过程装备制造与检测复习大纲 版

第一篇过程装备的检测
1. 过程装备主要包括哪些典型的设备和机器
从过程装备制造角度可将过程装备大致分为两大类: 以焊接为主要制造手段的过程设备，例如：换热器、反应器、锅炉、储罐、塔等等；以机械加工为主要制造手段的过程机器例如：压缩机、过滤机、离心机、泵等等。

2.压力容器的分类
根据压力等级分为：低压、中压、高压、超高压。

根据压力容器的作用，分为：反应压力容器（Reactor）、换热压力容器（Exchanger）、分离压力容器（Separator）和储存压力容器（Condenser）。

3. 过程装备制造技术的主要内容。

过程设备制造技术：焊接技术、制造准备、成型加工；过程机器制造技术：工艺规程、加工精度，装配工艺；过程装备检测技术：定期检测、无损探伤
4.过程设备制造的特点。

多属静设备（如塔类和容器类设备），设备的安全可靠性要求高，设备用材品种较多，设备基本组成结构相似，制造过程的主要工序大体不变，多为单件小批量生产
5.单层卷焊式压力容器壳体的制造工艺流程。

选择材料—复检材料—净化处理—矫行—划线（包括零件展开计算、留余量、排料）—切割—成型（包括筒节的卷制封头的加工成型、管子的弯曲等）—组队装配—焊接—热处理—检验（无损检测、耐压试验等）。

6. 你认为过程装备制造怎样才能更好的发展
7.术语：无损检测，容器剩余寿命
无损检测：在不破坏、不损坏工件（或材料）的前提下，对工件（或材料）内部缺陷进行检测的方法。

容器剩余寿命：容器的实际腐蚀裕度与腐蚀厚度之比。

8.定期检测的目的。

早期发现缺陷、消除隐患、保证装备安全运行
9.外部检测、内外部检测、全面检测的目的、期限和内容。

外部检测，目的：及时发现外部或操作工艺方面不安全问题；期限：一般每年不少于1次；内容：①防腐层、保温层→完整无损②锈蚀、变形及其他外伤③焊缝、法兰及其他可拆连接处和保温层→无泄漏④按规定装设安全装置选用、装设→符合要求，维护良好，规定的使用期限⑤支承适当无倾斜下沉、振动、摩擦以及不能自由胀缩等不良情况⑥操作条件和工作介质→设计规定
内外部检测目的：尽早发现容器内、外缺陷，确定容器能否继续运行或保证
安全运行所必须采取的适当措施。

期限：每三年至少进行一次工作介质有腐蚀性而且按腐蚀速度控制使用寿命的容器，检测间隔期限不应该超过容器剩余寿命的一半；检测内容：①外部检测的全部项目②内壁防护层→完好，无损坏迹象③腐蚀、磨损以及裂纹。

缺陷要测量大小；分析严重程度、产生原因；确定处理方法。

④宏观局部变形或整体变形。

测定变形程度⑤工作介质对容器壁的腐蚀有可能引起金属材料组织的破坏→金相检验、化学成分分析和表面硬度测定。

全面检测：目的：确定其能否在设计要求的工艺条件下继续安全运行。

期限：根据具体情况而定，工作介质无明显腐蚀性的容器，至少每六年进行一次；检测内容：①内外部检测的全部项目②宏观检测发现焊接质量不良的容器→射线或超声波探伤抽查③高压容器主螺栓→表面探伤④容器→耐压试验
10.无损检测指射线检测、超声波检测和表面检测。

其中，超声波探伤是应用最广泛的无损检测技术。

11.了解射线的性质。

12. 射线检测的原理射线检测的准备
射线检测的原理：检测时，若被检工件内存在缺陷，缺陷与工件材料不同，其对射线的衰减程度不同，且透过厚度不同，透过后的射线强度则不同。

胶片接受的射线强度不同，冲洗后可明显地反映出黑度差部位，即能辨别出缺陷的形态、位置等。

准备：1）射线源的选择其原则是在曝光时间许可的情况下，尽量选择较低的射线能量。

2）胶片的选择。

3）增感屏的选择其目的是增强胶片的感光效果，加快感光速度，减少透照时间，提高效率和底片质量。

4）象质计的选择其目的是评价检测影像的质量和检测的灵敏度。

5）射线检测的几何条件影响几何不清晰度的主要因素是焦距F，此外还与有效焦点尺寸d，缺陷至胶片的距离b，焊缝照透厚度比k和一次性透照长度有关。

9.射线检测的原理、设备、方法及特点。

设备及器材：射线源、胶片、增感屏、象质计。

特点：优点：在灵敏度范围内，缺陷直观，结果可靠，所以可作为最终评定依据。

能将评定结果保留下来，供今后分析用。

缺点：检验时间长，费用高。

对裂纹不敏感。

灵活性差，有的焊缝不易拍片。

要注意安全防护。

控制辐射剂量，一般从控制照射时间、距离和屏蔽三个方面进行
13.熟悉超声波检测的特点。

14.超声波检测的原理、设备、方法及特点。

原理：超声波在钢介质中遇到缺陷时从缺陷界面反射回来，可判别缺陷的存
在和位置，根据反射回的波形状态，特点还可以判断缺陷的性质
设备：超声波探伤仪、探头、耦合剂、试块等。

特点：优点：快速；轻便；价廉；灵敏；探照厚度大。

缺点：对缺陷的判断不够明确可靠。

不便留下缺陷的判断凭据，多凭经验。

存在盲区。

15.超声波检测所用的探头按入射声束方向分类可以分为：直探头和斜探头。

16.熟悉超声波衰减的主要原因，及衰减对检测的影响。

17.如何绘制距离波幅曲线，作用
答：距离波幅曲线是根据所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制的，该曲线由评定线，定量线，和判废线组成。

作用：可以通过距离波幅曲线的绘制来选择相应检测灵敏度，以进行检测和评定工作。

常规的表面检测方法有：磁粉检测、渗透检测和管材涡流检测等。

18. 影响漏磁场强度的四个因数
答外加磁场强度，缺陷形状和位置，被检材料性质，被检材料表面状态。

19.磁粉检测的原理和特点。

原理：当磁化的工件存在缺陷时，缺陷的导磁率远小于工件材料，磁阻大，阻碍磁力线顺利通过，造成磁力线弯曲。

如果工件表面、近表面存在缺陷，则磁力线在缺陷处会逸出表面进入空气中，形成漏磁场。

此时若在工件表面撒上导磁率很高的磁性铁粉，在漏磁场处就会有磁粉被吸附，聚集形成磁痕。

特点如下：
优点：能直观地显示出缺陷的形状、尺寸、位置，进而能做出缺陷的定性分析；检测灵敏度较高，能发现宽度仅为μm的表面裂纹；可以检测形状复杂、大小不同的工件；检测工艺简单，效率高、成本低。

缺点：仅适用于可磁化的材料，不能用于非磁性材料；仅适用于材料和工件的表面和近表面的缺陷，不能检测较深处的缺陷和内部缺陷。

20.磁化电流有：交流电、直流电和整流电。

其中，交流电应用最广。

21.磁粉检测中，常用磁化方法有线圈法、磁轭法、轴向通电法、中心导体法、触头法、平行电缆法和旋转磁场法。

22.着色检测的原理和特点。

原理：当工件表面存在有细微的肉眼难以观察到的裸露开口缺陷时，将含有有色染料或者荧光物质的渗透剂，用浸、喷或刷涂方法涂覆在被检工件表面，保持一段时间后，渗透剂在存在缺陷处的毛细作用下渗入缺陷的内部，然后用清洗剂除去表面上滞留的多余渗透剂，再用浸、喷或刷涂方法在工件表面上涂覆一薄层显像剂。

经过一段时间后，渗入缺陷内部的渗透剂又将在毛细作用下被吸附到工件表面，若渗透剂与显像剂颜色反差明显（前者多红色，后者多白色）（着色检
测、着色探伤）或渗透剂中配制有荧光材料（荧光检测、荧光探伤），则在白光下或者在黑光灯下，观察到放大的缺陷显示。

特点：优点：①适用材料广泛，可检测黑色金属、有色金属、锻件、铸件、焊接件等；还可检测非金属材料如橡胶、石墨、塑料、陶瓷、玻璃等的制品。

②检测各种工件裸露出表面开口缺陷的有效无损检测方法，灵敏度高。

③设备简单、操作方便。

尤其对大面积的表面缺陷检测效率高，周期短。

缺点：①渗透探伤不适用于疏松，针孔等表面的缺陷检测，对埋藏缺陷也无法检出。

②所使用的渗透检测剂有刺激性气味，注意通风。

③被检表面严重污染，缺陷开口被阻塞且无法彻底清除时，渗透检测灵敏度将显着下降。

第二篇过程装备制造工艺
第五章钢制压力容器的焊接
1.焊接接头的基本形式。

对接接头、T形（十字形）接头、角接头、搭接接头
2.焊接坡口选择和设计原则。

3.焊接热循环中，反应焊接热循环曲线的特征参数有：加热速度、加热最高温度、高温停留时间和冷却速度。

4.熟悉焊接接头的组织与性能内容。

5.焊接接头由焊缝区、熔合面、热影响区、和基本母材四部分组成。

6.手工电弧焊的设备、工艺和特点
设备：弧焊变压器（交流电焊机）、弧焊发电机（直流电焊机）和弧焊整流器特点：设备简单、应用灵活方便。

劳动条件差、生产率低、质量不稳定。

手工电弧焊，由于其设备简单、操作方便、适合全位焊接等特点，在装备制造中是一种应用广泛的焊接方法。

7.埋弧自动焊的设备、焊接规范和特点。

气体保护焊的设备、工艺和特点
设备：焊接电源及控制箱、CO2钢瓶、加热器，送丝机构、焊枪、焊件
特点：优点：成本低，仅为手工电弧焊和埋弧焊的40%～50% ；CO2电弧穿透能力强，熔深大，生产率比手工电弧焊高1～4倍；焊缝氢含量低，抗氢气孔能力强；焊丝中Mn含量高，脱硫作用好，因而焊接接头的抗裂性好。

适合薄板焊接；易实现全位置焊接；广泛应用于低碳钢、低合金钢等金属材料的一般结构焊接。

缺点：在电弧的高温作用下， CO2会分解为CO和O，因而具有较强的氧化性，会使焊缝增氧，还会使焊缝力学性能下降，形成气孔，烧损Mn、Si等合金元素，因此在选用焊丝时应注意；由于CO2气流的冷却作用及强烈的氧化反应，焊接过程小易产生金属飞溅，使熔敷系数降低，浪费焊接材料，飞溅金属黏着导电嘴，引起送丝不畅，电弧不稳。

只适合焊接低碳钢和低合金结构钢，不能用于焊接高合金钢和非铁合金。

重要焊接结构很少采用。

9.钨极氩弧焊的设备、工艺和特点
10.根据焊接过程中电极是否熔化，钨极氩弧焊属于不熔化极电弧焊。

11.焊接材料的种类以及选择的原则
种类：焊条、焊剂、焊丝、气体等
原则：应根据母材的化学成分，力学性能，焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过实验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求。

12.手工电弧焊的焊接材料为焊条，由焊芯和药皮组成。

电渣焊、埋弧自动焊
的焊接材料为焊丝和焊剂。

13.术语：焊接，材料的焊接性（可焊性），可焊到性。

焊接：利用加热或加压的方法，使两物体间实现原子（或分子间）的结合焊接性：材料在一定焊接工艺条件下（包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数和结构形式等），能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行
可焊到性：如果一个焊接结构中有的地方在现实的焊接条件下根本焊不到，称没有可焊到性。

电渣焊的焊接过程阶段包括：引弧造渣阶段；正常焊接阶段；引出阶段。

14.过程设备常用材料(碳钢、合金钢)的焊接注意事项。

15.根据含碳量，碳钢可以分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢。

其中，低碳钢是最容易焊接的钢种。

低碳钢：被焊材料和焊接材料的质量是否合格、焊接线能量不宜过大、刚性大的焊接结构在较低温度焊接时，可能产生裂纹
中碳钢：多数情况需预热和控制层间温度，以降低冷却速度，防止产生马氏体组织。

焊后最好立即进行消除残余应力热处理。

如不可能立即消除残余应力也应采用后热工艺，以便使扩散氢逸出。

焊接沸腾钢时注意向焊缝过渡锰、硅、铝等脱氧剂元素，以防止减少气孔的产生。

应选低氢焊接材料。

特殊情况下可选择奥氏体焊条（不预热）。

高碳钢：高碳钢焊接前应先进行退火。

焊接材料通常不用高碳钢。

采用结构钢焊接时必须预热。

焊接过程中需要保持与预热温度一样的层间温度。

焊后立即进行消除残余应力的热处理。

16.理解熔滴过渡的种类、影响因素。

17.了解铝及铝合金、钛及钛合金焊接的特点。

18.掌握焊接焊接坡口的选择和设计原则。

19.在腐蚀介质的作用下，腐蚀由金属表面沿晶界深入金属内部的腐蚀称为晶间腐蚀。

20.熟悉晶间腐蚀的原理，掌握影响晶间腐蚀产生的因素及预防措施
21.奥氏体不锈钢（18-8型钢）焊接预防热裂纹产生的措施。

答：1）严格限制焊缝中硫磷等元素的含量。

2）控制焊缝的成分使其形成由奥氏体与铁素体组成的双相组织，并控制铁素体的含量不宜过高，可参考预防晶间腐蚀的双相组织法。

3）选用碱性焊接材料，低线能量，快焊快冷，预防过热。

4）尽量减少焊接残余应力。

注意正确的焊接结构，选择减少焊接金属充填量的坡口形式。

22.焊后热处理的目的、方法、作用。

焊后热处理的目的包括：松弛焊接残余应力、稳定结构形状和尺寸、改善母材、焊接接头和结构件的性能。

方法：炉内整体热处理、炉内分段加热处理、炉外加热处理
作用：保证装备的质量、提高装备的安全可靠性、延长装备寿命。

第六章受压壳体制造的准备
1．钢材的预处理：预处理包括：净化、矫形和涂底漆。

2. 净化处理的目的和方法
目的：（1）铝、不锈钢制造的零件应在进行纯化处理前，先进行酸洗，以便钝化时形成均匀的金属保护模，提高其耐腐蚀性能。

（2）对焊接坡口处进行净化处理，清除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量。

（3）可以提高下道工序的配合质量。

方法（手工净化、机械净化、化学净化法）
3. 术语：净化、矫形、展图、下料
净化：对钢板、管子和型钢在划线、切割、焊接加工前和钢材经过切割、坡口加工、成形、焊接后清除表面的锈、氧化皮、油污和熔渣等。

矫形：对钢材在运输、吊装或存放过程中的不当所产生的变形进行矫正的过程。

展图：将空间曲面展成平面。

下料：指确定制作某个设备或产品所需的材料形状、数量或质量后，从整个或整批材料中取下一定形状、数量或质量的材料的操作过程。

4. 净化的作用
除锈质量的好坏直接影响钢材腐蚀速度；对焊接接头处尤其是坡口处进行净化处理，清除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量；可以提高下道工序的配合质量。

5.熟悉净化处理的方法：喷砂法、抛丸法、化学净化法。

熟悉化学净化法中的酸洗除锈、金属表面除油、金属表面的氧化、磷化和钝化。

6.矫形及其意义
答：由于钢材在运输、吊装或存放过程中不当所产生的较大变形，有些制造精度要求较高的设备，对保护层较好的供货钢材也需要矫形，因为供货时的平面度要求有时不能满足实际制造的要求。

意义：钢板在设备制造前应予矫形，以保证壳体制造的精度要求。

7.划线工序包括：对零件展开计算；打标记；放样。

8.号料时加工余量包括哪些
成形变形量、机加工余量、切割余量、焊接工艺余量等
坯料尺寸由零件展开尺寸和加工余量组成。

9. 合理排料的原则
充分利用原材料、边角余料，使材料利用率达到90%以上。

零件排料要考虑到切割方便、可行。

筒节下料时注意保证筒节的卷制方向应与钢板的轧制方向一致。

认真设计焊缝位置。

第七章成形加工
1.受压壳体的成形加工。

在装备制造过程中受压壳体的成形加工主要有筒节弯曲、封头的冲压、旋压加工、管材的弯曲等，这些成形加工都是通过外力作用使金属材料在室温下或在加热状态下，产生塑性变形而达到预先规定的尺寸和形状的过程。

2.冷卷、热卷筒节成形的特点。

冷卷：在室温下弯卷成型，不需要加热设备，不产生氧化皮，操作工艺简单方便操作，费用低。

但在冷卷成型过程中会产生冷加工硬化，使变形抗力增加，成形的动力消耗增加，影响成形质量。

热卷：优点，可防止冷加工硬化，塑性、韧性大为提高，不产生内应力，减轻卷板机工作负担。

缺点，需要加热设备，费用较大，在高温下加工，操作麻烦，钢板减薄严重。

3. 钢板热卷成型过程中的过烧和脱碳现象及影响。

过烧是由于晶界的低熔点杂质或共晶物开始有熔化现象，氧气沿晶界渗入，晶界发生氧化变脆，使钢的强度和塑性大大下降。

过烧的影响是：过烧后的钢材不能再通过热处理恢复其性能，钢的强度和塑性大大下降。

脱碳：钢在加热时，由于H2O、CO2、O2、H2等气体与钢中的碳化合生成CO、和CH4等气体，从而使钢板表面碳化物遭到破坏，这种现象称为脱碳。

脱碳的影响是：脱碳使钢的硬度和耐磨性、疲劳强度降低。

4.如何处理对称式三辊卷板机产生直边的问题。

处理直边问题，通常在卷板之前通常将钢板两端进行预弯曲。

特殊情况下，纵缝采用电渣焊时，也可以保留直边以利于电渣焊，焊后校圆。

5.理解其他卷板机的工作原理。

理解非对称式卷板机消除直边的方法。

6．球形封头与椭圆形封头的壁厚变化情况，并分析其原因。

答：（1）球形封头。

直边和靠近直边部分，冲压时切向压应力大，壁厚增加；且越接近边缘，增加壁厚越大。

球形封头底部，冲压过程一直受拉应力，减薄量最大。

（2）椭圆形封头。

直边和靠近直边部分，冲压时切向压应力大，壁厚增加；
且越接近边缘，增加壁厚越大。

标准椭圆封头底部，与球形封头比较，冲压过程一直受较小的拉应力，减薄量较小。

7.褶皱、鼓包和拉裂是封头冲压成形中常见的缺陷。

8.冲压薄壁封头采取的防皱方法。

（1）多次冲压成形法：用一个上模，多个下模进行多次冲压成形。

减少不稳定段的宽度，从而减少产生折皱的机会。

（2）有间隙压边法：冲压前在压边圈与毛坯间留有定的间隙。

（3）带坎拉深法和反拉深法：在不增大压边力的情况下增大了经向拉应力，增加了毛坯抗纵向弯曲的能力，降低了拉深比，使毛坯不易产生折皱
9.封头冲压成形特点。

常温下塑性较好的材料→冷冲压，热塑性较好的材料→热冲压；加热温度越高，加热时间越长，氧化也越严重，在保证钢板加热的温度分布均匀和不产生过大热应力的情况下，应缩短加热时间。

对于导热性较差的合金钢，可以增加保温时间，减慢加热速度；封头冲压式常采用润滑剂；冲压过程通常在50~8000t的水压机或油压机上进行；封头冲压属于拉延过程，在冲压过程中各部分的应力状态和变形情况都不同。

10.封头旋压成形的特点
优点：适合制造尺寸大、壁薄的大型封头；旋压机比水压机轻巧；旋压模具比冲压模具简单、尺寸小、成本低；工艺装备更换时间短，适于单件小批生产；封头成形质量好，不易产生减薄和折皱；自动化程度也很高，操作条件好。

缺点：冷旋压成形后部分钢材需热处理；对于厚壁小直径封头采用旋压成形时，需增加附件；旋压过程较慢，生产率低。

11.熟悉热弯管法的技术内容。

12.弯管时产生的缺陷和控制方法。

缺陷：1）外侧受拉减薄，严重时可产生微裂纹；2）内侧受压增厚，严重时可使管壁失稳产生折皱；3）截面形状变扁。

方法：管子弯曲半径不宜过小，以减小变形度，若弯曲半径较小时，可采取相应的工艺措施，如管内充砂、加芯棒、管子外用槽轮压紧等。

13.说明管子弯曲的应力状态及易产生的缺陷。

管子在弯矩作用下发生纯弯曲变形时，中性轴外侧管壁受拉应力的作用，随着变形率的增大，拉应力逐渐增大，管壁可能减薄，严重时可产生微裂纹；内侧管壁受压应力的作用，管壁可能增厚，严重时可使管壁失稳产生折皱；同时在合力与作用下，使管子横截面变形，若管子自由弯曲，变形将近似为椭圆形，若管子是利用具有半圆槽的弯管模进行弯曲，则内侧基本上保持半圆形，而外侧变扁。

第八章典型压力容器
1.常用典型过程设备的组成与制造过程分析。

设备：换热压力容器，储存容器，热套式超高压容器，扁平钢带错绕式压力容器。

2.管壳式换热器
主要零件制造：筒节的制造、封头的制造及管子弯曲等
突出工艺内容：○1承压壳体的组对焊接制造要求○2管子和管板的连接方法及工艺○3管板加工○4折流板加工○5管束的制造、装配。

3.管壳式换热器中管子与管板连接方式、特点及应用。

管子与管板的连接：胀接、焊接和胀焊。

1）胀接。

特点是耐腐蚀性好但强度、密封性不如焊接；应用于管子与管板材质不同、管板力学性能高于管子的场合。

2）焊接。

特点是耐腐蚀性不如胀接但强度、密封性好；应用于管子与管板材质相同、管子力学性能高于管板。

3）胀焊并用。

其同时具备了胀接和焊接的优点，经常是采用先焊后胀的方法。

4.单层和多层容器在制造的比较
①单层容器的制造工艺过程简单、生产效率较高。

多层容器工艺过程较复杂，工序较多，生产周期长
②单层容器使用钢板较厚，轧制较困难，抗脆裂性能差，质量不易保证，价格昂贵
③多层容器的安全性比单层容器高。

每层钢板相对抗脆裂性好，个别层板存在缺陷不至延展至其他层板。

每个筒节的层板都钻有透气孔，可以排出层间气体，内筒发生腐蚀破坏，介质由透气孔泄出也易于发现
④多层容器由于层间间隙的存在，导热性小得多，高温工作时热应力大
⑤多层容器层板存在间隙，环焊缝处存在缺口的应力集中
⑥多层容器没有深的纵焊缝，深环焊缝难于进行热处理
⑦单层容器在内压作用下，壁厚方向的应力分布很不均匀
5.多层容器制造的方式：热套式、扁平刚带倾角错饶式、层板包扎式、
6..热套式的内容：
(1)分段套合：利用热套法制成一段一段筒节、套合后通过对环焊缝的组焊制体容器。

技术成熟，应用广泛。

(2)整体热套合：先焊好内筒全长，分层热套外筒。

外筒之间不焊接，容器轴向力完全由内筒承受。

环焊缝较薄，容易保证环焊缝质量，容器太长，整体套合不方便。