壓力容器用材料的複驗基礎知識

2021-03-03 21:24:10 字數 4801 閱讀 6625

一、 哪些情況下需要進行材料複驗

由於壓力容器材料經過10年的發展,相對於99版《容規》頒布時已有了長足進展,冶金行業裝備條件大為改善,鋼材質量得到很大的提高;另一方面,壓力容器專用鋼板、鋼管(壓力管道元件)的製造已由工業生產許可轉化為特種裝置製造許可,基於上述原因,對於壓力容器用材料進行大量複驗,已無必要。因此,tsg r0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》(以下簡稱《固規》)取消了絕大部分的壓力容器用材料的複驗要求。但在《固規》的2.

11條(1)款要求壓力容器製造單位應當採用對材料供貨單位進行考察、評審、追蹤等方式,確保所使用的壓力容器材料符合《固規》的規定,並且在材料進廠時審核材料質量證明書和材料標誌。這一條款的實質是對材料的生產廠家提出了要求,比如說,你採購甲醇合成塔常用的13mnnimor材料你首先要考慮舞陽鋼廠,其次是武鋼等等,你千萬不要到沒有業績支援的其他鋼廠去採購;你若採購奧氏體不鏽鋼材料,你首先考慮的是太鋼的、其次是上鋼三廠的等等。這一條款的第二層意思就是你要確認你採購來的壓力容器用材料確實是你想要採購廠家的產品,比如說,你想採購的是舞陽鋼廠的13mnnimor鋼板,你要審核材料質量證明書和材料標誌,確保它就是舞陽鋼廠的產品。

這一點很關鍵,因為它不但是對使用者負責,同時也是對採購人員自身負責。總之,《固規》雖然取消了絕大部分壓力容器用材料的複驗要求,但它對採購環節提出了更高的要求,也同時加大了採購人員的責任,如果採購的壓力容器材料質量不過關,效能得不到保證,又沒有經過複驗,有可能要出問題的。總之,一句話,就是壓力容器製造單位,應當對所取得的壓力容器用材料及材料質量證明書的真實性和一致性負責。

關於這一點,大家也不要過分的擔心,因為通常情況下,對於嚴格的場合,使用者都對材料的供貨商有著嚴格的要求,在這方面,他們可能更有經驗和發言權,有時僅指定一家如舞陽鋼廠作為材料唯一供貨商,只要按採購說明書規定的廠家採購就行了。

《固規》的2.11條(2)款規定:對於採購的第iii類壓力容器iv級緞件,以及不能確定質量證明書的真實性或者對效能和化學成分有懷疑的主要受壓元件材料,壓力容器製造單位應當複驗,符合《固規》及相應材料標準的要求後方可投料使用。

對於採購的第iii類壓力容器iv級緞件需複驗《固規》釋義中的解釋是目前其質量並不穩定。

《固規》第2.9條境外牌號材料的使用中的2.9.

1條中第(4)款規定:壓力容器製造單位應當對進廠材料與質量證明書進行審核,並且對材料的化學成分和力學效能進行驗證性複驗,符合《固規》及相應材料標準的要求後才能投料使用。第2.

9.2條對境內也就是國內生產的國外牌號材料,也應符合2.9.

1條的各項要求,也就是說,同樣要進行材料的化學成分和力學效能進行驗證性複驗,符合《固規》及相應材料標準的要求後才能投料使用。

受這一條款影響較大的我公司主要產品有氨合成塔,因為它的全部受壓件都是境外牌號,這裡邊有sa387gr11cl2、sa387gr22cl2、sa336f11cl3、sa182f11cl2、sa182f22cl3、sa182f321等.而且上述材料的複驗專案多且複雜,同時還要考慮熱處理長、短週期的影響。這些我在後邊還要講到,這裡暫不多說。

受影響的還有另外乙個產品就是甲醇合成塔,因為它的反應管材料為進口牌號s31803,相當於國產牌號00cr22ni5mo3n,如果採用國產牌號00cr22ni5mo3n,我公司還沒有焊接工藝評定。

這一條款是很嚴厲的,它規定無論是否主要受壓元件都需複驗。

制定這一條款和《固規》第2.9.3條:

設計單位若選用境外牌號的材料,應當在設計檔案中充分說明其必要性和經濟性,制定這些條款的主要目的是儘量減少使用國外牌號的壓力容器用材料,進而保護民族工業。

這裡想多說幾句,在我個人看來這些條款非常必要,因為象sa516gr70這些境外牌號,國產牌號q345r已完全能代替,大可不必選sa516gr70,因為在我看來如果沒有特殊情況,選sa516gr70而不選q345r,除了崇洋媚外,並無其它的實際意義。但是上述所說的氨合成塔和甲醇合成塔則應另當別論。因為對應的國產牌號,用的不多,且產品的效能還不夠穩定。

從實際情況看,以上幾個方面均不是需要複驗材料的主要**,大量需要複驗的壓力容器用材料是設計檔案或使用單位要求複驗的,而且複驗的專案繁多,而且複驗內容相對較為複雜。

二、 壓力容器用材料複驗的主要依據

壓力容器用材料複驗的主要依據通常是本工程單號的主體材料採購說明書或採購圖紙。主體材料採購說明書和採購圖紙一般由研究院根據設計圖紙、工程標準、《固規》及相關標準gb150、gb151、gb12337等編制或繪製。材料的複驗申請單通常由材料的採購單位根據採購說明書或圖紙逐項填寫。

三、 壓力容器用材料複驗的內容

壓力容器用材料複驗的內容包括:逐張檢查鋼板表面質量和材料標誌;按爐複驗鋼板的化學成分;按批覆驗鋼板的力學效能、冷彎效能;當鋼廠未提供鋼板超聲檢測保證書時,應按《固規》第2.5條(p6)的要求進行超聲檢測複驗。

(其中第(4)款《固規》的引用標準主要是指gb150 p10第4.2.9條)

1. 按爐複驗鋼板的化學成分

複驗前首先要弄清所要複驗的壓力容器材料分幾個爐批號,每個爐批號取乙個化學成分複驗試件。通常產品的化學分析試樣可從室溫拉伸試驗斷裂後的試樣上切取。材料的化學成分複驗執行標準是gb/t223。

有的時候採購說明書上會出現兩組化學成分的資料,一組是熔煉分析資料,這組資料是鋼廠煉鋼時用的;我們複驗時採用的資料是產品分析的那一組資料。這樣的情況主要出現在加氫裝置、q345r抗氫鋼裝置等嚴格場合。

常見材料的化學成分要求見gb713-2008的表1(p4)。需要說明的一點是標準要求的是最低要求,對於某個具體工程來說,可能要求更高,也就是說個別的成分會有變化,對於有變化的專案研究院會下達採購說明書加以明確。比如工程號01702氨合成塔球封頭用材料sa387gr22cl2的p、s含量均要求≤0.

008%.

對於不鏽鋼材料gb24511-2009中p8、9表13、14、15僅給出了熔煉分析時的化學成分,卻沒有給出產品分析的化學成分。複驗時我個人看,也只能按熔煉分析時的化學成分.

《固規》對於壓力容器專用材料中的碳素鋼和低合金鋼中的s、p含量提出了嚴格的要求,這裡邊包括受壓的板、管和鍛件,同時對用於焊接結構件(非受壓件)用材的s、p含量也提出了要求。詳見《固規》p5第2.3條。

對於個別的材料標準s、p含量達不到《固規》要求的,應在採購說明書中予以明確修改,如gb6479-2000《高壓化肥裝置用無縫鋼管》中s≤0.030%,含量高於《固規》,在採購說明書中要根據《固規》第2.3條根據不同應用場合進行修改。

對於gb/t8163-2008《輸送流體用無縫鋼管》目前設計時一般不用於上類(受《固規》監察)的壓力容器,對於上類容器建議選用gb9948-2006《石油裂化用無縫鋼管》。

這裡需要注意的是《固規》第2.3條它是針對壓力容器用碳素鋼和低合金鋼說的,對於jb4728-2000(新標準號是nb/t47010-2010)並不適用。在nb/t47010-2010《承壓裝置用不鏽鋼和耐熱鋼鍛件》中p含量多數是p≤0.

035%,只有四個牌號是p≤0.030%.

除了常規的化學成分外,對於氨合成塔、變換爐、加氫裝置等還要求了回火脆化敏感性係數:如工程號01702的球封頭材料就要求:(詳見**集p50)

j係數=(si+mn)×(p+sn)×104 ≤120(sn-錫)

注:式中元素以其百分含量代入。

x係數=(10p+5sb+4sn+as)/100≤15(ppm)

注:式中元素以ppm(10的-6次冪)含量代入。

sb-銻;as-砷

關於化學成分還有另外一項要求,那就是碳當量,它的要求源於99版《容規》,新的《固規》已沒有此要求,它的計算公式是:

ce(%)=c%+mn%/6+(ni%+cu%)/15+(cr%+mo%+v%)/5

對於常規的碳素鋼和低合金鋼材料一般要求ce≤0.45。

需要說明的一點是對於氨合成塔用材料sa387gr11cl2、sa387gr22cl2、sa336f11cl3、sa182f11cl2、

sa182f22cl3幾種材料無論如何也達不到ce≤0.45。因為各項化學成分全部按材料標準取最低值,ce仍大於0.45.

我計算過大約是0.6左右。有的設計院的設計檔案要求上述幾種材料的ce≤0.45,這是錯誤的,根本達不到的。

2.按批覆驗鋼板的力學效能、冷彎效能(冷彎效能是工藝效能的一種)

2.1按壓力容器專用材料標準的常規複驗

對於gb713-2008中的材料如q245r、q345r、15crmor、14cr1mor等常見材料要求的力學效能和工藝效能主要有常溫抗拉強度rm、常溫屈服強度rel、伸長率a、0℃、20℃或-20℃v型缺口衝擊功、冷彎試驗。

對於gb24511-2009《承壓裝置用不鏽鋼鋼板及鋼帶》中的材料,常見的如06cr19ni10、022cr17ni12mo2、06cr18ni11ti等常溫力學效能詳見gb24511-2009 表16(p10),它與gb713-2008在力學效能專案上還是有區別的,如gb713-2008中的常溫屈服強度,在gb24511-2009中叫規定非比例延伸強度,而且給出了兩種;gb24511-2009中沒有衝擊功這一項,取而代之的是三種硬度指標。

gb713-2008材料複驗的檢驗專案、取樣數量及試驗方法詳見gb713-2008表4(p6)。檢驗規則詳見第8章(gb713 p6)。取樣位置(含鋼管取樣)按gb/t2975。

這裡有乙個問題,對於不鏽鋼材料,還有另乙個標準,那就是gb/t4237-2007《不鏽鋼熱軋鋼板和鋼帶》,從名稱上就不難看出二者的區別,gb24511-2009是承壓裝置專用的,而gb/t4237-2007不是。儘管二者材料牌號完全一致,但我們不能採用gb/t4237-2007中的材料作為壓力容器用材,更不能以gb/t4237-2007中的各項指標作為材料複驗的依據。就這個問題國家質檢總局曾專門下發通知提出明確要求。

雖然在gb24511-2009頒布前,gb/t4237-2007曾列入壓力容器相關標準,但gb24511-2009頒布後,gb/t4237-2007就不能列入了。主要原因是其一gb/t4237的s、p含量達不到《固規》的要求;其二,gb24511-2009是壓力容器專用標準,國家既然頒布了專用標準,你再使用gb/t4237,就不允許啦。

壓力容器焊接材料的複驗要求

在2009版 固定式壓力容器安全技術 監察規程 以下簡稱 固定式容規 第二十七條和1999版 壓力容器安全技術監察規程 第26條中都對焊接材料的複驗提出了要求,其中2009版 固定式壓力容器安全技術監察規程 2.12 3 條要求 壓力容器製造單位應當建立並嚴格執行焊接材料驗收 複驗 保管 烘乾 發放...

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