張淑君

（宜興市三木化工裝備有限公司，宜興 214258）

淺析壓力容器制造過(guò)程中的材料代用

張淑君

（宜興市三木化工裝備有限公司，宜興 214258）

制造壓力容器時(shí)，由于某種材料的短缺問(wèn)題，需要進(jìn)行材料代用。材料代用要注重把握以厚代薄、以高代低的原則，切實(shí)保證材料代用不對(duì)壓力容器整體產(chǎn)生較大影響，保證壓力容器整體性能的穩(wěn)定。基于此，主要對(duì)壓力容器制造過(guò)程中的材料代用問(wèn)題進(jìn)行研究，主要分析了材料代用的基本原則、基本程序，并對(duì)材料代用過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行闡述，以期能為壓力容器制造過(guò)程中的材料待用問(wèn)題提供參考和建議。

壓力容器 制造 材料代用

壓力容器在制造過(guò)程中，如何進(jìn)行材料選擇，關(guān)系到壓力容器設(shè)計(jì)與制造兩大方面的問(wèn)題。如果在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于材料選擇不當(dāng)，將很難保證壓力容器的制造質(zhì)量，從而為壓力容器在實(shí)際使用時(shí)埋下較大安全隱患。本文的研究，以本人在公司工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，闡述在制造容器過(guò)程中，如何對(duì)庫(kù)存材料進(jìn)行代用，保證設(shè)備制造環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，并保證壓力容器生產(chǎn)的可靠性。本文對(duì)容器制造過(guò)程中材料代用問(wèn)題的研究，將考慮到材料代用對(duì)實(shí)際制造生產(chǎn)的影響，注重材料代用的原則和程序，切實(shí)保證材料代用符合壓力容器生產(chǎn)的實(shí)際需要。

1 壓力容器制造過(guò)程中材料代用應(yīng)遵循的基本原則

關(guān)于壓力容器制造過(guò)程中材料代用應(yīng)遵循的基本原則，在《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《固容規(guī)》”）中有明確規(guī)定?！豆倘菀?guī)》中提出：“壓力容器制造或者現(xiàn)場(chǎng)組焊單位對(duì)主要受壓元件的材料代用，應(yīng)當(dāng)事先取得原設(shè)計(jì)單位的書(shū)面批準(zhǔn)，并且在竣工圖上做詳細(xì)記錄。”材料代用時(shí)，要保證代用材料的性能和質(zhì)量與被代用材料相差不多，且性能要略?xún)?yōu)于被代用材料，若不符合這一要求，需要加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，判定代用材料是否符合實(shí)際生產(chǎn)需求。

1.1 以厚代薄的原則

壓力容器制造時(shí)，若是材料性能相同或相似性極大，可以用鋼號(hào)較厚的材料代替鋼號(hào)較薄的材料。采取這種代用方式，由于鋼號(hào)較厚，可能會(huì)出現(xiàn)連接處的結(jié)構(gòu)變化問(wèn)題，針對(duì)這一點(diǎn)，要注重焊接工藝的有效應(yīng)用，避免因?yàn)殇撎?hào)結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致焊接存在質(zhì)量問(wèn)題。以厚代薄時(shí)，需要獲得設(shè)計(jì)單位的書(shū)面證明，確保以厚代薄能保證壓力容器制造不存在質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)壓力容器整體性能也不會(huì)造成太大影響。只有這樣，才能進(jìn)行以厚代薄的材料代用。

1.2 以高代低的原則

以高代低的原則，其內(nèi)容是指利用性能較高的壓力容器制造材料代替性能較低的壓力容器制造材料。這種代用方式，可以更好地提升壓力容器整體性能，使壓力容器在實(shí)際使用中，能保證性能穩(wěn)定和可靠。但采取這種方式時(shí)，要考慮壓力容器生產(chǎn)的實(shí)際情況和應(yīng)用情況，性能較高的材料具有較高成本，必須有針對(duì)性地進(jìn)行材料代用，才能更好地保證壓力容器生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，壓力容器以高代低原則應(yīng)用時(shí)，同樣需要設(shè)計(jì)部門(mén)的書(shū)面批準(zhǔn)，避免因?yàn)椴牧洗?，引發(fā)壓力容器生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題[1]。

2 壓力容器材料代用的基本程序

壓力容器材料代用并不是簡(jiǎn)單的材料替代，是針對(duì)生產(chǎn)的實(shí)際情況，做出的一種有效改變，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必須注重把握以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

第一，材料代用必須由原來(lái)設(shè)計(jì)單位提供材料的型號(hào)、規(guī)格及技術(shù)條件等重要信息，保證材料在使用過(guò)程中，能更好地滿(mǎn)足于實(shí)際制造需要。同時(shí)，制造主管部門(mén)要對(duì)原設(shè)計(jì)單位提供的材料信息進(jìn)行審核，確保其在壓力容器制造中不會(huì)產(chǎn)生不良影響，然后再進(jìn)行材料代用。

第二，主管部門(mén)審核完成后，需要將材料代用申請(qǐng)單進(jìn)行回郵，由原來(lái)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行審核，并需要進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，只有原設(shè)計(jì)單位允許進(jìn)行材料代用，才可以執(zhí)行材料代用，否則，將不允許進(jìn)行材料代用。

第三，當(dāng)壓力容器制造完成后，在出廠質(zhì)量證明書(shū)中，要對(duì)材料代用部門(mén)進(jìn)行明確地標(biāo)識(shí)，詳細(xì)記錄材料代用的具體情況，并且要對(duì)材料代用情況進(jìn)行記錄備案[2]。

3 壓力容器制造中材料代用需要注意的問(wèn)題

材料代用會(huì)在很大程度上影響壓力容器的制造工藝，若在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不對(duì)這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行有效把握，壓力容器竣工后，可能會(huì)對(duì)容器性能產(chǎn)生極大影響。對(duì)此，壓力容器制造中材料代用，必須注意以下問(wèn)題[3]。

第一，以厚代薄時(shí)，厚板會(huì)引發(fā)連接處的結(jié)構(gòu)變化。例如，厚板與薄板連接，接口處的厚度不一，需要進(jìn)行削邊處理，使接口處能進(jìn)行牢靠的焊接，保證焊接接口的穩(wěn)定性和可靠性。第二，板厚增加后，可能導(dǎo)致材料應(yīng)力下降，進(jìn)而影響容器強(qiáng)度不足，在進(jìn)行以厚代薄時(shí)，需要進(jìn)行必要的強(qiáng)度檢驗(yàn)，確保壓力容器整體性能的穩(wěn)定。第三，以厚代薄過(guò)程中，換熱器的溫差應(yīng)力將會(huì)出現(xiàn)明顯變化，加大溫差應(yīng)力，容易出現(xiàn)力系不平衡的現(xiàn)象。在對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行處理的過(guò)程中，需要重新設(shè)計(jì)和計(jì)算。第四，小直徑換熱器采用無(wú)縫管時(shí)，以厚代薄的材料代用，要減小折流板外徑，且外徑減小量要符合壓力容器制造規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第五，增厚開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板應(yīng)用時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)板的厚度要控制在一定范圍內(nèi)，避免補(bǔ)強(qiáng)板四周的應(yīng)力過(guò)于集中，導(dǎo)致壓力容器在使用過(guò)程中，焊腳部位出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。第六，采取以厚代薄的材料代用方式，還可能導(dǎo)致部件間的厚度差較大，影響射線探傷質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)探傷失敗的后果，影響壓力容器性能。因此，需要對(duì)射線探傷進(jìn)行仔細(xì)檢驗(yàn)，保證其質(zhì)量。第七，低合金鋼的強(qiáng)度及可焊性問(wèn)題，極大程度上影響了壓力容器制造環(huán)節(jié)，在進(jìn)行材料代用時(shí)，要充分考慮焊接工藝的參數(shù)設(shè)置，且根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)熱處理要求進(jìn)行有效改善。同時(shí)，由于兩種材料在腐蝕性能上存在一定的差異，低合金鋼和碳素鋼代用時(shí)，不允許以高代低[4]。第八，材料代用以高代低的原則，導(dǎo)致材料性能本身發(fā)生較大變化，這樣一來(lái)，傳統(tǒng)的焊接模式將發(fā)生較大變化。同時(shí)，材料性能提升，焊接工作的難度也將加大。第九，材料代用時(shí)，設(shè)計(jì)及制造過(guò)程必須把握熱處理狀態(tài)，并對(duì)焊接進(jìn)行試板，保證材料性能穩(wěn)定。第十，壓力容器制造過(guò)程中，若是采用以高代低的材料代用方式，還要考慮是否會(huì)對(duì)壓力容器整體性能的影響，避免材料代用對(duì)壓力容器產(chǎn)品類(lèi)別產(chǎn)生較大的影響。第十一，壓力容器的鍛件綜合性能明顯高于板材，設(shè)備法蘭通常應(yīng)采用鍛件，這樣一來(lái)，就需要考慮材質(zhì)問(wèn)題，且對(duì)同溫度下材料代用后，應(yīng)力不同對(duì)壓力容器整體性能會(huì)產(chǎn)生何種影響。對(duì)此，在進(jìn)行材料代用時(shí)，必須在考慮原設(shè)計(jì)情況下，材料代用對(duì)應(yīng)力的影響[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)壓力容器制造過(guò)程中材料代用問(wèn)題的研究和分析，以材料代用原則作為課題研究的相關(guān)依據(jù)，分析了材料代用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，避免材料代用影響壓力容器整體性能和質(zhì)量。因此，在實(shí)際制造過(guò)程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行材料代用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照材料代用基本程序進(jìn)行材料代用。

[1]侯靜，張紅軍.淺析壓力容器制造過(guò)程中的材料代用[J].廣東化工，2013，（8）：153，163.

[2]孫悅.壓力容器設(shè)計(jì)制造材料代用問(wèn)題探討[J].科技與企業(yè)，2014，（21）：186.

[3]張紅軍.淺析壓力容器制造過(guò)程中的材料代用[J].科技與企業(yè)，2015，（4）：236.

[4]岳濤.簡(jiǎn)析材料代用在壓力容器制造中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（3）：129.

[5]郭優(yōu).淺談壓力容器制造過(guò)程中的材料監(jiān)檢[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，（10）：30-32.

Analysis of the Material Substitution in the Manufacturing Process of Pressure Vessel

ZHANG Shujun
(Yixing sanmu chemical equipment co., LTD, Yixing 214258)

Pressure ves sels manufacturing, due to s ome material shortage, need to be material substitute. Material substitution should pay attention to grasp with thick and thin, with the principle of high an d low, to ensure material s ubstitute not overall larger impact of pressure ves sel, ensure the stability of the overall performance of pressure vessel. In this paper, the pressure vessel manufacturing materials subst itute problem in the process of research, mainly analyz es the bas ic principles of material substitution, basic procedure, and the possible problems in the process of material to s ubstitute the related elaboration, hope this research can for pressure vessel in the process of manufacturing materials to provide some reference and Suggestions with the question.

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