壓力容器材料代用應注意的問題

2021-03-04 09:35:58 字數 1484 閱讀 9920

2.鎮靜鋼與沸騰鋼

鎮靜鋼在許多方面的效能都優於沸騰鋼,但是當用於製造搪玻璃容器時,其搪瓷效果反而比鎮靜鋼好。

3.不鏽鋼與低合金鋼

不鏽鋼也有其耐蝕性能不如碳素鋼和低合金鋼的場合,如含ci-介質的工況。

4.超低碳不鏽鋼與普通不鏽鋼

超低碳不鏽鋼的**和耐腐蝕性能優於普通不鏽鋼,但其高溫熱強性卻不如普通不鏽鋼,碳在奧氏體不鏽鋼中具有兩重性。從耐腐蝕性來說,需要降低含碳量;但從耐高溫效能來說則需要適當提高含碳量。此類代用要特別注意裝置的設計溫度,必要時需重新進行計算。

5.鍛件與板材

鍛件的綜合性能優於板材,但同一材質,同一厚度,同一溫度下板材的許用應力略高於鍛件。所以換熱器管板如用鍛件代用板材時,需要重新校核厚度。

6.其它

對於膨脹節、爆破片和撓性管板這類零件,以優代劣應按代用材料重新計算;對其厚度適當減薄,否則將有可能導致這些元件及相鄰部位失效。

三、「以厚代薄」問題

「以厚代薄」往往使殼體的受力由平面應力狀態向平面應變狀態轉變,對容器的受力狀態有害而無利,厚壁容器更容易產生三向拉應力的平面應變脆性斷裂。

1.對於原設計中筒體與封頭之間為等厚度焊接的容器,如對容器殼體個別部件進行「以厚代薄」時,勢必增加容器殼體的幾何不連續程度引起應力集中,使連線部位的區域性應力增大,對有應力腐蝕傾向的容器有很大危害,對於受交變載荷的容器,則有可能引起疲勞裂紋甚至疲勞斷裂。如加厚的封頭與筒體的連線,往往都必須對封頭進行外削邊處理,焊接結構也可能變化。

2.容器殼體整體上的以厚代薄,雖然不會使筒體與封頭連線部位的區域性應力增加,但是仍會造成以下幾種不利影響:①殼體厚度增大後,原設計選用的焊接方式、探傷方法等可能相應發生變化;②殼體增厚會增加容器的重量,將對容器的支座和基礎不利;③對於殼體兼作傳熱部件的容器,增加殼體厚度會影響換熱容器的傳熱效果。

3.鋼板許用應力與其厚度密切相關,從《壓力容器》中可見,鋼材隨板厚的增加其許用應力呈下降趨勢,如16mnr在20℃~150℃下板厚從16mm增加到18mm時,許用應力由170mpa下降到163mpa;因此以厚代薄有可能導致強度不足,當處於這些臨界狀況下的以厚代薄時,必須對強度進行驗算。

4.對於膨脹節、波紋管、撓性薄管板和薄管板等元件,原則上不應以厚代薄,因為隨著元件的加厚,其剛性相應增大,從而削弱了補償變形效果。

5.換熱器主要元件的以厚代薄會造成原本平衡的力系不平衡,需重新進行設計計算。

四、代用需注意的其他問題

高階材料代用低階材料時,其試驗與驗收仍應按低階材料執行,而無需再提高驗收要求;材料不同其低溫韌度儲備也不同,相應的最低水壓試驗溫度將可能有所變化;板材加厚超過了規定的冷卷厚度時,必須對筒體做消除應力熱處理。達到一定厚度時還需超聲探傷,必要時還應適當提高水壓試驗壓力。

五、結論

壓力容器材料代用時,強度或厚度的提高不一定就好。應具體問題具體分析,但無論是何種型別的材料代用,本質上都是壓力容器設計方案的變更,都要引起足夠的重視。

參考文獻:

[1] gb150-2011《壓力容器》

[2] tsg r0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》

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