压力容器可追溯性标识

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摘要

文章详细阐述了压力容器的可追溯性标识方法，特别是对硬质钢印标记的限制条件。强调了在低温容器、耐腐蚀容器、疲劳设计容器、薄钢板和有色金属材料上避免使用硬质钢印的重要性。讨论了疲劳破坏的三个阶段，并指出在特定情况下应使用低应力钢印或遵守技术文件的特殊标记要求。

正文

压力容器可追溯性标识一般为采用打钢印、用油漆或龙胆紫书写及挂标签、填写发料卡随件追踪及标记分布图等方法。

对材料表面有损伤的钢印都属于硬质钢印，低应力钢印一般指钢印底部形状为“U”形或一系列点组成的，有应力钢印的底部形状则一般为“V”形，（ASME SA20中明确低应力钢印有 “U”形或一系列点组成的的两种，根据JB/T 4745-2002中10.1.7条可知印圆滑的点线标记也是低应力硬质钢印）。对要求采用低应力钢印标志的产品，应采用钛合金或不锈钢工具，标记印记由圆滑的点线构成，使产生的残余应力尽量小。

不得采用硬质钢印或者有腐蚀性的书写材料进行标记的情况：

1.低温容器受压元件：设计温度低于-20℃的碳素钢、低合金钢、双向不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器，不得采用硬质钢印标记（常见用于低温容器的材料包含但不限于16MnDR、15MnNiDR、15MnNiNbDR、09MnNiDR、08Ni3DR、06Ni9DR等材质的钢板，及16MnD、20MnMoD、08MnNiMoVD、10Ni3MoVD及09MnNiD08Ni3D材质的锻件等）；

脆断风险：在冲击载荷下，冲击应力不仅与零件的断面积有关，而且与其形状和体积有关。若零件不含切口，则冲击能被零件的整个体积均匀地吸收，从而应力和应变也是均匀分布的；零件体积愈大，单位体积吸收的能量愈小，零件所受的应力和应变也愈小。若零件中有切口，则切口根部单位体积将吸收更多的能量，使局部应变和应变速率大。

2.有耐腐蚀要求的不锈钢及复合板钢制压力容器：不得在耐腐蚀面采用硬质钢印标记。

腐蚀失效风险：硬性标记一般都是采用打钢印的方式，钢印大多是碳钢的，容易因渗碳降低耐腐蚀性。怕冷作硬化，提高强度和硬度，但降低塑性和冲击韧性。并且对耐腐蚀材料有一定的减薄。

3.按照JB/T4732-1995(2005年确认版）标准附录C进行疲劳设计的压力容器：不得采用硬质钢印标记。

疲劳是指机件和构件在服役过程中，由于承受变动载荷而导致裂纹萌生和扩展以致断裂失效的全过程。变动载荷是引起疲劳破坏的外力，是指载荷大小甚至方向均随时间变化的载荷，其在单位面积上的平均值为变动应力。变动应力分为循环应力和无规则随机变动应力。疲劳破坏是一种损伤积累的过程，它的力学特征主要表现为在循环应力远小于静强度极限的情况下破坏就可能发生，但不是立刻发生的，而要经历一段时间，甚至很长的时间；疲劳破坏前,即使塑性材料有时也没有显著的残余变形。疲劳是脆性断裂（突发性），对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）十分敏感。

金属疲劳破坏可分为3个阶段：1)微观裂纹阶段。2)宏观裂纹扩展阶段。3)瞬时断裂阶段。对应于疲劳破坏的3个阶段，在疲劳宏观断口上出现有疲劳源、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂3个区。

1）疲劳源区:通常面积很小，色泽光亮，是两个断裂面对磨造成的。一般位于零件的表面或亚表面的应力集中处，由于疲劳源区暴露于空气与介质中的时间最长，裂纹扩展速率较慢，经过反复张开与闭合的磨损，同时在不同高度起始的裂纹在扩展中相遇，汇合形成辐射状台阶或条纹。疲劳源区一般具有如下宏观特征：

①氧化或腐蚀较重,颜色较深；

②断面平坦、光滑、细密、有些断口可见到闪光的小刻面；

③有向外辐射的放射台阶或放射状条纹；

④在源区虽看不到疲劳弧线,但有向外发射疲劳弧线的中心。有时疲劳源区不只一个,在存在多个源区的情况。

断口形貌：该区最光亮（该断面经多次摩擦挤压）；裂纹源位于裂纹扩展区的贝纹弧线凹向一侧的焦点位置；可以有一个或者多个（与应力状态有关）；对于多个裂纹源，一般源区越亮、裂纹扩展区越大、贝纹线越密，则该裂纹源越早产生。

2）疲劳裂纹扩展区：通常比较平整，具有表征间隙加载、应力较大改变或裂纹扩展受阻等使裂纹扩展前沿相继位置的休止线或海滩花样；

断口形貌：是裂纹亚稳扩展形成的区域；断口比较光滑并分布有贝纹线（或海滩花样），有时还有裂纹扩展台阶；贝纹线是载荷变动引起的，贝纹线是一簇以裂纹源为圆心的平行弧线，近源处则贝纹线距越密，远离源处则贝纹线距越疏。

3）瞬断区：具有静载断口的形貌，表面呈现较粗糙的颗粒状。通过扫描和透射电子显微术可观察到扩展区中每一应力循环所遗留的疲劳辉纹。

断口形貌：是裂纹失稳扩展形成的区域；该断口区比疲劳区粗糙，与静载的断口相似（脆性材料断口呈结晶状，韧性材料断口在心部平面应变区呈放射状或人字纹状，边缘平面应力区则有剪切唇区存在）；位置一般处于裂纹源的对侧；区域大小与材料承受名义应力及材料性质有关，高名义应力或低韧性材料，最后断裂区大，反之，最后断裂区小。

4.厚度≤6mm的钢板和壁厚≤4mm的接管：不得采用硬质钢印标记。

5.有色金属及其合金材料制造的压力容器：不允许使用硬质钢或油性记号笔及含金属颜料的、含硫、含氯等腐蚀性元素的记号笔进行标记。

镍及镍合金材料和其复合钢板不应在耐腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记（JB/T 4756-2006中6.1.6条）。钛材和钛钢复合板不应在耐腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记。确认标记的表达方式由制造单位规定,可采用不溶于水的、不含金属颜料的、无硫、无氯的墨水书写。钛材的非耐腐蚀面用硬印标志时,应采用钛合金或不锈钢工具,印记由圆滑的点线构成,使产生的残余应力尽量小（JB/T 4745-2002中10.1.7条）。

6.ASME-Ⅷ-1.UHT-86规定经热处理提搞抗拉性能的铁素体钢：应使用市场上能购到的“低应力”钢印标志。厚度小于1/2in.(13mm)的材料，可以不打任何形式的钢印标志。