造价师建设工程技术与计量(安装)第4讲

第四讲 热处理、质量检验、脱脂、酸洗和预膜
一.内容提要
这节课主要介绍第二章第四节热处理、第五节工程施工质量检验和第六节吹扫、清洗、脱脂、酸洗、钝化和预膜。
二.重点.难点
熟悉金属热处理的作用和方法。掌握脱脂的应用范围、脱脂剂的种类、脱脂方法及质量检验方法；酸洗的要求、应用范围及常用的方法；钝化及钝化常用的方法。施工工程质量检验的意义、内容和方法；金属材料、设备和管道检验的内容和方法；焊接质量的检验内容、方法、特点和应用范围。
三.内容讲解
大纲要求
1、熟悉通用安装工程施工的基本工序、工艺流程。
2、熟悉安装工程常用的脱脂、酸洗等施工工艺相关规范的基本内容。
第四节 热 处 理
一、概述
热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，并获得所需金属的物理、化学和力学性能的一种工艺。
热处理的方法很多，但任何一种热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。
通过热处理工艺可使焊接残余应力松弛、淬硬区软化，改善内部组织结构，降低含氢量，提高耐腐蚀性、冲击韧性、蠕变极限等。
二、常用热处理方法
安装工程施工中的热处理一般分为焊前预热和焊后热处理两部分。
（一）焊前预热
对焊件进行焊前预热，可防止或减少应力的产生。预热的作用在于提高焊接接头温度，减少焊缝金属与母材间的温差，降低焊缝冷却速度，控制钢材组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量，同时由于预热减缓熔池冷却速度，有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。
焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢材的化学成分（淬硬性）、板厚、容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及环境温度等因素综合考虑。
通常情况下，当环境温度低于0℃时，一般除有色金属外，都应进行适当预热。对35#、45#钢预热温度可选用150－250℃；含碳量再增高或工件刚性很大时，可将预热温度提高到250－400℃；局部预热的加热范围为焊口两侧150－200mm。对黄铜焊接时，当壁厚为5－15mm，其预热温度为400－500℃；壁厚大于15mm时，预热温度升高到550℃。
（二）焊后热处理
安装工程施工中，常遇到的焊后热处理过程主要有退火、回火、正火及淬火工艺。
1、钢的退火工艺
根据钢材的加热温度、保持时间及冷却状况可分为完全退火、不完全退火、去应力退火三种。
（1）完全退火。其目的是细化组织、降低硬度。改善加工性能及去除内应力。完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、轧制件等。
（2）不完全退火。其目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力。常用于工具钢工件的退火。
（3）去应力退火。其目的是为了去除由于形变加工、机械加工、铸造、锻造、热处理及焊接等过程中的残余应力。 www.edu24ol.com 讲解:乔玉辉
例：根据钢材的加热温度、保持时间及冷却状况，可将退火工艺分为( )。
A．完全退火 B．不完全退火 C．去氢退火 D．去应力退火
答案：ABD
2、钢的正火工艺
正火是将钢件加热到临界点Ac3或A cm以上适当温度，保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体基体组织的热处理工艺。其目的是消除应力、细化组织、改善切削加工性能及淬火前的预热处理，也是某些结构件的最终热处理。在可能情况下，应优先考虑正火处理。
3、钢的淬火工艺
淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。其目的是为了提高钢件的硬度、强度和耐磨性，多用于各种工模具、轴承、零件等。
4、钢的回火工艺
其目的是调整工件的强度、硬度、韧性等力学性能，降低或消除应力，避免变形、开裂，并保持使用过程中的尺寸稳定。
回火按不同的加热温度可分为：
（1）低温回火。主要用于各种高碳钢的切削工具、模具、滚动轴承等的回火处理。
（2）中温回火。一般适用于中等硬度的零件、弹簧等。
（3）高温回火。主要用于重要结构零件。
例：较退火冷却速度快，过冷度较大，处理后的工件其强度、硬度、韧性较退火为高，且生产周期短，能耗少，此种热处理工艺为( )。
A．高温回火工艺 B．中温回火工艺
C．低温回火工艺 D．正火工艺
答案：D
三、热处理方法的选择
焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火处理。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊缝，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。高温回火温度范围为500－780℃（一般要求不超过800℃）。热处理的加热和冷却力求内外壁均匀。
例: 工件焊接后需进行热处理时，一般应选用的热处理方法有( )。
A．单一高温回火 B．正火
C．正火加高温回火 D．中温回火
答案：AC
四、焊后热处理的一般要求
（l）焊接接头的热处理，一般应在焊后及时进行。
（2）焊后热处理的加热范围，以焊口中心为基准，每侧不应小于焊缝的3倍。
（3）两种金属焊接头的焊后热处理要求，一般应按合金成分较低的钢材确定。
五、焊后热处理的加热方法
1、感应加热
2、辐射加热
辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。
工程上常采用氧和乙炔气混合燃烧产生的高温作为焊后局部热处理方法，采用柴油加热内燃法作为焊后整体热处理方法。电阻炉是目前小管子焊缝热处理广泛采用的加热设备。红外线加热可适用各种尺寸、各种形状的焊接接头的热处理，效果仅次于感应加热。
六、整体热处理
整体热处理是为了消除焊接产生的应力，稳定各种几何尺寸，改变焊接部位金相组织，提高金属的韧性和抗应力能力，阻止裂纹的产生。
采用整体处理的方法有两种：内燃法和电加热法。
例：在焊接过程中，为减缓熔池冷却速度，有利于排气、排渣，减少气孔、夹渣等缺陷，应采取的热处理方法为( )。
A．焊前预热 B，焊后热处理
C．焊后高温回火处理 D．正火加高温回火处理
答案：A
第五节 工程施工质量检验
一、材料的一般检验
质量检验的内容主要包括材料的检验、安装设备的检验和焊接质量的检验等。质量检验的方法主要有：
（l）原材料和设备零件尺寸和几何形状的检查；
（2）原材料和焊缝的化学成分分析、机械性能试验和金相组织检验；
（3）原材料及焊缝表面和内部缺陷的检验；
（4）设备和管道系统的试压。
二、金属材料的检验
（一）检验的依据
（1）供货合同；
（2）国家标准或行业标准；
（3）供方提供的发货单、计量单、装箱单、产品合格证、化验单、技术鉴定单、图纸及其他有关凭证。
（二）检验的内容
依据以上三类文件对金属材料做以下检验：
（1）数量验收，包括清点件数和计重。
（2）质量检验：
l）材料的规格、尺寸检验；
2）材料的外观检验；
3）材料的理化检验。
（三）检验的方法
1、规格尺寸的检验
2、外观尺寸的检验
（1）包装和标志的检验。
（2）外观缺陷的检验。
外观质量缺陷主要有裂纹、结疤、麻点、乱伤、表面夹杂、分层、粘结、气泡和折叠等。
3、成分、性能及组织的检验
（1）显微组织检验。
（2）宏观组织检验。常用的方法有断口检验、酸浸检验、塔形车削发纹检验及硫印检验等。
l）断口检验。
2）酸蚀检验。也称低倍检验，低倍检验一般用来检查组织偏析、疏松、气泡、裂纹、白点、夹杂和缩孔残余等缺陷。
3）塔形车削发纹检验。目的是为了检查钢材内部的发纹缺陷。这种检验一般用于特殊重要用途的钢材。
4）硫印试验。
（3）无损探伤检验。无损探伤的方法和手段很多，有做表面探伤的液体渗透检测；做一定深度的中子射线检测、X射线和γ射线检测、超声波检测、涡流检测、磁粉检测和微波检测等；以及对于难以接近区域的光热辐射检测。这些方法能检查出钢材表层及内层的各种缺陷，如气孔、缩孔、裂纹和夹杂等。
三、焊接质量检验
（一）射线检测
射线探伤包括X射线、γ射线、中子射线探伤等，其基本原理相同。
X射线探伤的优点是显示缺陷的灵敏度高，特别是当焊缝厚度小于30mm时，较γ射线灵敏度高，其次是照射时间短、速度快。缺点是设备复杂、笨重，成本高，操作麻烦，穿透力较γ射线小。
（二）超声检测
超声法的优点是可用于金属、非金属和复合材料制件的无损评价；超声波在金属中可以传播很远的距离（能达10m），故可用其探测大厚度工件；对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深和性质等参量较之其他无损方法有综合优势；特别是对检测裂缝等平面型缺陷灵敏度很高；仅需从一侧接近试件；设备轻便对人体及环境无害，可作现场检测；所用参数设置及有关波形均可存储供以后调用。主要局限性是对材料及制件缺陷作精确的定性，定量表征仍须作深入研究；对试件形状的复杂性有一定限制。
（三）涡流检测
涡流检测的主要优点是检测速度快，线圈与试件可不直接接触，无需耦合剂。主要缺点是只限用于导电材料，对形状复杂试件难作检查，只能检查薄试件或厚试件的表面、近表面部位，已检测结果尚不直观，判断缺陷性质、大小及形状尚难。
（四）磁粉检测
它的优点是能直观显示缺陷的形状大小，并可大致确定其性质；具高的灵敏度，可检出的缺陷最小宽度可为约为 1μm；几乎不受试件大小和形状的限制；检测速度快，工艺简单，费用低廉。局限性是只能用于铁磁性材料；只能发现表面和近表面缺陷，可探测的深度一般在l－2mm；宽而浅的缺陷也难以检测；检测后常需退磁和清洗；试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。
磁粉检测根据磁化试件的方法可分永久磁铁法、直流电法和交流电法等，根据磁粉的施加可分为干粉法和湿粉法；而根据试件在磁化的同时即施加磁粉并进行检测还是在磁化源切断后利用剩磁进行检测，又可分为连续法和剩磁法。
（五）微波检测
（六）光热辐射检测
这一技术是近几年来较为引人注目的新的无损检测技术，特别是对薄层样品的检测更为优越。
（七）液体渗透检测
液体渗透检测是检验非疏孔性金属和非金属试件表面上开口缺陷的一种无损检测方法。
液体渗透检验的优点是不受被检试件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织结构的限制，也不受缺陷方位的限制，大批量的零件可实现100％的检验；缺陷显示直观，检验灵敏度高。最主要的限制是只能检出试件开口于表面的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状和大小。
例： 在无损探伤检测中，检测速度快，可不与工件直接接触，无需耦合剂，但仅限于检 测形状简单的导电材料，且仅能检查薄工件或厚工件的表面，检测结果不直观，这种检测方 法为( )。
A．超声波检测 B．微波检测 C．电磁辐射检测 D．涡流检测
答案：D
对于黑色金属板材，钢板制造厂采用的检测方法为( )。
A．超声局部水浸法 B．．磁粉检测
C．斜角检测 D．渗透检测
答案：A
某工件焊缝中有一裂纹，X射线照射后，其底片显示的情况为( )。
A．白色条缝上有一更白更亮的条纹 B．白色条缝上有一黑色条纹
C．黑色条缝上有一白色条纹 D．黑色条缝上有一更黑暗的条纹
答案：B
超声波探伤具有很多优势，但其不足为( )。
A．不可探测大、厚工件
B．检测裂缝等平面型缺陷灵敏度低
C．对材料缺陷不能做精确的定性、定量表征•
D．设备笨重、对人体及环境有害
答案：C
四、板材、管材及锻件、紧固件的检测
（一）板材
钢板制造厂多采用超声局部水浸法作100％的检测，而锅炉、压力容器制造厂则多采用接触法来复验。压力容器钢板的检验与验收采用超声检测。
（二）钢管
主要用超声和涡流法检测。压力容器钢管的检测与验收采用超声检测和涡流检测。
（三）锻件
主要锻件有壳体、法兰盘、顶盖和管嘴等，一般由承制厂负责进行热处理及无损检测。检测必须在进行外形的机加工之前用超声纵波或横波进行。铁磁性材料的锻件在最终热处理和外形的机加工之后要用磁粉法检测。压力容器锻件验收采用超声检测、斜角检测和磁粉检测。
（四）紧固件
主要采用超声、磁粉和液体渗透方法检测。压力容器用的紧固件验收采用超声检测、磁粉检测和渗透检测。
五、管道及设备压力试验
致密性试验包括水压试验、气压试验和气密性试验等。试验的目的是检查设备或管道的强度和密封性能。
（一）管道压力试验
管道安装完毕，应对管道系统进行压力试验。按试验的目的可分为检查管道机械性能的强度试验和检查管道连接情况的严密性试验。按试验时使用的介质可分为液压试验和气压试验两种。
1、液压试验
液压试验一般都是使用清洁水做试验。对于不锈耐酸钢钢管，试验用水的氯离子含量不应大于25PPm。
在试验管道系统的最高点和管道末端安装排气阀；在管道的最低处安装排水阀；压力表应安装在最高点，试验压力以此表为准。
2、气压试验
气压试验可以分为两种情况，一种是用于输送气体介质管道的强度试验，一种是用于输送液体介质的严密性试验。气压试验所用的气体为压缩空气或惰性气体。
使用气压做管道严密性试验时，应在气压强度试验以后进行。气压试验的一般规定：
（1）用于试验氧气管道的应是无油质的空气。
（2）气压试验前，应对管道及管路附件的耐压强度进行验算，验算时采用的安全系数不得小于2.5。气压强度试验压力为设计压力的1.15倍，真空管道为0.2MPa。
（3）强度试验合格后，降至设计压力，用涂肥皂水（铝管应用中性肥皂水）方法检查如无泄漏、稳压，则严密性试验为合格。
例：
输送有爆炸性危险介质的工业管道，安装完毕后应进行的压力试验包括( )。
A．强度试验 B．严密性试验
C．真空度试验 D．泄漏量试验
答案：ABD
3、管道试压的一般规定
（1）一般热力管道和压缩空气管道用水介质进行强度及严密性试验；煤气管道和天然气管道用气体作介质进行强度及严密性试验；氧气管道、乙炔气管道和输油管道用水作介质进行强度试验，再用气体作介质进行严密性试验。各种化工工艺管道的介质，应按设计的规定采用。如设计无规定时，工作压力低于0．07 MPa的管道一般采用气压试验。
（2）强度试验的试验压力，一般动力管道为工作压力的1．25倍，但不得小于工作压力加0．3MPa；化工工艺管道为工作压力的1．5倍，但不得小于0．2MPa；在真空下操作的管道为0．2MPa；乙炔管道的试验压力 Ps＝1．3（P＋l）－0．l（P为设计压力）。
（3）严密性试验的试验压力，一般为管道的工作压力。
（二）设备的试压及密封检查
1、水压试验
水压试验是用来检验设备焊缝的致密性和强度。
对于碳钢和一般低合金钢，液压试验时的液体温度不应低于5℃。水压试验用水必须是清洁水。对于不锈耐酸钢容器，试验用水的氯离子含量不应超过25ppm。
水压试验压力按下式确定：
Ps＝1.5P
式中P——设计压力（MPa）：
Ps——试验压力（MPa）。
2、气压试验
气压试验压力按下式确定：
Ps＝1．15P
3、气密性试验
气密性试验主要目的是检查连接部位的密封性能。容器经液压试验合格后方可进行气密性试验。
4、渗漏试验
例：1、对不适合做液压试验的容器，可用（ ）试验代替液压试验。
A 水压B 气密性C．气压D．渗漏
答案：C
2、用来检验设备焊缝的致密性和强度应用最广泛的方法是（ ）试验。
A、液压 B、气压 C、气密性 D、渗漏
答案：A
第六节 吹扫、清洗、脱脂、酸洗、钝化和预膜
管道和设备的清洗、脱脂、酸洗。钝化和预膜有以下几种办法：
一、水冲洗
排放管的截面积不应小于被冲洗管截面积的60％。
二、吹扫
（一）空气吹扫
（二）蒸汽吹扫
蒸汽吹扫适用于输送动力蒸汽的管道。
（三）蒸汽吹扫的检查方法
中、高压蒸汽管道和蒸汽透平人口管道，要用平面光洁的铝靶板，低压蒸汽用刨平的木板靶来检查，靶板放置在排气管出口，按规定检查靶板，无脏物为合格。
三、油清洗
油清洗方法适用于大型机械的润滑油、密封油等油管系统的清洗。
油清洗是采用管道系统内油循环的方法，用过滤网来检查，过滤网上的污物不超过规定的标准为合格。
四、管道脱脂
（一）脱脂剂
工业用四氯化碳、精馏酒精和工业用二氯乙烷都可作为脱脂剂用的溶剂。
碳素钢、不锈钢及铜的管道、管件的阀门宜用工业用四氯化碳，铝合金的管道、管件及阀门宜用工业酒精，非金属的垫片只能用四氯化碳。
四氯化碳与二氯乙烷都是有毒的，在使用时必须有防毒措施。二氯乙烷与精馏酒精是易燃易爆的物质，脱脂工作现场应严禁烟火，遵守防火的有关规定。
例：常用脱脂剂中，既有毒、又易燃易爆的脱脂剂为( )。
A．工业用二氯乙烷 B．工业用四氯化碳
C．工业酒精 D．稀盐酸
答案：A
（二）脱脂方法
非金属垫片只许用四氯化碳进行脱脂。
（三）脱脂检验
脱脂完毕后，应按设计规定进行脱脂质量检验。当设计无规定时，脱脂质量检验的方法及合格标准规定如下：
1、直接法
（1）用清洁干燥的白滤纸擦拭管道及其附件的内壁，纸上应无油脂痕迹。
（2）用紫外线灯照射，脱脂表面应无紫蓝荧光。
2、间接法
（1）用蒸汽吹扫脱脂时，盛少量蒸汽冷凝液于器皿内，并放入数颗粒度小于1mm的纯樟脑，以樟脑不停旋转为合格。
（2）有机溶剂及浓硝酸脱脂时，取脱脂后的溶液或酸分析，其含油和有机物不应超过0．03％。
五、酸洗
酸洗常用槽浸法和系统循环法进行。酸洗液一般由盐酸（或硫酸）加上一定量的表面活性剂组成。
采用系统循环法酸洗时，管道系统应作空气试漏或液压试漏。
某管道酸洗前，发现内壁有明显油斑，按规定酸洗前应将管道进行必要处理，其处理方法为( )。
A．蒸汽吹扫 B．油清洗 C．脱脂 D．钝化
答案：C
六、钝化
酸洗后的管道和设备，必须迅速进行钝化。钝化结束后，要用偏碱的水冲洗，保护钝化膜，以防管道和设备在空气中再次锈蚀。通常钝化液采用亚硝酸钠溶液。酸洗、中和和钝化的过程是一个连续循环过程。
七、预膜
形成预膜的方法有电化学法和化学法。前者常称为阳极化；后者通过浸液法或喷液法根据所用的处理介质和所得的不同产物而有各种称谓。按膜的主要组成物的类型来划分，预膜可分为氧化物膜、铬酸盐膜和磷酸盐膜等不同类别。



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