温回火三种。
四，承压类特种设备常用材料
承压类特种设备都是在承压状态下运行，材料要承受较大的工作应力，有些还要同时承受高温和腐蚀介质的作用，工作条件恶劣，如果在使用过程中发生破坏性事故，将会造成严重损失，因此，对承压类特种设备的材料有一定的要求。
承压类特种设备常用材料很多，下面简单介绍
1， 钢的分类和命名方法
国家标准GB/T3304—91《钢分类》中规定，钢的分类分为“按化学成份分类”和“按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”。
按化学成份分类，钢可分为非合金钢，低合金钢，合金钢三大类。
A， 碳钢的分类和命名：
按含碳量分为： （1）低碳钢，C≤0.25%
（2）中碳钢，C=0.25%--0.6%
（3）高碳钢，C＞0.6%
按质量分为： （1）普通碳素钢，S≤0.050%，P≤0.045%
（2）优质碳素钢，S≤0.040%，P≤0.040%
（3）高级优质碳素钢，S≤0.030%，P≤0.035%
B，合金钢的分类和命名：
为了改善钢的性能，在钢中特意加入了除铁和碳以外的其它元素。这类钢称为合金钢。
按合金元素的加入量分为： （1）低合金钢，合金总量不超过5%；
（2）中合金钢，合金总量5%--10%；
（3）高合金钢，合金总量超过10%；
2，承压类特种设备常用碳素钢牌号
锅炉和压力容器常用的碳素钢牌号有Q235AF、Q235A、Q235B、Q235C、20g、20R等，压力管道常用的碳素钢牌号有10#、20#钢等，它们都是低碳钢，一般以热轧或正火状态供货，正常的金相组织为铁素体FC+珠光体P。碳是碳素钢中的主要合金元素，含碳量增加，钢的强度增加，但塑性、韧性降低，焊接性能变差，淬硬倾向变大，因此制作焊接结构的锅炉和压力容器所使用的碳素钢。含弹量一般不超过0.25%。
3，承压类特种设备常用合金钢牌号
锅炉用低合金钢牌号有16Mng、15MnVg 、18MnMoNbg等
压力容器用低合金钢牌号有16MnR、15MnVR、18MnMoNbR、07MnCrMoVR等
压力管道用低合金钢牌号有09MnV 、16Mn、12CrMo、12Cr1MoV等， 除此之外，锅炉和压力容器因为用途不同，还用到其它特殊材料，如低温容器要用低温用钢，高压锅炉用低合金钢耐热钢等等。
4，奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢的种类有以Cr为主加元素的铁素体不锈钢（0Cr13，1Cr17等）和马氏体不锈钢（1Cr13，2Cr13等），以Cr、Ni为主加元素的奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9，00Cr18Ni10等），其中奥氏体不锈钢在压力容器中得道广泛应用。
奥氏体不锈钢的机械性能较好，屈服点低，塑性、韧性好，可做低温用钢和耐热钢，其常用牌号是1Cr18Ni9，它具有良好的化学稳定性。在氧化性和某些还原性介质中耐腐蚀性很高，但是在敏化状态，存在晶阶腐蚀性，并且在高温氯化物溶液中容易发生应力腐蚀开裂。
第二部分 焊接基本知识
焊接在承压类特种设备制造中占有重要的地位，例如，在压力容器制造中，焊接工作量占全部工作量的30%。焊接质量对承压类特种设备产品质量和使用安全可靠性有直接影响，许多承压类特种设备事故都源于焊接缺陷。因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接知识是非常必要的。
一，承压类特种设备常用的焊接方法
1，手工电弧焊
（1）特点：利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的焊接方法。手工电弧焊设备简单，便于操作，适用与于室内外各种位置的焊接，可以焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等各种材料，在承压类特种设备制造中广泛应用。其缺点是生产效率低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。
（2）焊接设备：常用的手工电弧焊设备有交流电焊机，旋转式直流电焊机和硅整流式直流电焊机三种。
（3）手工电弧焊焊条：涂有药皮的供手工电弧焊的熔化电极称为焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯，在电弧作用下熔化后，作为填充金属与熔化的母材混合形成焊缝。涂敷在焊芯表面的有效成分称为药皮，其作用是：稳弧、保护、冶金、改善焊接工艺性能。
（4）焊条的种类：一般按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同分为碱性焊条和酸性焊条两种。也有按用途分类的，如碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铜及铜合金焊条等。
（5）手工电弧焊的焊接位置：手工电弧焊可以在不同的位置进行操作。熔焊时，焊接接头所处的空间位置称为焊接位置，GB/T3375—94《焊接术语》中用倾角和转角两个参数来划分不同的焊接位置。
对接焊缝和角焊缝有平焊、立焊、横焊、仰焊是四种基本位置。
管子环焊缝也有四种基本位置：水平转动、垂直固定、水平固定、45·位置。
2，埋弧自动焊
（1）特点：焊接过程中，主要的焊接操作如引燃及熄灭电弧、送进焊条、移动焊条或工件等都由机械自动完成叫自动电弧焊。在自动电弧焊中，电弧被埋在焊剂层下面燃烧并实现焊接的叫埋弧自动焊。
（2）优点：
a，采用大的焊接电流，电弧热量集中，熔深大，焊丝可连续送进而不需要频凡更换，因此生产效率高。
b，焊接规范参数稳定，焊缝成分均匀，外观光滑美观，焊接质量好。
C，操作时看不到弧光，又是机械自动，所以劳动条件好。
（3）局限性：
设备比较复杂昂贵：由于电弧不可见，所以对接头加工和装配要求严格 ：焊接位置受到一定限制，一般总是在平焊位置。
埋弧自动焊常常用于长的直线焊缝和大直径圆筒容器的环焊缝的焊接。
3，氩弧焊
氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。其优点是：
（1）适宜焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接优良。
（2）电弧和熔池用气体保护，清醒可见，便于实现全自动化。
（3）电弧热量集中，熔池小，热影响区小，工件变形小。
（4）电弧稳定，飞贱小，焊缝致密，成型美观。
缺点：氩气成本高。设备和控制系统复杂，产生效率低，只能焊较薄的工件。
二，焊接接头
焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、角接接头、搭接接头、T接接头。每种接头形式又有不同的坡口形式。
承压类特种设备的焊接一般以焊接接头为主，焊接接头的坡口形式分为不开坡口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口、双U形坡口等。
三，焊接常见缺陷
焊接常见缺陷归纳起来有以下几种：裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣、内凹、咬边等。
第三部分 承压类特种设备基本知识
在《特种设备安全监察条例》中，特种设备分为承压类特种设备和机电类特种设备两大类。承压类特种设备包括锅炉、压力容器、压力管道。机电类特种设备包括电梯、起重机、场（厂）内机动车辆、游乐设施、客运架空索道。
为了保证安全，特种设备在设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造等各环节由国家实施安全监察。并制定了一整套法规作为安全监察工作的依据，其中《特种设备安全监察条例》是目前的最高法规。
无损检测技术已经广泛用于承压类特种设备的制造、安装、使用中的检验，因此从事承压类特种设备无损检测的工作人员必须了解一些承压类特种设备基本知识。
一 锅炉基本知识
1，锅炉的定义---利用燃料燃烧时产生的热能或其它能源的热能，把介质加热到一定温度和压力的热能转换设备。《特种设备安全监察条例》对锅炉作如下限制性定义：利用各种燃料、电或其它能源，将所盛装的液体加热到一定参数，并承载一定压力的密闭设备，其范围规定为容积大于或等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或等于0.1Mpa（表压），且额定功率大于或等于0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。
2，锅炉的特点
（1）一旦投入使用，都是连续运行，不能任意停车。
（2）承受高温度，高压。工作条件恶劣。
（3）具有爆炸危险性。
因此，锅炉的安全运行非常重要，国家颁布了许多“条例”和“法规”来监督管理它。
3，锅炉的主要参数
（1）容量（输出功率）
蒸汽锅炉指蒸发量，既每小时产生的蒸汽量，以“D”表示，单位是“吨/时”。
热水锅炉指供热量，既每小时输出的热量，以“Q”表示，单位是“千卡/时”（焦耳/时）。
（2）压力
指锅炉出口处（锅筒或过热器）的工作压力。以“P”表示，单位是“Mpa”
锅炉铭牌上标示的压力是设计压力，又称为额定工作压力。对有过热器的锅炉是指过热器出口处的蒸汽压力，对无过热器的锅炉是指锅筒内的蒸汽压力，对热水锅炉指出水阀入口处的热水压力。
（3）温度
指锅炉出口介质的温度。对蒸汽锅炉为出口处饱和蒸汽或过热蒸汽的温度，对热水锅炉指进、出口热水的温度。
4，锅炉的分类
（1）按用途分：电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉、船泊锅炉、机车锅炉等。
（2）按载热介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉等
（3）按压力等级分：低压锅炉，P≤2.45MPa
中压锅炉，P=3.82Mpa
次压锅炉，3.82Mpa＜P＜9.81 Mpa
高压锅炉，P≥9.81 Mpa
超高压锅炉，P＞13.73 Mpa
亚临界锅炉P=15.7---17.66 Mpa
超临界锅炉P=23.5---26.5Mpa
（4）按制造管理分：A级锅炉：额定压力≥9.81MPa
B级锅炉：额定压力＜9.81Mpa
C级锅炉：额定压力≤2.45Mpa
D级锅炉：额定压力≤1.27Mpa
E1级锅炉：额定压力≤0.4Mpa的固定式蒸汽锅炉和水温度低于120度的热水锅炉
E2级锅炉：额定压力＜0.1Mpa的蒸汽锅炉和水温度≤95度的热水锅炉
3， 锅炉的结构
锅炉的结构有很多，但是主要由以下部分组成
（1）锅筒（2）锅壳（3）联箱（4）下降管（5）省煤器（6）过热器（7）减温器（8）再热器（9）炉胆（10）下脚圈（11）炉门、圈喉管、冲天管等组成
6，无损检测的基本要求
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二 压力容器基本知识
1，压力容器的定义---凡承受流体介质压力的密闭壳体都可称为压力容器。
按GB150—1998《钢制压力容器》的规定，设计压力低于0.1Mpa的容器属于常压容器，设计压力高于0.1MPa的容器压力容器。
《容规》将同时具备下列三个条件的容器称为压力容器：
（1）最高工作压力Pw≥0.1MPa（不含液体静压力）
（2）内直径≥0.15m，且容积≥0.025立方米
（3）盛装介质为气体，液化气体或最高温度≥标准沸点的液体。
《特种设备安全监察条例》附则中规定，压力容器的含义是：盛装气体或液体。承受一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力Pw≥0.1Mpa，且压力与容积的乘积≥2.5 Mpa×L的气体，液化气体或最高温度≥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≥0.2Mpa，且压力与容积的乘积≥1.0Mpa×L的气体，液化气体和标准沸点≤60度的液体的气瓶，医用氧舱等，可以认为这个规定是对压力容器作出的最权威的定义。
2，压力容器的主要工艺参数
压力容器的工艺参数是进行压力容器强度计算和结构设计的主要依据，工艺参数是由生产的工艺要求确定的。影响压力容器设计的主要工艺参数有压力，温度，直径等。
（1）压力容器的压力参数
压力容器的压力参数有工作压力，最高工作压力和设计压力
（2）压力容器的温度参数
压力容器的温度参数有工作温度和设计温度。
（3）直径：一般所说的容器直径系指其内直径，单位多用mm表示
3，压力容器的分类
从安全的角度出发目前广泛采用比较重要的分类方法有以下几种：
（1）按压力容器的安全重要程度分类
《容规》根据容器在使用中的重要作用，设计压力以及介质的危害程度，将压力容器分为第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器。
下列情况之一属于第三类压力容器：
A高压容器
B中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）
C中压储存器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积≥10.0Mpa×L）
D中压反应器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积≥0.5Mpa×L）
E低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积≥0.2Mpa×L）
F高压，中压管壳式余热锅炉
G球形容器（容积≥50立方米）
H低温液体储存容器
下列情况之一属于第二类压力容器：
A中压容器
B低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）
C低压储存器和低压反应器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质）
D低压管壳式余热锅炉
F低压搪玻璃压力容器
下列情况之一属于第一类压力容器
介质为无毒，非易燃低压容器和易燃或毒性程度为中度危害介质的低压换热器，分离器等
（2）按用途分类
A反应器 B储存器 C换热器 D分离器
（3）按压力分类
A低压容器（L） 0.1MPa≤P＜1.6 MPa
B中压容器（M） 1.6MPa≤P＜10MPa
C高压容器（H） 10MPa≤P＜100MPa
D超高压容器（U） 100MPa≤P＜1000MPa
4，压力容器的典型结构和特点
压力容器的类型很多，但是基本构造都可以分解为筒体、端盖（封头）、法兰、开孔、接管和支座等。
石油化工生产中大量采用低，中压容器，一般属于薄壁容器，它的外形结构形式大都是球形和圆筒形，在个别情况才使用矩形，椭圆形，扁圆形等。
5，压力容器的焊接接头分类
GB150《钢制压力容器》将压力容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类
A类焊接接头：圆筒部分的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类形封头的所有拼焊接头。
B类焊接接头：圆筒部分的环向接头，锥形封头小端与接管连接的接头，长颈法兰与接管连接的接头，但是已经规定为ACD类的除外。
C类焊接接头：平盖，管板与圆筒连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头。
D类焊接接头：接管，人孔，补强圈等与壳体圆筒连接的接头。
4， 压力容器制造的无损检测
无损检测在压力容器制造过程中十分重要。压力容器制造时使用的无损检测方法包括射线检测，超声波检测，磁粉检测和渗透检测及涡流检测。无损检测工艺以及检测结果评级执行JB/T4730—2005《承压设备无损检测》的规定，但是采用什么无损检测方法，检测的部位，比例，合格级别需要《容规》和GB150《钢制压力容器》等来回答，也就是说它们是验收标准。
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三 压力管道基本知识
1,压力管道的定义：
压力管道是生产和生活中广泛使用的，可能引起燃烧和爆炸或中等危险性较大的特种设备。国务院于2003年3月以373号令公布的《特种设备安全监察条例》中关于压力管道定义为：压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于0.1Mpa（表压）的气体，液化气体，蒸汽介质或可燃，易燃，有毒，有腐蚀性，最高工作温度高于或等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
2，压力管道的分类
2.1按用途分类：
分为：工业管道，公用管道和长输管道。
工业管道是指企业，事业单位所属的用于输送工艺介质的管道。公用工程管道及其辅助管道。包括延伸出工作边界线，但是归属企业，事业单位所管辖的工艺管道。
公用管道是指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。
长输管道是指生产地，储存库，使用单位间用于输送商品介质的管道。
2.2从安全管理和监察角度按操作工况和用途分类：
（1）长输管道（GA类）
符号下列条件之一的长输管道为GA1级
a，输送有毒、可燃、易燃气体介质，设计压力＞1.6Mpa的管道。
b，输送有毒、可燃、易燃液体介质，输送距离≧200Km且公称直径DN≧300mm的管道。
c，输送液体介质、输送距离≧50Km且公称直径DN≧150mm的管道。
符号下列条件之一的长输管道为GA2级
a，输送有毒、可燃、易燃气体介质，设计压力≦1.6Mpa的管道
b，GA1管道b条范围以外的长输管道。
c，GA1管道c条范围以外的长输管道。
（2）公用管道（GB类）
燃气管道为GB1。热力管道为GB2
（3）工业管道（GC类）
符号下列条件之一的工业管道为GC1级
A，输送毒性程度为极度危害介质的管道。
B，输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力≧4.0Mpa且设计温度≧400度的管道。
C，输送流体介质且设计压力≧10.0Mp的管道。
符号下列条件之一的工业管道为GC2级
A，输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力＜4.0Mpa且设计温度≧400度的管道。
B，输送非可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力＜10.0Mpa且设计温度≧400度的管道。
C，输送流体介质且设计压力＜10.0Mp且设计温度＜400度的管道。
3，压力管道的用途及特点
压力管道的主要用途是输送介质。此外，对长输管道而言，压力管道还有储存功能，对工业管道而言，压力管道还有热交换功能。
对单条压力管道而言，压力管道的工作原理就是依靠外界的动力或介质本身的驱动力将该条压力管道源头的介质输送到终点。
压力管道的主要特点是：
（1） 种类多，数量大，标准多，设计、制造、安装、应用、管理环节多。
（2） 长细比大，跨越空间大，边界条件复杂。
（3） 布置方式多样。现场安装条件差，工作量大。
（4） 材料应用种类多，选用复杂。
（5） 失效的摸式多样，失效慨率大。
（6） 实施检验的难度大。
4，压力管道的组成及结构
（1）压力管道元件
压力管道由多种元件组成，主要有：
管子---无缝钢管，焊接钢管，有色金属管，铸铁管等。
管件---弯头，三通，四通，大小头等
法兰和紧固件----锻造法兰，焊接法兰，非金属材料法兰等。
阀门----安全阀，调压阀，球阀，截止阀等
膨胀节及波纹管
密封元件及特种元件---防腐管道元件，阻火器等。
压力管道是由压力管道组成件和支承件组成的装配总成，管道组成件是指用于连接或装配管道的元件。它包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门、过滤器和分离器等。
（2）压力管道的附属设施
压力管道的附属设施一般包括支吊架，防腐绝缘层，阴极保护装置，加热站，计量站，标志，斜拉杆，平衡锤等等。
5，压力管道的检验
压力管道的检验按性质分类，可分为原材料检验、管道元件制作质量检验、安装质量检验、在用检验等。
压力管道检验的一般内容包括外观检验、焊接接头表面质量检验、焊接接头内部缺陷检测、耐压试验等。其中的焊接接头内部缺陷检测属于无损检测项目。
6，压力管道检验标准
目前主要的压力管道检验标准有：SH3501-1997《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》，GB50236—98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》，GB50235—97《工业金属管道工程施工及验收规范》和《在用工业管道定期检验规程》等。
5， 无损检测的基本内容
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第四部分 无损检测基础知识
一 无损检测慨论
1，无损检测的定义和分类
在不损坏工件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对工件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法称为无损检测。
无损检测是现代科学技术发展的基础上产生的。工业X射线检测是在德国物理学家伦琴发现X射线后才产生的，超声波检测是在两次大战中发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的，磁粉检测是建立在电磁学理论的基础上，而渗透检测的益于物理化学的进展。
无损检测技术的发展过程出现过三个名称，即：无损探伤，无损检测，无损评价。无损探伤是早期的阶段的名称，其含义是探测和发现缺陷。无损检测是目前的名称，其含义不仅仅是探测缺陷，还包括探测工件的其它信息，例如结构，性质，状态等。无损评价是我们即将进入或正在进入的新的发展阶段，它在无损检测基础上还要求获得更全面，更准确的内容。
目前，无损检测（Non—distructive Testing）有6大常规方法：射线检测（Radiography Testing即RT），超声波检测（Ultrasonic Testing即UT），磁粉检测（Magnetic Testing即MT），渗透检测（Penetrant Testing即PT），涡流检测（Eddy current Testing即ET），声发射检测（Acoustic Emission即AT）
2，无损检测的目的
（1） 保证产品质量
（2） 保障使用安全
（3） 改进制造工艺
（4） 降低生产成本
3．无损检测的应用特点
（1）无损检测要与破坏性检测相结合
无损检测的最大特点是能在不伤材料，工件和结构的前提下来进行检测，所以在实施无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，不是所有的项目和指标都能够进行无损检测，无损检测技术自身还有局限性。某些试验只能采用破坏性检测。因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。应该二者相结合。比如，液化石油气钢瓶除了进行100%无损检测以为，还要进行爆破试验。
（2）正确选用实施无损检测的时机
在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。例如，有冷裂纹倾向的材料，就应该安排在焊接完成24小时以后进行无损检测。只有正确的选用实施无损检测的时机，才能顺利的完成检测。正确评价产品质量。
（3）选用最恰当的无损检测方法
每种检测方法本身都有局限性，不可能适宜所有的工件和所有的缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前，根据被检物体的材料，结构，形状，尺寸可能产生的缺陷种类，在什么部位，什么方向等种种情况进行分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最适合的检测方法。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会正确和合理。
（4）综合应用各种无损检测方法
在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，都有各自的优缺点，因此，在无损检测应用中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能多的同时采用几种方法，以便保证各种方法互补，保证产品的质量。
二 承压类特种设备制造过程中无损检测方法的选择
1，原材料检验
（1） 钢板UT。
（2） 锻件和棒材UT，MT（PT）。
（3） 管材UT（RT），MT（PT）。
（4） 螺栓UT，MT（PT）。
2，焊接检验
（1） 坡口部位UT，PT（MT）。
（2） 清根部位PT（MT）。
（3） 对接焊缝RT（UT），MT（PT）。
（4） 角焊缝和T形焊缝UT（RT），PT（MT）。
3，其他检验
（1） 工卡具焊疤MT（PT）。
（2） 复合材料复合层检测，爆炸复合层UT。
（3） 复合材料复合层检测，堆焊复合层，堆焊前MT（PT）。
（4） 复合材料复合层检测，堆焊复合层，堆焊后UT（PT）。
（5） 水压试验后MT（PT）。
4检测方法对检测对象的适应性（见下表）
表中：●：表示很适用：⊙：表示适用△表示有附加条件的适用×：表示不适用；—：表示不相关

检测对象
内部缺陷检测方法
表面近表面陷检测方法
RT
UT
MT
PT
ET
试
件
分
类
锻件
×
●
●
●
△
铸件
●
⊙
●
⊙
△
压延件（管板型材）
×
●
●
⊙
●
焊缝
●
●
●
●
×

缺陷分类

内部缺陷
分层
×
●
—
—
—
疏松
×
⊙
—
—
—
气孔
●
⊙
—
—
—
缩孔
●
⊙
—
—
—
未焊透
●
●
—
—
—
未熔合
△
●
—
—
—
夹渣
●
⊙
—
—
—
裂纹
⊙
⊙
—
—
—
缺陷分类
表面陷检
白点
×
⊙
—
—
—
表面裂纹
△
△
●
●

表面针孔
⊙
×
△
●
△
折叠
—
—
⊙
⊙
⊙
断口白点
×
×
●
●
—
三，各种无损检测的基础知识（分管专业课讲）
第五部分 缺陷的种类及产生原因
无损检测最主要的用途是探测缺陷。了解材料和焊逢中的缺陷种类和产生原因，有助于正确的选择无损检测方法，正确判断和分析检测结果。
一， 钢焊缝中常见缺陷及产生原因
1，外观缺陷
外观缺陷指肉眼可以发现的工件表面的缺陷
（1）咬边：沿着焊趾，在母材部分形成的凹馅或沟槽。
因为电弧热量太高，电流太大，运条速度太小，焊条与工件角度不正确，产生的电弧将焊逢边缘的母材熔化没有得到熔轷金属的充分补充所留下的缺口。
（2）焊瘤：焊逢中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成未与母材熔合的金属瘤。
产生原因是焊接规范过强，焊条熔化过快，焊接电源不稳定以及操作姿态正确形成的，在横，立，仰焊位置更容易形成焊瘤。
（3）凹坑：焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
产生原因是由于收弧时焊条未作短时间停留造成的。横，立，仰焊位置常常在焊缝背面根部产生内凹。
（4）未填瞒：焊缝表面上连续的或断续的沟槽。
填充金属不足是产生未填瞒的根本原因。规范太弱，焊条过细，运条不当等均会容易产生未填瞒。
（5）烧穿：焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属从焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。
焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久产生烧穿。另外工件间隙太大，钝边太小也容易产生烧穿。
（6）其他表面缺陷：成形不良，错边，塌陷，表面气孔及弧坑缩孔，各种焊接变形等等。
2，气孔：指焊接时，熔池中的气体在金属凝固前溢出，残留于焊缝中形成的空穴。
产生原因：母材或填充金属表面有锈，油污等，焊条及焊剂未烘干，焊接线能量过小，熔池冷却速度大等。
3，夹渣：指焊后熔渣残留于焊缝中的现象。夹渣又分金属夹渣和非金属夹渣两种。
产生原因：（1）坡口尺寸不合理。（2）坡口有污物。（3）焊接线能量过小。（4）多层焊时，层间清渣不彻底。（5）焊缝散热太快，液态金属凝固过快。（6）药皮，焊剂化学成分不合理，熔点过高，冶金反应不完全，脱渣性不好等。
4，裂纹：金属原子的结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙。
（1）分类：按尺寸大小分：宏观裂纹（肉眼可见），微观裂纹（显微镜下才能发现），超显微裂纹（高倍显微镜下才能发现）。
按延伸方向分：纵向裂纹，横向裂纹，辐射状裂纹。
按发生部位分：焊缝裂纹，热影响区裂纹，熔合区裂纹，焊趾裂纹，焊道下裂纹，弧坑裂纹等。
按发生条件和时机：热裂纹，冷裂纹，再热裂纹，层状撕裂等。
（2）裂纹的危害：裂纹是焊接缺陷中危害最大的一种，它是面积型缺陷，（具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，如气孔，夹渣等），
具有二维尺寸的缺陷称为面积型缺陷。如裂纹，未熔合等）它的出
现将显著减少承载面积，特别是在端部形成尖锐缺口，应力高度集
中很容易扩展导致破坏。尤其是冷裂纹，由于其延迟性和快速脆断
性，带来的危害是灾难性的。世界上的承压类特种设备事故绝大部
分是由于裂纹引起的脆性破坏。
5，未焊透：母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。
产生原因：（1）焊接电流小，熔深浅。
（2）坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大。
（3）磁偏吹影响。
（4）焊条偏芯度太大。
（5）层间及焊根清理不良。
危 害：未焊透减少了焊缝的有效截面积，使接头强度下降。未焊透引起的应力集中严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。
6，未熔合：焊缝金属与母材金属或母材金属之间未熔化结合在一起的缺陷。
分 类：坡口未熔合，层间未熔合，根部未熔合三种。
产生原因：（1）焊接电流过小。
（2）焊接速度过快。
（3）焊条角度不对。
（4）产生了弧偏吹现象。
（5）焊接处于下坡位置，母材未熔化时已经被铁水覆盖。
（6）母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
危害：未熔合是一种面积型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合会使
承载面积明显减少，使应力集中变得比较严重，其危害仅次于裂纹。
二，铸件中常见缺陷
铸件是承压类特种设备中较少的工件，所以对常见缺陷在这里只是简单介绍：
其常见缺陷有；气孔，夹渣，夹砂，密集气孔，冷隔，缩孔，疏松和裂纹。
三，锻件中常见缺陷
锻件是承压类特种设备中较重要的工件，但是也是较少见的材料，其常见缺陷有：缩孔，疏松，非金属夹杂物，夹砂，折叠，龟裂，锻造裂纹，白点等。
四，扎材中常见缺陷
扎材的种类包括管，棒，板，丝，钢轨和其它型材。
钢管其常见缺陷有：纵向裂纹，横向裂纹，表面划伤和直道，翘皮和折叠，分层。
钢棒和型材其常见缺陷有：内部缺陷（未压合，芯部裂纹，偏析，白点，非金属夹杂物）。
表面缺陷（发纹，小裂纹，翘皮，折叠等）
钢板其常见缺陷有：分层，裂纹，线状缺陷，非金属夹杂物，夹渣，翘皮和折叠等。 五，使用中常见缺陷
1，疲劳裂纹 2，应力腐蚀裂纹 3，氢损伤 4，晶间腐蚀， 5，各种局部腐蚀。
它们的解释见（134页）
第六部分 承压类特种设备有关规范无损检测要求
一，《压力容器安全