壓力容器制造中材料代用的討論

車 達(dá)

（中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林吉林 132002）

壓力容器制造中材料代用的討論

車 達(dá)

（中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林吉林 132002）

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，各種易燃易爆物質(zhì)的數(shù)量逐漸增多，壓力容器的制造也盛行起來(lái)。但是由于壓力容器的制造受到各種因素的影響與制約，導(dǎo)致材料代用的情況成為一種極為普遍的現(xiàn)象。從了解材料代用的具體規(guī)定入手，分別從材料代用的以優(yōu)代劣以及以厚代薄兩個(gè)方面進(jìn)行分析，以促進(jìn)壓力容器制造中材料代用水平的提高。

壓力容器；材料代用；以優(yōu)代劣；以厚代薄

壓力容器制造材料的選用是十分嚴(yán)格的，因?yàn)椴牧腺|(zhì)量不僅關(guān)系著壓力容器的使用效果，還關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在壓力容器的制造過程中對(duì)于材料的管理流程一定要嚴(yán)格遵守，要根據(jù)各自制造情況的不同來(lái)選擇合適的制造材料，進(jìn)而有利于壓力容器的制造質(zhì)量與水平的提高。

1 材料代用的具體規(guī)定

在壓力容器的制造過程中，由于其本身對(duì)于材料的選擇以及技術(shù)性要求都比較高，造成了壓力容器的制造過程及采購(gòu)材料過程中存在著很多的問題，由此材料代用開始逐漸流行起來(lái)，并取得了較好的成效。根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，我們可以知道，在選擇壓力容器的代用材料時(shí)，不僅要求代用材料與原來(lái)的材料在外形等物理方面的性質(zhì)相似，而且要求代用材料在化學(xué)方面的性質(zhì)與原材料的相似程度也不能超出規(guī)定的要求。

與此同時(shí)，在采用代用材料制造容器的過程中，相關(guān)工作人員還需要注意兩個(gè)方面的內(nèi)容。一方面，材料代用需要遵循的原則，一定要保證代用材料質(zhì)量與規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)等方面的要求能夠達(dá)標(biāo)。同時(shí)在技術(shù)方面要求代用材料的技術(shù)水平一定不能低于被代用材料，這樣才能保證制造成品的質(zhì)量得到保證。另一方面，代用材料需要遵守三個(gè)相應(yīng)的手續(xù)要求。第一，代用材料的質(zhì)量能否過關(guān)以及投入使用，需要相關(guān)部門的批復(fù)。第二，在代用材料投入使用之前，一定要獲得原來(lái)的設(shè)計(jì)單位的準(zhǔn)許。第三，壓力容器在制造完成出廠之前，一定要對(duì)其規(guī)格以及各個(gè)環(huán)節(jié)的程序進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，從而為壓力容器的質(zhì)量提供必要的保證。

2 以優(yōu)代劣

在代用材料的使用過程中，會(huì)出現(xiàn)材料的“優(yōu)”與“劣”的情況。但是需要注意的是，在我們判斷代用材料的質(zhì)量是優(yōu)或者是劣時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)具體問題具體分析。為了更好地了解代用材料的優(yōu)與劣的問題，本文將主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行具體的介紹。

1）在選擇代用材料時(shí)，一定要綜合考慮各方面的因素，以免壓力容器損壞而造成安全隱患。比如當(dāng)在濕硫酸銅的環(huán)境下，壓力容器又存在腐蝕開裂的風(fēng)險(xiǎn)的情況下，如果將Q245R系列的鋼材用Q345R等低合金鋼代用難免會(huì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。因此，當(dāng)這種“以優(yōu)代劣”的情況出現(xiàn)時(shí)，在理論上就應(yīng)該不被接受或者不被允許。

2）在壓力容器的制作過程中，它對(duì)于容器材料的強(qiáng)度以及力學(xué)方面的其他特征的要求都十分嚴(yán)格。而且在其制作過程中，工作人員經(jīng)常會(huì)采用碳素鋼而非低合金鋼。我們知道，低合金鋼在機(jī)械能方面的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比碳素鋼的性能高的多，但是之所以沒有采用碳素鋼制作壓力容器，最重要的原因是低合金鋼的機(jī)械能越高，它本身的冷加工性和可焊性就越低，所以如果此種材料來(lái)制作容器，難免發(fā)生安全隱患。

3）一般來(lái)說，超低碳不銹鋼的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通不銹鋼，它不僅價(jià)格便宜而且其耐腐蝕性是極強(qiáng)的。但是超低碳不銹鋼之所以在壓力容器制作過程中不被使用，則是因?yàn)樗母邷責(zé)釓?qiáng)性較低，所以材料代用會(huì)選擇普通不銹鋼而非超低碳不銹鋼。在此過程中值得我們注意的是，當(dāng)我們想要增強(qiáng)材料的抗腐蝕性，就要相應(yīng)地降低普通不銹鋼中碳的含量，而要增強(qiáng)材料的高溫性，就要降低碳的含量，這樣一來(lái)就顯得材料中碳的含量的控制比較困難，所以一定要采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)合理控制材料中碳的含量，進(jìn)而提高壓力容器的質(zhì)量。

3 以厚代薄

在壓力容器制作過程中，“以厚代薄”是在材料代用中提高壓力容器質(zhì)量的重要措施。但是我們還是應(yīng)該注意以下幾方面的問題。首先，在對(duì)容器的一些部分采取“以厚代薄”的措施的話，就會(huì)造成容器的不均衡性，這樣就會(huì)使不均衡的部分出現(xiàn)斷裂等問題，進(jìn)而影響著容器本身的質(zhì)量。其次，在利用厚板代替薄板時(shí)，我們需要極其注意由此導(dǎo)致的容器整體結(jié)構(gòu)的變化，所以一定要對(duì)已經(jīng)采取“以厚代薄”的部分進(jìn)行削邊處理，來(lái)保證容器整體結(jié)構(gòu)的平衡性與合理性。第三，如在容器表層進(jìn)行“以厚代薄”，難免使容器的厚度增加，從而影響容器本身的傳熱能力，所以在此過程中，一定要注重工藝流程來(lái)使容器的質(zhì)量得到保證。

4 其他注意事項(xiàng)

在實(shí)際的材料代用過程中，首先一定要根據(jù)實(shí)際的材料狀況，對(duì)焊接的工藝進(jìn)行相應(yīng)的修改。其次，在采用高級(jí)材料來(lái)代替低級(jí)材料的驗(yàn)收過程中，工作人員可以只對(duì)低級(jí)材料進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的衡量進(jìn)行驗(yàn)收，無(wú)需在用驗(yàn)收高級(jí)材料的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量低級(jí)的材料。最后，我們?cè)谶M(jìn)行材料代用的過程中，雖然兩種材料的性能比較接近，但是畢竟是兩種不同的材料，所以難免會(huì)存在本質(zhì)上的差別。因此，材料的低溫韌度儲(chǔ)備的標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，這時(shí)工作人員就要按照相應(yīng)的規(guī)定來(lái)嚴(yán)格執(zhí)行，盡可能地將變化程度降到最低。除此之外，值得我們注意的是，容器作為一種技術(shù)性比較高的設(shè)備，它在采用“以厚代薄”的材料代用方式時(shí)，其相應(yīng)部位的厚度增加，一定會(huì)給容器造成影響。因此在必要的時(shí)候工作人員一定要對(duì)其加厚的部位進(jìn)行超聲波檢測(cè)，從而盡可能地保證容器本身的性質(zhì)以及質(zhì)量不會(huì)受到影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過上文的分析可知，材料代用已經(jīng)成為容器制作中材料選用的主要方式。但是值得注意的是在材料代用的過程中，我們一定要注重材料本身的特點(diǎn)、性能以及環(huán)境的影響，從而使“以優(yōu)代劣”以及“以厚代薄”過程中出現(xiàn)的問題能夠得到有效的解決，進(jìn)而促進(jìn)壓力容器質(zhì)量的提高。

［1］ 張淑君.淺析壓力容器制造過程中的材料代用［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2015，（6）.

圖2 半自動(dòng)化控制流程

1）離子交換柱之間的關(guān)系說明；每根離子交換柱都是重復(fù)同一個(gè)單元操作，且進(jìn)料、出料的順序及吸附或洗脫時(shí)間都相同，首先是a交換柱進(jìn)物料A，然后b、c交換柱也依次進(jìn)物料A，相隔時(shí)間根據(jù)物料流速定，當(dāng)最后一個(gè)離子交換柱進(jìn)完物料A后手動(dòng)停止物料A打料泵；物料C及物料B泵也是在最后一個(gè)離子交換柱進(jìn)完相關(guān)料液后手動(dòng)關(guān)泵；待下一輪離子交換柱進(jìn)料時(shí)重復(fù)單元操作。

注：只有離子交換柱a的流量計(jì)與閥門聯(lián)鎖控制，其余的離子交換柱不與泵做聯(lián)鎖控制。

2）進(jìn)料系統(tǒng)說明：開始生產(chǎn)時(shí)手動(dòng)開啟FV2a及泵Pa，當(dāng)流量計(jì)FV2a累計(jì)到xxxL時(shí)開啟閥門FV1a，及泵Pc，關(guān)閉閥門FV102a；FI-3a累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-1a，開啟閥門FV-3a，開啟泵Pb；FI-5a累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-3a。

3）出料系統(tǒng)說明：開始生產(chǎn)時(shí)手動(dòng)開啟FV101a，當(dāng)CI1a到xxus/m時(shí)，開啟HV2a關(guān)閉HV1a，當(dāng)流量計(jì)累積到xxxL時(shí)關(guān)閉HV2a，開啟HV1a，待排污結(jié)束手動(dòng)關(guān)閉HV1a。

4）離子交換柱聯(lián)鎖控制補(bǔ)充說明離子柱a：

信號(hào)I-1：FI-4a累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-2a，開啟閥門FV-1a，開啟泵Pa；

信號(hào)I-2：FI-3a累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-1a，開啟閥門FV-3a，開啟泵Pb；

信號(hào)I-3：FI-5a累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-3a；

信號(hào)I-4：CI-1a到xxxus/cm時(shí)開啟閥門HV-2a，關(guān)閉閥門HV-1a；

信號(hào)I-5：FQ-6a到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門HV-2a，開啟閥門HV-1a。

5）離子交換組柱聯(lián)鎖控制補(bǔ)充說明以離子柱b為例，離子柱c同離子柱b：

信號(hào)I-1：FI-4b累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-2b，開啟閥門FV-1b；

信號(hào)I-2：FI-3b累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-1b，開啟閥門FV-3b；

信號(hào)I-3：FI-5b累計(jì)到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門FV-3b；

信號(hào)I-4：CI-1b到140us/cm時(shí)開啟閥門HV-2b，關(guān)閉閥門HV-1b；

信號(hào)I-5：FQ-6b到xxxL時(shí)關(guān)閉閥門HV-2b，開啟閥門HV-1b。

4 結(jié)論

上述的研究及論證該表明，系統(tǒng)可以完成離子柱的連續(xù)化生產(chǎn)，并已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，建設(shè)方反映效果很好，設(shè)備、儀表運(yùn)行穩(wěn)定，很大程度改善了原有手動(dòng)操作頻繁、失誤率高、產(chǎn)品質(zhì)量有波動(dòng)的情況。

參考文獻(xiàn)

［1］ HGT20507—2000.自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定［S］.

［2］ HGT21581—2010.自控安裝圖冊(cè)［S］.

［3］ 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下冊(cè)）.

Discussion of Pressure Vessel Manufacture of Material Substitution

Che Da

With the social development and progress，the number of various flammable and explosive substances began to increase，pressure vessels have begun to fl ourish.However，due to the fabrication of pressure vessels subject to various factors and constraints，resulting in the case of material substitution has become a very common phenomenon.Therefore，this article through the understanding of the specifi c provisions of the material substitution，respectively，on behalf of the inferior and superior to the thickgeneration thin analyzed from two aspects of material substitution in order to promote the manufacture of pressure vessels to improve the level of material substitution.

pressure vessel；material substitution；gifted substituting inferior；-generation thin to thick

TH49

A

1003-6490（2016）07-0072-02

2016-07-06

車達(dá)（1982—），女，滿族，吉林吉林人，工程師，主要研究方向?yàn)榛ぴO(shè)備。