壓力容器設(shè)計論文

1、壓力容器的質(zhì)量包括設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量，其中制造質(zhì)量的好壞起著關(guān)鍵的作用。壓力容器的制造單位為了使本企業(yè)的質(zhì)量管理更科學(xué)和系統(tǒng)化，使壓力容器的制造過程處于管理狀態(tài)和控制狀態(tài)之下，從而制造出達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和設(shè)計要求的產(chǎn)品，建立了 適合本單位的一套完整的壓力容器制造質(zhì)量保證體系在IS09000系列標(biāo)準(zhǔn)中又叫質(zhì)量體系勺。根據(jù)我們多年基層監(jiān)檢工作的經(jīng)驗和對法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的理解，筆者認(rèn)為：在質(zhì)量體系的運 轉(zhuǎn)過程中，必須對影響壓力容器制造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能確保壓力容器的制造質(zhì)量。1材料的控制由于壓力容器廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，所處的工況既復(fù)雜又惡劣，如高溫、低溫、高壓、 疲勞載荷、介質(zhì)

2、有毒、劇毒、易燃、易爆、腐蝕性強，這就決定了壓力容器所用的原材料種類 繁多，質(zhì)量要求高。針對壓力容器用材的特點，從原材料入廠到產(chǎn)品合格出廠，必須自始自終 堅持主要受壓元件材料的可靠性和可追蹤性。1.1材料進(jìn)廠后，按訂貨協(xié)議核對材料生產(chǎn)廠提供的材質(zhì)證明書(或復(fù)印件)，各項指標(biāo)應(yīng)符合相應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)，方可入庫；然后編制入庫號，建立材質(zhì)檔案，按照質(zhì)量手冊的有關(guān)規(guī)定，逐件打鋼印，為防止鋼印銹蝕，打鋼印后立即涂上防銹涂料，分類(按板材、管材、鍛件、焊材)整齊擺放。1.2材料發(fā)放應(yīng)手續(xù)齊備，檢驗員、保管員和領(lǐng)料員三方共同到場，確認(rèn)材質(zhì)和數(shù)量。材料到車間后按工藝程序流轉(zhuǎn)， 并按規(guī)定進(jìn)行標(biāo)志移置， 還要有檢驗員

3、的確認(rèn)印記，余料也是如此。1.3主要受壓元件材料的選用和代用手續(xù)應(yīng)符合壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(以下簡稱容規(guī))、GB150等有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的要求。材料的選用和代用必須按審批手續(xù)進(jìn)行。由于我國多數(shù)情況下都是由工程公司或設(shè)計單位進(jìn)行壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算，制造廠根據(jù)圖紙加以制造， 設(shè)計部門在設(shè)計時并未考慮到制造廠的材料庫存情況以及制造過程中 可能采用的焊接工藝、板厚、制造質(zhì)量及檢驗手段等因素，而制造廠往往從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)， 根據(jù)工廠材料的庫存情況或市場上的供貨情況投料，就可能碰到材料的代用問題。有些特殊情 況，制造者并不是十分清楚壓力容器所處的工況，在工藝流程中的作用以及設(shè)計者的意圖，因

4、此材料的代用，除以薄代厚、以劣代優(yōu)、以低代高必須經(jīng)原設(shè)計部門同意外，下面一些特殊情 況的材料代用也應(yīng)征得原設(shè)計部門的同意。(1)石油、天然氣行業(yè)使用的壓力容器16MnR代20g、Q235系列；(2)對于熱套容器，以厚板代薄板；(3)有氯離子介質(zhì)的壓力容器，用18 8不銹鋼代低合金鋼、碳鋼；(4)碳鋼、低合金鋼在熱處理臨界厚度時以厚代薄。2工藝的控制與普通的機(jī)械產(chǎn)品加工相比，壓力容器制造具有多品種單臺套的特點，因此制造廠對每一臺壓力容器都要編制一套完整的工藝文件。這些工藝文件具有指導(dǎo)生產(chǎn)、保證質(zhì)量、提高效率 的作用。制定了正確、合理的工藝后，關(guān)鍵是在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行已定的工藝，每道工序完 成后

5、，操作者和工廠檢驗員都要在工藝流程卡上簽字認(rèn)可，做到在制品隨工藝流程卡一同進(jìn)入下道工序。筆者在壓力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量的監(jiān)督檢驗工作中，發(fā)現(xiàn)一些工藝控制方面的問題，現(xiàn)提出來，以引起同行的重視。2.1釧裝時不按容器主焊縫布置圖來組裝筒節(jié)對接焊縫的位置，造成不必要的焊縫上開孔；2.2鞍座墊板未鉆 10的排氣孔，墊扳與容器的角焊縫兩側(cè)未間斷焊，采用全封閉式焊接結(jié) 構(gòu)；2.3換熱器設(shè)置膨脹節(jié)應(yīng)注意的問題：根據(jù)GB151 - 89附錄A的要求：U形膨脹節(jié)與換熱器圓筒的連接，一般采用對接，膨脹節(jié)本身的環(huán)焊縫及膨脹節(jié)與圓筒連接的環(huán)焊縫，均應(yīng)采用全 熔透結(jié)構(gòu)；臥式換熱器的U形膨脹節(jié)，必須在其安裝位置的最低點設(shè)置排

6、液接口。2.4耐壓試驗時安全意識差，在試壓時發(fā)現(xiàn)滲漏，不按規(guī)定卸壓后再補焊或緊固螺栓，而是 帶壓補焊或帶壓緊固螺栓，甚至在帶壓設(shè)備上作無關(guān)試壓的作業(yè)。2.5試驗壓力值的確定：對設(shè)計溫度大于等于200 C的鋼制或大于等于150 C的有色金屬制成 的壓力容器，應(yīng)重視Pr=1.25公式的應(yīng)用，否則試驗壓力值達(dá)不到GB150規(guī)定要求；直立容 器臥置液壓試驗時，試驗壓力要考慮立置時液柱靜壓力；夾套容器在進(jìn)行壓力試驗時，必須校核內(nèi)筒在試驗壓力下的穩(wěn)定性。如不能滿足穩(wěn)定要求，必須同時在內(nèi)筒內(nèi)保持一定壓力，以使 在整個試驗過程中的任一時間內(nèi)，夾套和內(nèi)筒的壓力差不超過設(shè)計壓差。2.6壓力試驗的順序問題(1)容器

7、內(nèi)部的盤管和有對接接頭的換熱管(特別是U型換熱管)，必須是壓力試驗合格后，才能與殼體組裝；(2)浮頭式換熱器第一步： 用試驗壓環(huán)和浮頭專用試壓工具進(jìn)行管頭試壓，第二步：管程試壓，第三步：殼程試壓；(3)如圖1所示的夾套容器，必須是內(nèi)筒液壓試驗合格后，才能組焊夾套，然后再對夾套試壓。如圖2所示的夾套容器，前二步與如圖1所示的相同，待在內(nèi)筒上開孔、焊好接管后，還應(yīng)再對內(nèi)筒試壓，一共是三次試壓。圖1圖23焊接質(zhì)量的控制一般來講，焊接質(zhì)量在很大程度上，決定著壓力容器的安全與壽命，因此控制焊接質(zhì)量成 為壓力容器制造質(zhì)量保證的關(guān)鍵。3.1焊接材料的管理必須建立嚴(yán)格的焊接材料的驗收、保管、烘干、發(fā)放和回收制

8、度。購進(jìn)的焊材須有質(zhì)量證 明書和產(chǎn)品合格證，標(biāo)記清晰、牢固。經(jīng)檢查、驗收合格后，方能按要求登記入庫。設(shè)立焊材 一級庫、二級庫。一級庫應(yīng)具有保溫、去濕的必要條件。入庫、發(fā)料手續(xù)及記錄齊全。二級庫 應(yīng)具有良好的環(huán)境和烘干、保溫設(shè)備。設(shè)備上的各種儀表應(yīng)在周檢期內(nèi)使用。詳細(xì)記錄由一級 庫領(lǐng)出焊材的規(guī)格、型號、編號、數(shù)量及領(lǐng)取日期。 應(yīng)詳細(xì)記錄烘干的溫度和時間。 一般酸性 焊條150200C, 12h,堿性焊條烘干380420C, 2h。注意焊絲在使用前應(yīng)除銹、去油。 根據(jù)領(lǐng)料單發(fā)放焊材，并記錄所發(fā)放焊材的日期、規(guī)格、型號、批號(廠編號)、數(shù)量及所焊產(chǎn)品或部件編號。3.2焊工資格與管理從事壓力容器生產(chǎn)的

9、焊工必須持證上崗。焊工必須通過鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則規(guī) 定的相應(yīng)考試項目，取得焊工合格證，并在有效期內(nèi)承擔(dān)合格規(guī)定范圍內(nèi)的焊接工作。焊工應(yīng) 在焊縫的相應(yīng)位置上打鋼印，并記錄在產(chǎn)品檔案資料中。建立焊工焊績檔案，作為今后辦理免考延期的依據(jù)。3.3焊接工藝評定受壓元件之間的焊縫，受壓元件與受壓元件之間的焊縫及其上述定位焊縫和受壓元件母材 表面堆焊、補焊均應(yīng)按JB4708 92鋼制壓力容器焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定。有色金屬 的焊接工藝評定須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定。3.4焊接工藝根據(jù)圖樣的技術(shù)要求、 焊接規(guī)程及焊接工藝評定， 制訂焊接工藝。 焊接工藝還應(yīng)對焊接工 作環(huán)境提出要求。對超次返修的焊縫，還應(yīng)制定

10、返修工藝措施，并應(yīng)得到焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人的同 意。3.5焊縫質(zhì)量的檢驗焊縫質(zhì)量的全面檢驗包括焊縫的外觀檢查；化學(xué)成分和金相組織檢驗；硬度、拉力、抗彎 和沖擊試驗；以及對焊縫區(qū)的無損檢測。在特殊環(huán)境下使用的壓力容器，還應(yīng)包括疲勞、蠕變 和抗應(yīng)力腐蝕性能的檢驗。在壓力容器產(chǎn)品上，通常只能做焊縫的外觀檢查以及焊縫表面和內(nèi)部缺陷的無損檢測，對 于焊縫質(zhì)量的破壞性檢驗就只能在產(chǎn)品試板上進(jìn)行。按照有關(guān)規(guī)定，產(chǎn)品焊接試板是在產(chǎn)品A類焊接接頭的延長部位與產(chǎn)品一同施焊，目的在于用其代表和檢驗產(chǎn)品焊接接頭的力學(xué)性能，因此，它是控制產(chǎn)品焊接接頭質(zhì)量的重要手段之 一。為充分發(fā)揮產(chǎn)品焊接試板的作用，GB150將容器分為兩類

11、：一類是材料強度級別較高，力學(xué)性能的有嚴(yán)格要求以及其安全性有特殊要求的容器詳見GB150第10.5.1.2款,需每臺制備產(chǎn)品焊接試板；另一類是材料可焊性好，制造廠已經(jīng)積累了充分生產(chǎn)經(jīng)驗的產(chǎn)品，如Q235系列、16MnR制造的容器，在一定條件下可采用以批代臺的方法來制備焊接工藝紀(jì)律檢查用 試板，但以批代臺必須履行申報省級勞動部門審查同意后方可實施。當(dāng)焊接試板各項檢驗均合格后，產(chǎn)品才能轉(zhuǎn)入下道工序；當(dāng)產(chǎn)品要求后熱和焊后熱處理時，試板隨產(chǎn)品同爐熱處理，并 嚴(yán)格執(zhí)行工藝；當(dāng)熱處理后性能試驗不合格時，應(yīng)重新處理。在壓力容器產(chǎn)品試板、試樣的制備和檢驗過程中應(yīng)注意下述問題：(1)當(dāng)一臺壓力容器產(chǎn)品筒體縱、

12、環(huán)焊縫焊接工藝不相同，而這些焊接工藝不能用同一焊接工藝評定覆蓋時，試板數(shù)量應(yīng)與工藝相同；(2)有不同焊后熱處理要求的壓力容器，應(yīng)分別制備試板；(3)熱套壓力容器內(nèi)、外筒材料不一致時，應(yīng)各作一塊試板，材料相同，又是同一厚度范圍， 作一塊試板；(4)產(chǎn)品焊接試板經(jīng)外觀檢查和射線探傷，如不合格，允許返修。如不返修，截取試樣應(yīng)避開缺陷部位。(5)產(chǎn)品試板焊接接頭的沖擊試驗除容規(guī)第72條已規(guī)定的幾種情況需做以外，凡設(shè)計 選用的殼體材料，若該材料相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有沖擊試驗要求的，需做沖擊試驗；若無沖擊試驗要求的，則不需做沖擊試驗，后一種情況，在制造中殼體材料即使發(fā)生了代用，其產(chǎn)品試板焊 接接頭仍可不做沖擊試

13、驗；(6)對于鋼制管殼式換熱器管箱部分，是否另作產(chǎn)品焊接試板，由設(shè)計單位確定；(7)對于焊縫接頭系數(shù)設(shè)計取為1的焊縫，不管是氯弧焊打底的單面焊，還是單面焊雙面成型的手工電弧焊，均屬全焊透的對接焊縫，按GB150附錄G作試樣冷彎試驗時，應(yīng)與雙面焊同等對待，否則達(dá)不到設(shè)計取焊縫接頭系數(shù)為1的要求。4無損檢測的控制一般來說，壓力容器生產(chǎn)過程中，無損檢測工作量大約占整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程工作總量的15%16%。壓力容器從原材料入廠、 零部件加工直至產(chǎn)品組裝完工都涉及到無損檢測的工作， 無損檢測工作的好壞直接影響著出廠產(chǎn)品的質(zhì)量。無損檢測涉及到檢測方法、評定標(biāo)準(zhǔn)、檢測 比例、合格級別的確定，這是一項十分重要的

14、工作，既需了解產(chǎn)品的設(shè)計和使用條件，也要了 解產(chǎn)品生產(chǎn)工藝條件和采用無損檢測方法的可靠性。過高的要求會造成生產(chǎn)過程中的大量返 修；過低的要求可能導(dǎo)致遺留的缺陷在使用過程中誘發(fā)事故隱患。4.1檢測方法、檢測標(biāo)準(zhǔn)和合格級別(1)檢測方法的選擇按容規(guī)第86條執(zhí)行。(2)無損檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行JB4730。(3)合格級別。100%射線檢測的A、B類焊接接頭，n級為合格；局部射線檢測的A、B類焊接接頭，m級為合格。磁粉和滲透檢測，I級為合格。4.2檢測比例(1)內(nèi)部無損檢測2.按容規(guī)第85條和GB150第10.8.2.1款進(jìn)行100%無損檢測；按容規(guī)第87條和GB150第10.8.2.2款進(jìn)行局部無損檢測；(

15、2)表面無損檢測按容規(guī)第90條、第91條和GB150第10.8.31款。需要說明的是殼體母材無損檢測執(zhí)行GB150第4.2.9款。4.3無損檢測應(yīng)注意的問題(1)以開孔中心為圓心，1.5倍開孔直徑為半徑的圓中所包容的焊縫，應(yīng)進(jìn)行100%無損檢 測；(2)凡被補強圈、支座、墊板、內(nèi)件等所覆蓋的焊縫，以及先拼焊后成形的封頭上的所有拼接焊縫應(yīng)100%無損檢測；(3)管板、法蘭拼接焊縫，膨脹節(jié)的對接焊縫應(yīng)100%無損檢測；(4) Cr Mo低合金鋼制乙型法蘭的法蘭盤與補短節(jié)連接的焊縫表面應(yīng)進(jìn)行100%無損檢測；換熱管的對接接頭應(yīng)進(jìn)行射線檢測，抽查數(shù)量應(yīng)不少于接頭總數(shù)的10% ,且不少于一條；(6)作氣

16、壓試驗的壓力容器，A、B類對接接頭必須100%無損檢測；(7)公稱直徑250mm接管的A、B類對接接頭應(yīng)100%無損檢測；(8)無損檢測工作必須由取得相應(yīng)資格的人員承擔(dān)，嚴(yán)格執(zhí)行初評和復(fù)審制度，確保底片和評片質(zhì)量，記錄和報告完整、準(zhǔn)確，并收存于產(chǎn)品質(zhì)量檔案中。5焊后熱處理的控制在壓力容器制造中，熱處理一般分為兩大類：一類為焊后熱處理；另一類為改善力學(xué)性能 熱處理。焊后熱處理的目的可概括為如下幾方面：(1)消除和降低焊接應(yīng)力；(2)避免焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋(如熱裂紋、冷裂紋等)；(3)改善焊接接頭區(qū)的塑性和韌性；(4)恢復(fù)因冷作和時效而損失的機(jī)械性能?；谏鲜銮闆r，GB150第10.4款規(guī)定了哪些情

17、況下要進(jìn)行焊后熱處理以及熱處理的方法。為了保證達(dá)到預(yù)期的熱處理效果，必須正確編制熱處理工藝，對熱處理全過程的各個關(guān)鍵工藝參數(shù)(如進(jìn)爐溫度、升溫速度、升溫過程中工件各部位的溫差、爐內(nèi)氣氛、保溫時間、保溫過 程中工件各部位的溫差、降溫速度、出爐溫度等)都要作出明確而嚴(yán)格的限制。嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝規(guī)范所定的要求。做好實測的熱處理溫度時間等記錄憑證，簽字齊全，并收存于產(chǎn)品質(zhì) 量檔案中。熱處理儀表定期校驗。值得注意的是下述情況也應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理：(1)用板材或型材制造的法蘭環(huán)的對接接頭，應(yīng)經(jīng)焊后熱處理。(2)法蘭斷面厚度大于76mm的碳素鋼或低合金鋼制法蘭；焊制整體法蘭；鍛制法蘭應(yīng)經(jīng) 正火或完全退火熱處理。(3)當(dāng)有耐應(yīng)力腐蝕要求時， 碳鋼低合金鋼換熱管的冷彎管段及至少包括150mm的直管段應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。(4)除不繡鋼外，拼接管板應(yīng)作消除應(yīng)力熱處理。(5)冷作成型的鐵素體鋼