鋼制壓力容器設(shè)計中的焊接接頭系數(shù)運用

周炎

哈電集團（秦皇島）重型裝備有限公司 河北秦皇島 066206

在進行焊接的街頭系數(shù)的含義的確定的時候，首先要對鋼制壓力容器進行焊接接頭系數(shù)的了解。鋼制壓力容器采用的焊接接頭的系數(shù)，如同容器設(shè)計的壓力一樣，在進行設(shè)計的時候，要將系數(shù)進行相應(yīng)的計算，例如焊接的課題和受壓元件的計算厚度公式等，對于焊接的接頭系數(shù)的要求，需要對接頭進行相應(yīng)的設(shè)計，在接頭形式和無損檢測的長度比例和合格等級前提進行些許應(yīng)力的設(shè)置，對應(yīng)課題和受壓元件材料，在設(shè)計的溫度下進行相應(yīng)的應(yīng)力比值的衡量。最終在設(shè)計要求下獲得同腔課題的長度比例和合格等級的應(yīng)力值。

1 焊接接頭系數(shù)規(guī)定

采用焊接的無損監(jiān)測的方式，對A、B類的接頭進行射線或者超聲監(jiān)測，對于C、D結(jié)構(gòu)進行角接結(jié)構(gòu)的設(shè)置，根據(jù)規(guī)則進行強度計算，得到了受壓元件的計算數(shù)值。用于壓力容器的相應(yīng)的焊接接頭系數(shù)的選取。在進行壓力容器受壓元件的設(shè)計和計算的時候，將對應(yīng)的接頭進行結(jié)構(gòu)尺寸的考量，滿足焊接接頭的強度要求的前提下，盡量不使用焊接接頭系數(shù)。

2 焊接接頭系數(shù)的規(guī)定

焊接接頭系數(shù)的規(guī)定，根據(jù)壓力容器受壓元件的對接接頭的焊縫式或者長度比例，進行無損探測的方法，確定焊接的接頭系數(shù)。對于焊接接頭的系數(shù)進行選取。首先，根據(jù)對接接頭的焊縫形式，確定了無縫檢測長度，焊接接頭系數(shù)規(guī)定如下，相當(dāng)于雙面焊的全漢對接接頭盒，雙面橫對接接頭，采用全部無損檢測，取值為1.0，單面焊對接接頭，取值為0.9，局部無損檢測取值為0.85，局部無損檢測取值為0.8，全部無損檢測取值為0.9。焊接接頭系數(shù)按照相應(yīng)的引用標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)定，其他金屬材料采用分析法計算，進行采用開口補強的方式，全部射線和超聲檢測符合下列條件即可按照設(shè)定文件規(guī)定方法[2]。

3 焊接接頭系數(shù)運用案例分析

對焊接頭分為AB類分類，進行超聲檢測和全部涉嫌的檢測。設(shè)計壓力大于等于1.6mt，A地采用第三類容器，進行氣液組合耐壓實驗，容器上采用氣壓只進行設(shè)定焊接的接頭系數(shù)，取一點龍，使用后進行內(nèi)部檢測，容器的素質(zhì)盛裝毒性為高度危害介質(zhì)和極度危害介質(zhì)的時候，對于設(shè)定溫度要進行處理。例如零下40度或者焊接接頭厚度大于25毫米的低溫容器，應(yīng)該進行設(shè)計。溫度值的設(shè)計，奧氏體型不銹鋼，配套鍛件的焊接接頭厚度應(yīng)該大于30毫米，而被套斷盡的焊接接頭厚度應(yīng)該大于20毫米。

在封頭與筒體計算中，借助接頭系數(shù)來解釋說明焊接接頭的質(zhì)量與無焊縫的原材料質(zhì)量的接近程度。對焊接接頭不做進一步的無損檢測的情況下，由于氣孔、夾渣和其它缺陷的存在，通常認(rèn)為焊接接頭比母材質(zhì)量要差，此時導(dǎo)致筒體計算厚度以及焊接量的增加。

在某些設(shè)計條件比如致死介質(zhì)下，規(guī)范要求100%RT。但是，當(dāng)對射線不做要求時，設(shè)計人員可以借助增加射線探傷比例來增加接頭系數(shù)，進而達到降低材料的使用厚度的目的。作為設(shè)計人員要通過權(quán)衡原材料、焊接費用與探傷檢驗費用，以此達到經(jīng)濟可行的目的[3]。

無縫封頭的接頭系數(shù)由1.0降低為0.85。這是因為與無縫封頭連接的筒體環(huán)縫沒有按UW-12(d)來檢驗，上圖中的封頭焊縫H其實是假想的焊縫。

筒體環(huán)向應(yīng)力主導(dǎo)筒體的計算，因此對縱縫進行Spot RT可以提高接頭系數(shù)，降低板材計算厚度。

當(dāng)要求進行Spot RT時，相同類型的焊縫以每50英尺作為檢驗基礎(chǔ)。此時縱縫接頭系數(shù)由0.7提高到了0.85。

根據(jù)UW-12(d)的條款要求，假想的封頭焊縫的接頭系數(shù)保持0.85不變。

RT-3 增加了對容器縱、環(huán)縫Spot RT的要求。由于縱縫接頭系數(shù)控制筒體計算厚度，并且RT-4 Option 1已經(jīng)增加縱縫接頭系數(shù)到0.85，因此環(huán)縫接頭系數(shù)不增加。

根據(jù) UW-12(d) 的條款要求，假想的封頭焊縫的接頭系數(shù)保持0.85不變。

RT-4 Option 2 類似于 RT-2，但是利用額外的 Spot RT來提高筒體環(huán)縫的接頭系數(shù)。RT-4 Option 2操作下的成本要高于RT-2，但是兩種情況下材料厚度一樣—環(huán)縫不主導(dǎo)筒體計算厚度。

滿足 UW-12(d) 的要求，筒體縱縫和封頭假想焊縫的接頭系數(shù)都為1.0。

在ASME標(biāo)準(zhǔn)中按接頭所在位置將焊接接頭分為A、B、C、D四類，這與國標(biāo)的分類一致。焊接接頭分類原則如下：

A類：圓筒、錐殼的縱向和螺旋形接頭，球殼、成型封頭或平板(包括矩形截面容器各側(cè)板)上任意方向的拼接接頭，連接球殼和圓筒等殼體的環(huán)向接頭。

B類：殼體或變徑段上的環(huán)向接頭，連接各成型封頭(球殼除外)至殼體的環(huán)向接頭（根據(jù)半頂角α是否小于30°而屬對接或角接接頭， 但都屬B類)[4]。

C類：連接法蘭、管板或平蓋至殼體的接頭，連接矩形截面容器各側(cè)板的接頭，可以是對接或角接（有一件涉及平板時）(矩形容器各側(cè)板視為殼體)。

D類：連接接管與殼體或矩形截面容器側(cè)板的接頭，可以是對接或角接(都是殼體或矩形截面容器

公稱厚度超過38mm的所有對接焊縫，按表UW-12中(a)欄(即全部檢測)選用焊接接頭系數(shù)的A類和D類對接焊縫，氣壓試驗容器圍繞開孔的全部焊縫，所有連接焊縫(應(yīng)理解為包括對接和角接)，包括非受壓件與受壓件的連接焊縫，其角焊縫厚度大于6mm時，其全長應(yīng)予檢測 (當(dāng)為角焊縫時則為全部磁粉或液體滲透檢測)(UW-50)。

抽樣射線檢測：除UW-11(a)(5)(b)要求者外，按表UW-12中(b)欄(即抽樣檢測)選用焊接接頭系數(shù)的A類和D類對接焊縫(每一容器中每15m或其余不足15m者作一處檢測)，由AI選定(UW-52)，是有助于焊接質(zhì)量控制的手段。

不作射線檢測：僅按外壓設(shè)計或按表UW-12中(c)欄(即不作檢測)選用焊接接頭系數(shù)的A類和D類對接焊縫。

4 結(jié)語

綜上所述，進行鋼制壓力容器的設(shè)計，要求焊機的街頭系數(shù)要達到確定因素，方能實現(xiàn)設(shè)計和檢驗的條件，這樣才能正確取值，并且確保設(shè)備的安全性和經(jīng)濟性。