奥氏体不锈钢制压力容器制造质量控制

奥氏体不锈钢制压力容器制造质量控制

1 概述

本部分着重介绍奥氏体不锈钢制压力容器在制造过程中的质量控制的内容、方法与要求。

奥氏体不锈钢不仅具有很强的化学稳定性，同时也有足够的强度和极好的塑性，良好的焊接性，在氧化性环境中具有优良的耐腐蚀性能，在一定高温或低温下具有稳定的力学性能。由于奥氏体不锈钢具有上述优点，所以被广泛用于石油化工、医疗、食品、电力、交通、军工、原子能、航天等领域的设备中，其中以18-8型铬镍奥氏体不锈钢最有代表性，它广泛用于制造耐腐蚀压力容器、耐高温压力容器、耐低温压力容器。但奥氏体不锈钢也存在以下问题须引起关注：

1）奥氏体不锈钢对溶液中含有氯离子(Cl-)的介质特别敏感，易发生应力腐蚀，严重时会引起材料穿孔性腐蚀；

2）对某些还原性介质，如盐酸、稀硫酸等则是不耐腐蚀的；

3）奥氏体不锈钢有晶间腐蚀倾向，当奥氏体不锈钢加热到400℃～850℃或自高温缓慢冷却(如焊接)时，碳会从过饱和奥氏体中以碳化铬（CrFe）23C6的形式沿晶界析出，使奥氏体晶界附近的含铬量降低，当不锈钢晶界含铬量低于12%时（贫铬），材料遇到腐蚀介质时电极电位迅速下降，在不锈钢晶界产生腐蚀——晶间腐蚀。在奥氏体型不锈钢中添加钛或铌时，能提高其抗晶间腐蚀能力；添加钼、铜、钛，则能提高其在还原酸(如稀硫酸)中的耐腐蚀性能，同时也提高其抗晶间腐蚀的能力。降低含碳量也可减少晶间腐蚀倾向。

4）奥氏体不锈钢交货状态一般为固溶处理后酸洗，酸洗的目的是使钢材表面形成氧化膜、对钢材表面进行钝化处理，使钢材具有耐腐蚀性。但奥氏体不锈钢较软，表面极易在生产过程被划伤而使钝化膜遭到破坏。钝化膜遭到破坏后，在使用中可能出现以下问题：

a) 在低温介质中，会降低材料的韧性；

b) 在腐蚀介质中，降低耐腐蚀性；

c) 在高温介质中，在钝化膜遭到破坏处发生氧化。

5）奥氏体不锈钢在剪切、焊接、卷圆、装配、运送过程中很容易受到铁离子和其他杂质的污染，奥氏体不锈钢被污染后在污染处形成原电池，造成腐蚀，从而会影响奥氏体不锈钢制压力容器的使用质量和安全。

奥氏体不锈钢制压力容器日益向高参数(高温、高压、高容量)、低温深冷、高寿命和大型化的方向发展，服役条件愈来愈苛刻。产品质量优劣，直接影响产品的安全可靠使用，一

旦产品失效，轻者使生产不能正常运转，严重者会造成灾难性事故，后果不堪设想，所以对

产品质量要求愈来愈高，其制造难度愈来愈大。

为了保证奥氏体不锈钢（以下简称不锈钢）制压力容器使用中的安全可靠，《锅炉压力容器制造许可条件》和《固定式压力容器安全技术规程》等安全技术规范规定：不锈钢压力容器制造企业必须具备专用的制造场地和专用的加工设备、成形设备、切割设备、焊接设备和必要的工装，不得与碳钢混用。

2 相关安全技术规范的规定

2.1 国质检锅[2003]194号《锅炉压力容器制造许可条件》的有关规定

第二十五条不锈钢或有色金属容器制造企业必须具备专用的制造场地和专用的加工设备、成形设备、切割设备、焊接设备和必要的工装，不得与碳钢混用。

第五十七条（二）筒体钢板厚度大于25mm的奥氏体不锈钢制压力容器A类及B类焊接接头应进行100%射线或超声检测。

注：本条做了适当的删减和编辑。

2.2 TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的有关规定

为了保证不锈钢制压力容器制造质量，确保使用中的安全可靠，TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称《固定式容规》）提出了原则性的技术规定：

2.2.1《固定式容规》2.8条的规定节选如下（本条做了适当的删减和编辑）：

压力容器用复合钢板应当按照本规程引用标准的规定选用，并且符合以下要求：

(1) 不锈钢-钢复合板复合界面的结合剪切强度，不小于210MPa；

(2) 复合钢板基层材料的使用状态应当符合有关压力容器产品标准的规定；

(3) 碳素钢和低合金钢基层材料（包括钢板和钢锻件）按照基层材料标准的规定进行冲击试验，冲击功合格指标应当符合基层材料标准或者订货合同的规定。

2.2.2《固定式容规》4.

3.5条的规定节选如下（本条做了适当的删减）：

（1）要求做耐腐蚀性能检验的压力容器或者受压元件，应当制作耐腐蚀性能试件，其试样的截取与试样的数量、型式、尺寸、加工和检验方法以及检验结果的评定，应当符合设计图样和相应试验标准的规定；

（2）要求做晶间腐蚀敏感性检验的不锈钢制压力容器，其试件及试样应当符合GB/T21433《不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验》的规定，并且同时满足设计图样的规定。

2.2.3《固定式容规》4.6.2条的规定节选如下（本条做了适当的删减）：

奥氏体不锈钢制压力容器焊接后一般不要求做焊后热处理，如有特殊要求需要进行热处

理时，应当在设计图样上注明。

2.2.4《固定式容规》4.9.3条的规定节选如下（本条做了适当的删减）：

（1）不锈钢制压力容器及其受压元件的制造，应当有专用的制造车间或者专用的工装和场地，不得与黑色金属制品或者其他产品混杂制造。工作场所要保持清洁、干燥，严格控制灰尘；

（2）加工成形设备和焊接设备，应当能满足不锈钢的需要，并且严格控制表面机械损伤和飞溅物；

（3）有耐蚀、防腐蚀要求的压力容器或者受压元件，按照设计图样要求进行表面处理，例如对不锈钢表面进行酸洗、钝化处理。

3 质量控制依据

3.1 国质检锅[2003]194号锅炉压力容器制造条件许可

3.2TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程

3.3 GB 150—1998钢制压力容器

3.4 GB/T1031—2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值3.5 GB/T 433

4.1—2000不锈钢10%草酸浸蚀试验方法

3.6 GB/T 433

4.2—2000不锈钢硫酸—硫酸铁腐蚀试验方法

3.7 GB/T 433

4.3—2000不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法

3.8 GB/T 433

4.4—2000 不锈钢硝酸—氢氟酸腐蚀试验方法

3.9 GB/T 433

4.5—2000不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法

3.10 GB/T 433

4.6—2000不锈钢5%硫酸腐蚀试验方法

3.11 GB/T 21433—2008 不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验

3.12 JB 4708—2000 钢制压力容器焊接工艺评定

3.13 JB/T 4709—2000 钢制压力容器焊接规程

3.14JB/T 4730—2005 承压设备无损检测

3.15 JB/T 4747—2002 钢制压力容器用钢焊条订货技术条件

3.16JB/T 9197—1999 不锈钢和耐热钢热处理

3.17HG/T 2806—1996 奥氏体不锈钢压力容器制造管理细则

3.18HG/T 3172—2002 尿素高压设备制造检验方法尿素级超低碳铬镍钼奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向试验的试样制取

3.19 HG/T 3173—2002尿素高压设备制造检验方法尿素级超低碳铬镍钼奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向试验