采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)有關(guān)制造檢驗(yàn)要求的探討

徐偉(中建安裝工程有限公司，江蘇 南京 210000)

采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)有關(guān)制造檢驗(yàn)要求的探討

徐偉(中建安裝工程有限公司，江蘇 南京 210000)

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一，其指的是具有承壓的設(shè)備。在壓力容器的設(shè)計(jì)發(fā)展歷史中，分析法的出現(xiàn)是一次革命性的突破。與以往的規(guī)則法設(shè)計(jì)相比，分析法設(shè)計(jì)是基于對壓力容器各部位不同應(yīng)力的詳盡分析及對不同應(yīng)力對壓力容器的安全產(chǎn)生的不同影響的充分考慮。本文主要探討了采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的制造檢驗(yàn)要求。

分析法；設(shè)計(jì)；壓力容器；制造檢驗(yàn)要求

當(dāng)前，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)量的增加，一些相關(guān)設(shè)備的發(fā)展也越來越快，其中就包括壓力容器。傳統(tǒng)的壓力容器設(shè)計(jì)方法主要為規(guī)則法，但其缺陷較多；后來出現(xiàn)的分析法，極大地改善了規(guī)則法的一些不足。對于壓力容器的設(shè)計(jì)而言，無論采用的什么設(shè)計(jì)方法，第一要保證的都是正確的制度與檢驗(yàn)，這是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)。在采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，由于要求對壓力容器進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，所以自然也要求進(jìn)行精心的制造與檢驗(yàn)。筆者結(jié)合實(shí)際，對采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的制造檢驗(yàn)要求進(jìn)行了分析，僅供參考。

1 編制依據(jù)

除了最初的標(biāo)準(zhǔn)以外，其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都是具有一定的繼承性的，壓力容器的制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不例外。采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，是在規(guī)則法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，其主要編制依據(jù)是GB150標(biāo)準(zhǔn)第10章。即根據(jù)GB150標(biāo)準(zhǔn)第10章的內(nèi)容，再結(jié)合分析法的具體要求和特點(diǎn)，形成了其制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在編制該標(biāo)準(zhǔn)的過程中還借鑒了國外在這方面的成功經(jīng)驗(yàn)，如日本JISB8250標(biāo)準(zhǔn)、美國ASME標(biāo)準(zhǔn)等。

2 適用范圍

最常見的一種壓力容器殼體結(jié)構(gòu)型式是鍛焊式壓力容器，其優(yōu)點(diǎn)之一在于充分利用了鍛件的優(yōu)良質(zhì)量，優(yōu)點(diǎn)之二在于避免了在惡劣的受力條件下易出現(xiàn)質(zhì)量事故。目前，在加氫反應(yīng)器等產(chǎn)品中，這種壓力容器得到了廣泛應(yīng)用。在GB150-89的編制時(shí)，由于我國對在壓力容器的設(shè)計(jì)制造中使用大型鍛件的情況尚未有完善統(tǒng)一的質(zhì)量要求，所以GB150-89第10章中并未包含鍛焊式壓力容器，只包含單層卷焊式壓力容器、多層包扎式壓力容器以及熱套式壓力容器等。而為了解決這一問題，促進(jìn)鍛焊式壓力容器的良好發(fā)展，我國又先后編制了JB4726、JB4727、JB4728等鍛件標(biāo)準(zhǔn)，其對在鍛焊式壓力容器的設(shè)計(jì)制造中，鍛件鋼號、品種、規(guī)格以及質(zhì)量等做出了較為詳盡的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 制造質(zhì)量管理

采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的制造質(zhì)量管理重點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：①只有具備I/II級資格的專業(yè)人員才能夠從事采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)的產(chǎn)品無損檢測工作，以保證無損檢測質(zhì)量；②焊接工藝規(guī)程、評定報(bào)告以及施焊記錄、熱處理時(shí)間、溫度關(guān)系曲線、焊工識別標(biāo)記等技術(shù)文件的保存期均要與壓力容器的壽命相等，即為10年；③在GBI50標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了有關(guān)受壓元件材料的確認(rèn)標(biāo)記和標(biāo)記移植的要求；④不進(jìn)行焊后熱處理的碳素鋼、低合金鋼材料的低溫容器、具有防腐要求的復(fù)合鋼板、奧氏體不銹鋼材料的壓力容器、需進(jìn)行疲勞分析設(shè)計(jì)的壓力容器，均不得采用硬印標(biāo)記。

舉例來說，為保證封頭質(zhì)量，避免出現(xiàn)多種封頭橢混用的情況，在GB150標(biāo)準(zhǔn)第10章中明確規(guī)定了要通過樣板檢查的方式檢查封頭的形位公差。在GBI50的編制中，由于我國對采用樣板檢查封頭缺乏經(jīng)驗(yàn)，所以最終決定采用的樣板并未完全搬用國外的標(biāo)準(zhǔn)，而采用的是弦長為封頭內(nèi)徑的3/4的樣板。后經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，只要在制造時(shí)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行操作，無論是沖壓還是旋壓封頭，其形狀偏差均能夠滿足國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。但日本JISB8250標(biāo)準(zhǔn)、美國ASME標(biāo)準(zhǔn)等國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)在很大范圍內(nèi)并未嚴(yán)格區(qū)分橢圓封頭與碟形封頭，即橢圓封頭與碟形封頭在設(shè)計(jì)形狀上的不同，是在被允許的形狀偏差范圍內(nèi)的；而分析法設(shè)計(jì)壓力容器的方法，是基于詳盡的應(yīng)力分析計(jì)算和分類，國外的這些標(biāo)準(zhǔn)明顯無法滿足其要求，因此在編制分析法的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對橢圓形封頭、碟形封頭以及球形封頭分成了兩大類，提出了不同的要求。其次，在分析法設(shè)計(jì)壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)中，對不同焊接方法的焊縫余高也做出了統(tǒng)一的要求，因?yàn)楹缚p余高屬于壓力容器外形的不連續(xù)部位，其產(chǎn)生的局部應(yīng)力較為復(fù)雜，所以只有嚴(yán)格做出要求，才能夠符合分析法設(shè)計(jì)壓力容器的高要求。再者，其對咬邊也做出了規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度在540MPa以上的鋼、奧氏體不銹鋼、低合金鋼等材質(zhì)的壓力容器而言，不得有咬邊，其他的則允許保留一定量的咬邊。另外對于接管轉(zhuǎn)角半徑、焊后熱處理工藝、產(chǎn)品焊接試板等均提出了相應(yīng)的要求。

4 無損檢測

由于采用分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)的壓力容器，都是一些高參數(shù)的重要產(chǎn)品，這類產(chǎn)品對質(zhì)量、性能以及安全性的要求都高，并且造價(jià)較為昂貴，所以在其的無損檢測方面，也應(yīng)當(dāng)要比GBI50標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。具體來說，其主要表現(xiàn)在：①A類和B類焊接接頭均要進(jìn)行百分百射線檢測或超聲波檢測；②參照國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，對C類和D類焊接接頭規(guī)格超過一定限度的均要進(jìn)行百分百射線檢測或超聲波檢測；③其它C類和D類焊接接頭均要進(jìn)行磁粉檢測或滲透檢測。

5 結(jié)語

綜上所述，對于壓力容器的設(shè)計(jì)方法而言，分析法的出現(xiàn)極大地改善了傳統(tǒng)規(guī)則法的一些不足，采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器，不但能夠確保壓力容器的運(yùn)行安全，同時(shí)還可以降低安全系數(shù)、節(jié)約制造成本。而采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)對制造檢驗(yàn)的要求也更高。

[1]苗文勇.淺析鋼制壓力容器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)中無損檢測要求[J].內(nèi)蒙古石油化工，2017，(01)：59-62.

[2]李景辰.采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)有關(guān)制造檢驗(yàn)要求的探討[J].壓力容器，1994，(03)：1-6+2.

徐偉(1984- )，男 江蘇淮安人，工程師，本科，主要從事設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)工作。