A类取证设计总结
一基本概念
1．1 压力容器设计应遵循的法规和规程：
1）《特种设备安全监察条例》（本文简称《条例》），是国务院2003年3月11日公布的条例，条例自2003年6月1日起施行。原《锅炉压力容器安全监察暂行条例》同时废止。
2）《固定式压力容器安全技术监察规程》（本文简称《固容规》），此《容规》自2010年12月1日起正式实施。在安全监察中，包括的七个环节是：设计、制造、安装、使用、检验、改造和修理。此规程与《条例》有不一致之处，应按《条例》的内容修改。
3）TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》自2008年4月30日起正式实施.1．2 标准和法规（规程）的关系：
《容规》规定，压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检修、修理和改造，均应严格执行本规程的规定；第5条规定：本规程是压力容器质量监督和安全监察的基本要求，有关压力容器标准、部门规章、企事业单位规定等，如果与本规程的规定相抵触时，应以本规程为准。
GB150规定：容器的设计、制造、检验和验收除必须符合本标准规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规和规章。
因此，当标准与法规或规程有不一致时，应按法规（和规程）的规定执行。 1．3 压力容器的含义（定义）：
根据《条例》第八十八条中的规定，压力容器用语的含义是：“压力容器，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等于0.1MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于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等于0.2MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于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。
1．4 压力容器设计标准体系：
压力容器设计应遵循的基本法规和规程： 《特种设备安全监察条例》
TSG R2009-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》 压力容器设计基础标准： GB150-2011《压力容器》
JB4732-19955《压力容器--分析设计标准》（2005年确认版） 固定式压力容器主要产品标准： GB151-1999《管壳式换热器》 GB12337-1998《钢制球形储罐》 JB/T4731-2005《钢制卧式容器》 JB/T4710-2005《钢制塔式容器》 JB/T4734-2002《铝制焊接容器》 JB/T4745-2002《钛制焊接容器》 JB/T4755-2006《铜制焊接容器》
固定式压力容器设计相关标准：
-114 《容规》规定承受什么范围内压力的容器为高压容器? 《容规》规定压力容器的设计压力(p)在下列范围的为高压容器：10Mpa≤ P ＜ MPa 3-115 GBl50--98规定的多层高压容器受内压圆筒壁厚计算公式是什么?该公式适合的最高设计压力
有何限制?
答：多层高压容器受内压圆筒壁厚设计公式如下：δ=
式中：Pc——设计压力，MPa；Di——圆筒内直径，mm；φ—焊缝系数；[σ]t—设计温度下圆筒材料
的许用应力，Mpa 对于多层容器其[σ]tφ值按下式确定：[σ]tφ= [σ]tiφi+ [σ]t0φ0 式中：δi——多层容器内筒厚度，mm； δ0—层板的总厚度， δn——圆筒的名义厚度 [σ]t0——设计温度下多层容器内筒材料的许用应力 [σ]ti—设汁温度下层板材料的许用应力，MPa； φi——多层容器内筒的焊缝系数。φ0—层板层的焊
缝系数。
以上圆筒壁厚的计算公式适用于设计压力Pc≤0．4[σ]tφ的范围，D0／Di≤1．5(Do——筒体外
径，·Di——筒体内径。)
3-116单层高压容器筒体有哪几种形式? 答：单层高压容器筒体有下列几种形式： 整体锻造式、单层卷焊式、电渣重熔式。 3—117 单层卷焊式高压容器的缺点是什么？
单层卷焊式高压容器有如下缺点：
a．单层高压容器的筒体由厚板卷焊而成，厚板的性能远没有薄板好，厚度方向性能差异大，在压延方向和垂直方向上的延性和韧性都存在着相当大的差值，板厚方向的性能更差。
b．由于板厚，金属元素易产生偏析，夹杂物的含量、分布及其形状均不均再加上热处理时由于板太厚内部和表面淬火效果不同，由此造成内外材质不均一，在进行焊接时容易产生裂纹。
c.厚板的转变温度较高，脆性破坏的可能性加大。
3--118 多层高压容器尤其是多层包扎式容器对接深槽焊环缝常易出现的缺陷是什么？如何克服？ 答：多层环焊缝较容易出现的焊接缺陷是在多层交界处易产生咬边或夹渣。为了克服此缺陷，可采
用预先堆焊端面的方法。
3-119 多层高压容器在筒节上一般设有排气孔，为什么?
答：开排气孔的目的和作用如下：
a．环缝焊接时，层间气体能自由逸出，有利于提高焊接质量； b．操作及升降温时，夹层中气体能自由膨胀，可减少间隙带来的不良影响；
c．能起报警作用，一旦内筒发生泄漏，泄漏物能较快排出设备外被人察觉并及时进行处理； d.在有氢介质的高压容器中，如果氢扩散在全筒体内，就可通过排气孔排放，防止氢的积聚。
3-120压力容器失效形式有哪几种? 答：压力容器因机械载荷或温度载荷过高而丧失正常工作能力称为失效。其形式有三种：
1．强度失效：容器在载荷作用下发生过量塑性变形或破裂。
2．刚度失效：容器发生过量弹性变形，导致运输、安装困难或丧失正常工作能力。
3．稳定失效：容器在载荷作用下形状突然发生改变导致丧失工作能力。
压力容器的设计必须计及上述三种失效可能，予以全面考虑，以确保设备的正常使用。
3-121 压力容器的常规设计法与分析设计法有何主要区别? 答：目前压力容器的主要设计方法有常规设计法与分析设计法两种。
常规设计法，是以弹性失效为准则，以薄膜应力为基础，来计算元件的厚度。限定最大应力不超过一定的许用值(通常为1倍许用应力)。对容器中存在的较大的边缘应力等局部应力以应力增强系数等形式加以体现，并对计算局部应力后的最大应力取与薄膜应力相同的强度许用值。
GBl50中的内压圆筒、球壳的厚度即是针对元件中的薄膜应力(一次总体薄膜应力)，并控制在1倍许用应力水平进行计算的。而对椭圆，封头、碟形封头的厚度则是计及封头与圆筒边缘效应的局部应力，并将其与薄膜应力叠加后的最大应力控制在1倍许用应力进行计算的。常规设计法方法简明，但不臻合理，
且偏保守。
分析设计法以塑性失效及弹塑性失效准则为基础，计及容器中的各种应力，如总体薄膜应力、边缘应力、峰值应力，进行准确计算，并对应力加以分类，按照不同应力引起的不同破坏形式，分别予以不同的强度限制条件，以此对元件的厚度进行计算。按该法设计的容器更趋科学合理、安全可靠且可体现一定
的经济效益。
JB4732标准中对各种元件的厚度计算即是建立在应力分析基础上并采用第三强度理论。其中内压圆筒、球壳的计算公式形式上虽与GBl50的相应公式相同，但其计算意义是完全不同的。 分析设计由于区别了各种性质的应力和作用，充分发挥材料的承载潜力，因此对材料和制造、检验提出较高的技术要求。
3-122 薄壁容器和厚壁容器如何划分?其强度设计的理论基础是什么?有何区别？
答：容器的外径(D。)与其内径(Di)之比K=Do／Di≤1．2时，称为薄壁容器。当K>1.2时，为厚壁容
器。
薄壁容器强度设计的理论基础是旋转薄壳的无力矩理论，采用了直法线假定；由此计算的应力都是沿壁厚均匀分布的薄膜应力，且忽略了垂直于容器壁面的径向应力，是一种近似计算方法，但可控制在工
程允许的误差范围内。
厚壁容器强度设计的理论基础是由弹性力学应力分析导出的拉美公式。由此计算的应力为三向应力。其中周向应力和径向应力沿壁厚为非线性分布，承受内压时，内壁应力的绝对值最大，外壁最小。但它们的轴向应力还是沿壁厚均匀分布的。拉美公式展示的厚壁筒中的应力较好地与实际情况相符合，反映了应力的客观分布规律。它既适用于厚壁容器，也适用薄壁容器。
内压作用下的容器，由薄膜理论计算的周向薄膜应力较由拉美公式算出的内壁最大周向应力为低，其误差随K值增大而增加。当K=1．5时，以内径为基础按薄膜理论计算的周向应力较拉美公式计算的内壁周向应力低23％。当以中径为基础时，按薄膜理论计算的周向应力则只比按拉美公式计算的内壁周向应力低3．8％。对于一般压力容器此误差是在允许的范围内。为此GBl50中将内压圆筒的计算公式采用了以中径为基础的薄膜理论公式。其适用条件即为K≤1．5，此条件等同于Pc≤0．4[σ]tφ。
3-123 受内压作用的圆筒与球壳，其薄膜应力有何异同?
答：相同点：
两者均产生两向薄膜应力，且各处一致。 ·
不同点：
圆筒中的环向薄膜应力为轴向应力的两倍。球壳中的两向薄膜应力相等其值等于等径圆筒中的轴向应力。为此在直径和压力相同的情况下，球壳所需壁厚仅为圆筒的一半。
3-124 受内压作用的圆筒与锥壳，其薄膜应力有何异同?锥壳的半顶角为什么不宜大于60°?
答：相同点：
它们的环向应力均等于经向(轴向)应力的两倍，且沿壁厚均布。
不同点：
圆筒中各应力沿轴向(经向)是均匀分布的，而锥壳中各应力沿经向是线性分布的。大端应力最大，小
端应力最小。
锥壳大端的应力是与锥壳大端等径的圆筒的相应应力的1／cosa倍。其中a为半顶角，小于60°。为此l／cosa>1，因此锥壳大端的应力大于等径圆筒的应力，且随a增大而增大。
锥壳半顶角小于60°时，壳中的应力以薄膜应力为主，锥壳以壳的形式承载，故可应用薄膜理论进行计算。当a>60°时，壳中的应力变为以弯曲应力为主的状态，使壳体薄膜理论不能相适应，故a不宜大于
60°，否则应按圆平板进行计算。
3-125 受内压作用的球壳、碟形壳、椭球壳中的薄膜应力各有何特点? 答：球壳中的薄膜应力无论是经向或是纬向(环向)其值相等，且为恒值，处处相同，均为拉应力。 碟形壳：因由中心较大半径的球面部分和周边较小半径的环壳组成。其中心球面部分的应力情况与球壳相同。即有相同的双向薄膜拉应力，且沿球面部分为恒值。但在较小半径的环壳(过渡区)内，其经向
应力为拉应力，而周向应力为压缩应力。
椭球壳：仅在壳的顶点，其两向薄膜应力相等，且均为拉伸应力。离开顶点，无论是经向拉应力或周向(纬向)拉应力均趋减小，但经向应力始终为拉伸应力，至赤道部位，经向应力与等径的圆筒中的轴向
薄膜应力相等。
椭球壳中的周向(纬向)应力，在接近壳中心的部位上为拉伸应力，但随着远离中心，应力降低，且可能由拉伸应力变为压缩应力，其变化情况随椭球壳的长短轴之比a／b而异：
当a／b
赤道处的周向应力正好等于零。
当a/b>√2时，椭球壳周向产生压缩薄膜应力，且压缩应力随a／b增大而加大，最大周向压缩应力
发生在赤道部位。
a/b=2的标准椭圆封头，发生于封头顶点的最大拉伸薄膜应力正好与发生在封头底边(赤道)的最大周向压缩薄膜应力数值相等。其值恰好与等径圆筒中的环向薄膜应力的绝对值相等。
3-126 边缘应力有何特点?
答：(1)自限性： 边缘应力是由于为满足相邻元件的变形协调而产生，当其应力达到材料的屈服点时，由于材料产生塑性流动，使变形协调得到满足。一旦变形得到满足，则材料的塑性流动也就自动中止。为此其应力和变
形能自动得到限制。
(2)局部性：
一般边缘应力中以经向弯曲应力为主，但其作用范围不大，随着离开边缘迅速下降。对圆筒来说，在距边缘2．5 处(其中：R——圆筒半径，8——圆筒厚度)，边缘变曲应力即已降至最大应力值的5％。
3-127 椭圆形封头、碟形封头为何均带直边段? 答：是为避免封头与圆筒的连接环焊缝与边缘应力作用区相重合。环焊缝中不仅可能存在焊接缺陷，而且不可避免在存在焊接残余应力，如再与边缘应力相重合，则对受力十分不利，为此封头均设直边段，
以改善其受力状况。
3-128 何谓薄圆板?薄板应力分析的理论基础是什么? 答：薄圆平板是指板的厚度δ与圆板直径D的比值在下列范围的圆平板：0．01
3-129 受侧向压力作用的圆平板的应力有什么特点?何以圆平板较等径的凸形封头要厚?
答：圆平板应力分布特点：
a．板内环向应力和径向应力均为弯曲应力，沿板厚呈线性分布。
b．应力分布与周边支承情况有关：
当板边缘为简支时，最大应力在中心，且该处的环向应力与径向应力相等。 当板边缘为固支时，最大应力在边缘，应力方向为径向，其值小于简支时的最大应力。
圆板中以弯曲应力为主，凸形封头以薄膜应力为主，二者应力状况不同；
圆板的最大应力与圆板半径和厚度之比的平方(R／δ)2成正比。而凸形封头作为薄壳，其薄膜应力与(R／δ)成正比，故就相同载荷和直径条件下，薄板中产生的弯曲应力要比壳中的薄膜应力大得多，则板厚
也就较大。
3--130 对厚平盖何以要校核危险环截面的组合应力? 答：平盖的厚度计算公式是基于板中的最大弯曲应力导出的。但对诸如双锥密封的平盖，除了承受螺栓法兰力矩及压力造成的弯曲应力外，在平盖的双锥环位置的环槽截面上尚存在较大的剪切应力。为此在按最大弯曲应力算得平盖厚度后，还应对最大剪应力部位的剪应力和弯曲应力的当量应力加以校验。
3-131 何谓容器的稳定性和临界压力?内压容器是否存在稳定问题? 答：容器在压应力作用下，形状突然发生改变而产生瘪塌的失效形式称为失去稳定。其器壁受力由原先的薄膜应力状态突变为弯曲应力状态。容器被压瘪时的最小外压力称为临界压力。薄壁容器只要壁中存在压缩应力，就有失稳的可能。外压容器存在稳定问题，内压容器也可能存在稳定问题。承受内压的长短轴之比为2的标准椭圆封头，因其过渡区存在周向薄膜压缩应力，故也有稳定的问题，对封头的最小有
效厚度加以限制就是出于这一考虑。 3-132容器失稳有哪些类型?其特点如何? 答：容器失稳分为周向失稳和经(轴)向失稳两种： 周向失稳是因容器周向压缩薄膜应力所引起。经向失稳是由容器轴向压缩薄膜应力所造成。容器周向失稳时，其横截面由圆形变成波形。容器经向失稳时，其横截面仍为圆形，但其经线由原直线变为波形
线。
容器按照失稳范围大小，可分为整体失稳和局部失稳。通常外压容器的压瘪属于整体失稳，而内压作用下的椭圆封头的过渡区失稳属于局部失稳。两者之不同，是因压应力存在范围不同所致。
3-133 何谓弹性失稳和非弹性失稳?用高强度钢代替低强度钢可否提高容器的弹性稳定性? 答：失稳时，器壁中的薄膜压缩应力小于材料的比例极限，应力与应变符合虎克定律时，称为弹性失稳。由于此时失稳临界压力与材料的屈服限无关。仅与弹性模数E及泊松比μ有关。因各种钢材的E及μ差别不大，故以高强度钢代替低强度钢对提高容器的弹性稳定性几乎无效。
若失稳时器壁中的压缩应力大于材料的比例极限，应力与应变呈非线性关系数，则称非弹性失稳。非弹性失稳时的临界压力与材料屈服限有关。此时用高强度钢代替低强度钢则可提高容器的稳定性。
3-134 外压长圆筒与短圆筒有何区别?在外压圆筒设计中何以广泛采用加强圈? 答：计算长度大于临界长度的圆筒为长圆筒。长圆筒的两端边界或封头对其中间部分起不到加强支撑作用，其临界压力与筒体长度无关，圆筒失稳时，横截面由圆形变成波形，波数等于2。计算长度小于临界长度的圆筒为短圆筒。短圆筒两端边界或封头对其中间部分可起加强支撑作用，其临界压力与筒体长度成反比。失稳时，圆筒横截面呈波形，波形数大于3。相同直径和壁厚的长圆筒与短圆筒，后者的临界压力高于前者。即将长圆筒变成短圆筒可提高其临界压力。外压圆筒上设置加强圈，即是为了变长圆筒为短圆筒或缩短圆筒的计算长度，目的均为提高圆筒的稳定性。该法较直接增加圆筒厚度节省材料，约可减轻重量1／3。对不锈钢圆筒，通过在外部设置碳钢加强圈则更为经济。此外，加强圈尚可减少大直径薄壁
容器的形状缺陷的影响，提高结构的可靠性。 3-135 何以外压凸形封头均按外压球壳进行稳定设计? 答：椭圆封头等在内压作用下有“趋圆现象”，在外压作用下有“趋扁现象”，使封头过渡区产生周向拉伸薄膜应力，而不存在失稳问题，但在其“球面部分”则存在压缩薄膜应力，如同外压球壳，故须以球壳进行稳定计算。对椭圆封头则须计算其“球面部分”的当量球壳半径。
3-136 法兰联接的合理设计中，对垫片载荷有什么要求? 答：为使法兰承受尽可能小的法兰力矩，在垫片设计中应尽可能控制较小的垫片载荷。为此要求： 由垫片在预紧时的压紧载荷Fa所确定的螺栓载荷Wa与由垫片在操作时的压紧载荷Fp所确定的螺
栓载荷Wp相接近。即：Wa=Wp。
3-137 法兰联接的合理设计中，对螺栓中心圆直径的确定有什么要求? 答：为使法兰承受尽可能小的法兰力矩，在螺栓设计中应尽可能控制较小的螺栓中心圆直径，为此要求由法兰径向结构要求所确定的螺栓中心圆直径与由法兰环向结构要求所确定的螺栓中心圆直径相接
近。即：Db径≈Db环。
3-138 法兰设计时，为获得尽可能紧凑的法兰设计结果，对法兰的应力有什么要求?
答：应使法兰的三个应力尽量与相应的许用应力相接近。
即：σH→1．5[σ]tf σR→2[σ]tf-σH
σT→2[σ]tf-σH
目的使法兰应力趋满应力状态，则可最充分的发挥材料的强度性能。
3-139 增加法兰环的厚度对法兰的应力是何影响? 法兰是由组成法兰的三部分：法兰环、锥颈和圆筒共同承载的。三者的承载比例与它们的旋转刚度成正比，即刚度大者、承载比例大。增加法兰厚度，使法兰环的旋转刚度得到提高，为此其承载比例加大，则法兰锥颈和圆筒部分的承载减小。具体地说，就是锥颈作用于法兰环的边界力矩和边界力将减小。由此使法兰环的径向应力大大下降。锥颈上的轴向弯曲应力下降。法兰环的环向应力一般可下降，但当法兰环的刚度与锥颈刚度相当时，也可能出现环向应力有所升高。(详见第六章6-5-5)
3-140 增加法兰锥颈厚度对法兰的应力是何影响? 答：增大法兰锥颈尺寸，使锥颈的旋转刚度增加，则锥颈的承载比例加大，为此锥颈作用于法兰环的边界力和边界力矩增大。故法兰环的径向应力会增大，法兰环向应力减小，锥颈的轴向弯曲应力由于锥颈厚度增加，其抗弯矩成两次方增大而减小。(详见第六章6-5-5)
3-141 内外压圆筒的制造圆度何以不同?
答：内压圆筒在压力作用下，其横截面形状将由非正圆趋于正圆。圆筒初始的不圆度对其承载影响
较小。
外压圆筒在压力作用下，初始不圆度直接影响其稳定性。外压圆筒设计中和稳定安全系数与圆筒的初始不圆度有关?故外压圆筒的不圆度要求高于内压圆筒。
3-142 GBI50中规定相邻筒节的A类焊缝中心线间距应不小子3倍壳体厚度且不小于100mm的出
发点是什么? 是为了避免相邻筒体焊缝的热影响区互相重叠对材料带来的不良影响。
3-143 GBl50规定相邻壳体的厚度差超过一定数值后应以1：3的斜度削薄较厚板的边缘是出于什么
考虑?
答：是为了使结构过渡平缓，·以减小压力作用下由边界效应引起的局部应力。
3-144 长颈对焊法兰的直边段与对接圆筒的厚度相差较大时，是否应按GBl50规定削薄直边段? 答：不可简单按GBl50要求削薄直边段。法兰直边段的受力不同于一般圆筒。它既受内压的作用，又受法兰力矩的作用，且由法兰力矩引起的轴向弯曲应力大大超过由内压引进的轴向应力(薄膜应力)。对法兰直边段的削薄应遵循削薄后确保薄端(即与较薄圆筒连接的一端)的轴向弯曲应力不超过许用值(1.5[σ]f)的要求进行。具体作法是将削薄的直边段视作锥颈，并将其f控制在等于1，计算确定直边段的最小长度后
方能进行削薄。
3-145 为何必须加强对长颈法兰与圆筒的连接环缝的检测? 答：长颈法兰直边段与对接圆筒的环焊缝不仅承受着圆筒中由内压引起的轴向薄膜应力，而且还承
受由法兰力矩引起的轴向弯曲应力。
长颈法兰的最大应力通常发生于锥颈小端，即直边段与法兰锥颈的连接部位。其轴向弯曲应力已达到1.5[σ]ft此轴向弯曲应力虽沿直边段可有所衰减，然而由于法兰直边段极短，故在直边段端部的轴向弯曲应力仍接近于1.5[σ]ft 加上由压力引起的轴向薄膜应力一0.5[σ]ft ，则该截面处的轴向总应力可接近2[σ]ft达到对接圆筒中的轴向薄膜应力的4倍。为此必须加强对该连接环缝的认识，将长颈法兰与圆筒的连接环
焊缝与通常圆筒的环焊缝相区别。
由于法兰设计中，对轴向弯曲应力是按许用值1.5[σ]ft进行控制的，其中不计焊缝系数，即认为焊缝系数等于1。为此必须对上述环焊缝系数等于1的要求进行100％的检测。
3-146 GB3531与GB6654对16MnDR和16MnR在化学成分，低温冲击试验和超声检测方面的要
求有何差别? 答：差别如下：
a．16MnDR对S、P含量和残余元素含量要求比16MnR严格。 b.16MnDR的最低冲击试验温度为—40℃，而16MnR为--20℃。
c．16MnDR的夏比(V型缺口)低温冲击功值不小于24J，而16MnR的低温试验要求根据协议冲击功不小于24J。此外，16MnDR可根据需方要求，保证低温冲击功不小于27J。
d.16MnDR钢板厚度大于20mm时，规定作超声检测。厚度不大于20mm时，超声检测为协议项目,16MnR钢板的超声检测不论厚度，均为协议项目。 3-147 压力容器用大型锻件的质量可能存在哪些主要问题?
答：大型锻件生产工艺复杂，须经过冶炼，铸锭、锻造、锻后热处理以及机加工和最终热处理等工序。因锻件大，易产生较大程度的偏析，存在纵向与横向、表面与心部的性能差别，并且有高的白点敏感
性和回火脆性等问题。
3-148 不同强度级别的低碳钢、低合金高强度钢之间的异种钢焊接，以及珠光体耐热钢与低碳钢、碳锰钢(如16Mn)之间的异种钢焊接，选择焊条的原则是什么?
答：一般有以下原则：
a．不同强度级别的低碳钢、低合金高强钢之间的异种钢焊接，要求焊接接头的强度不应低于强度较低一侧母材标准规定的抗拉强度下限值，而接头的塑性、韧性应不低于强度较高而塑性、韧性较差一侧
的母材；
b．珠光体耐热钢与低碳钢、碳锰钢(如16Mn)之间的异种钢焊接，一般采用中间合金成分的低氢碱性焊条，并根据其中焊接性能较差的一侧材料确定预热温度。
3-149 奥氏体钢之间的焊接材料选择的原则是什么?
答：原则如下： 应保持熔敷金属的Cr、Ni、Mo或Cu等主要合金元素的含量不低于母材标准规定的下限值；对于防止晶间腐蚀要求的焊接接头，应采用熔敷金属中含有稳定化元素Nb、(氩弧焊时，可含T1)，
或保证熔敷金属含C≤0．04％的焊接材料。
3-150 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。一般认为钢可焊性好坏的临界碳当量为0．45％。
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、Tl、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。
3-151 GBl50规定的碳素钢和低合金钢低温压力容器的温度界限是多少？依据是什么?答：GBl50规定：碳素钢和低合金钢制的压力容器当设计温度低于或等于—20℃时为低温压力容器。把低温压力容器的温度界定在—20℃，主要是根据我国多年的使用经验。实践表明：设计温度大于—20℃的压力容器按一般常温容器进行选材、设计、制造是具有足够安全性的，是成熟可靠的。
3-152 受环境低温影响的压力容器的设计温度如何确定? 答：所谓受环境低温影响的压力容器是指在寒冷地区露天安放或放置于无采暖厂房内的压力容器。此时计及环境温度对容器壁温的影响应考虑容器的正常运行状态；而不依据事故状态(事故停车特设的容器除外)的意外降温或停车后的自然降温来确定设计温度。当容器设计温度受环境温度控制时，其设计温度按
以下原则确定：
a．盛装压缩气体且无保温措施的储存容器，设计温度取最低环境温度减3℃。最低环境温度是指容器使用地区历年来各月中“月平均最低气温”的最低值。“月平均最低气温”系按当月各天的最低气温相加后除
以当月的天数。
b．盛装液体且其体积占容器容积1／4以上的无保温储存容器，设计温度取最低环境温度。 c．有保温或物料经常处于流动状态的容器，设计温度应根据物料的温度流量、容器体积及散热情况等综合考虑其壁温，通过分析计算或参考实例确定。
3-153低温压力容器焊接材料的选择原则是什么? 答：低温压力容器用焊接材料，应选用与母材化学成分和机械性能相同或接近的材料。受压元件或非受压元件与受压元件间的焊接材料当采用手工电弧焊时，焊条宜选用低氢碱性焊条。当采用埋弧焊时应
选用碱性或中性焊剂。
铁素体钢的焊接，一般应选用铁素体型焊接材料(9％Ni钢除外)。焊接接头的低温冲击试验温度，以及焊缝金属，熔合线、热影响区的低温冲击功的要求，均应与母材相同。
铁素体钢之间的异种钢焊接，焊接材料一般应按韧性要求较高侧的母材选用，而且焊接接头抗拉强
度不低于两侧母材中最低抗拉强度的较小值。
铁素体钢与奥氏体钢之间的焊接，应使焊接接头的抗拉强度不低于两侧母材的最低抗拉强度的较小值，且铁素体钢侧熔合线和热影响区的冲击功应与铁素体钢母材相同。
3-154 何谓未焊透和咬边?各有何危害? 答：母材之间、母材与焊缝金属及多层焊层间未被熔化，留有可见的空间或夹渣称为未焊透。此种缺陷按产生的部位及形成的原因，可分为根部未焊透、坡口部未熔合和层间末熔合三种。其产生的原因：焊接电流太小；焊接速度太快；焊条施焊角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或间隙太小；焊接散热太快；
氧化物和熔渣阻碍了金属间充分的熔合。
咬边是减少基本金属截面积的—种缺陷，使承载截面减少。
压力容器受压元件不允许存有未焊透的结构。未焊透和咬边破坏了焊接的连续性，降低了焊接接头的力学性能，引起应力集中。当缺陷超标时，影响承载截面积，危及安全。
对标准抗拉强度大于540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢制的压力容器、奥氏体不锈钢制压力容器、低温压力容器、球形压力容器及焊缝系数为1的压力容器，其焊缝表面不得有咬边。其他容器焊缝表面的咬边深度不得大于0．5mm，咬边边连续长度不得大于lOOmm。焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长
度的10％。
3-155 何谓延迟裂纹?如何防止? 延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而是在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现，故称延迟裂纹。有延迟裂纹倾向的σb>540Mpa和Cr-Mo钢制容器，应在焊后最少24小时后才能进行检查。防止延迟裂纹可采用焊后加热的办法。
3-156 何谓热裂纹?产生的主要原因是什么? 答：焊接过程中奉300℃以上高温下产生的裂纹称为热裂纹。热裂纹是一般在稍低于凝固温度下产生
的凝固裂纹，也有少数是在凝固温度区发生。
热裂纹的产生原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的，焊接应力是产生裂纹的外因，低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。焊缝中偏高的S 、P是其与Fe形成低熔点共晶体的主要因素。
在压力容器焊接中，降低线能量或采用多层焊是防止热裂纹的一重有有效的方法。
3-157什么是焊后消氢处理? 答：焊接过程中，来自焊条、焊剂和空气湿气中的氢气，在高温下被分解成原子状态溶于液态金属中，焊缝冷却时，氢在钢中的溶解度急剧下降，由于焊缝冷却很快，氢来不及逸出，留在焊缝金属中，过一段时间后，会在焊缝或熔合线聚集。聚集到一定程度，在焊接应力的作用下，导致焊缝或热影响区产生冷裂纹，即延迟裂纹。因此要求焊条先预热，焊后对焊缝后热至200℃、，后热时间正常为16小时，这样可降低焊缝冷却速度使氢充分逸出，称为焊后消氢处理，这也是焊条要选用低氢型的原因。
3-158 焊缝预热的目的及预热的宽度是多少? 答：焊缝预热的目的是为降低焊后冷却速度。它可延长奥氏体转变温度范围内的冷却时间，降低淬硬倾向。有利于减小焊接应力，防止冷裂纹的发生。预热温度应根据碳当量来确定，还要考虑焊件的化学成分、焊件拘束程度、材料高温力学性能及工件厚度等。 预热的宽度为整个焊缝的横截面，并延伸至焊缝每侧150mm：
3-159 什么焊接接头应进行焊接工艺评定?
答：压力容器上受压元件的所有焊接接头均应进行焊接工艺评定。压力容器产品施焊前，制造单位应对受压元件间的对接接头和要求全焊透的T形接头或角接接头?受压元件与承载的非受压元件之间的T形或角接接头以及受压元件的耐腐蚀堆焊层均进行焊接工艺评定。
3-160 压力容器焊后热处理的目的是什么?
答：焊后热处理是将焊件整体或局部加热到?AC1线以下某一温度进行保温，然后炉冷或空冷的一种热处理。其主要目的是消除和降低焊接过程中产生的应力；避免焊接结构产生裂纹，恢复冷作而损失的力学性能；改善接头及热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力。
3-161 焊后热处理所指的厚度是什么? 答；焊后热处理所指的厚度为焊接母材的名义厚度。母材厚度不同时按下列规定：
a．两厚度不同的筒体对接时，指较薄的板厚。 b．壳体与管板，平封头及与之相类似的部位焊接
时，指壳体厚度。 c．接管与壳体或封头焊接时，指壳体或封头厚度。 d．接管与法兰焊接时，指接管厚度。 e．非受压元件与受压元件焊接时，指角焊缝厚度。 f．复合钢板的厚度指基层厚度与复合层厚度之
和。
3-162 压力容器制造中的热处理分哪两类? 答：分为改善材料力学性能的热处理和焊后热处理两类。
3-163 何谓无损检测?常用方法有哪些? 答：无损检测是在不对受检工件进行分离和造成损伤的情况下，对容器的材料，结构和焊缝等的内
部和表面质量进行检查。 3-164 冲击功与冲击韧性有何差别? 答：钢材在进行缺口冲击试验时，摆锤冲击消耗在试样上的能量，称为冲击功，用Ak表示，当
为V形缺口时，即为且AKV。
冲击试验时摆锤消耗在试样单位截面上的冲击功称为冲击韧性(也称为冲击值)，用ak表示。 由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收，而此体积又无法测定，且在同一断面上每一部分的变形也不一致，因此用单位截面积上的冲击功来判断韧性的方法国内外已逐渐被淘汰。
3-165 钢材冲击试验的试样为什么要取横向?
答：钢锭在浇铸时形成的偏析或杂质，在轧制钢板的过程中会顺着钢板轧制方向(金属延伸方向)形成纤维状带状组织，从而使钢板平行于纤维组织(纵向)的机械性能高于垂直方向(横向)，尤其韧性和塑性指标更为突出。为提高材料的安全使用及压力容器的可靠性，GBl50规定低温冲击试验要取横向作为最低冲击
功规定值。
