【正文】
的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)中認(rèn)識(shí)到,單純追求高強(qiáng)度并不能完全保證容器的安全,因?yàn)殡S著強(qiáng)度的升高,材料的塑性和韌性將隨之變差,導(dǎo)致容器破壞時(shí)呈現(xiàn)災(zāi)難性的脆性破壞.只有在保證基本安全的強(qiáng)度前提下,盡可能提高材料的塑性和韌性(特別是斷裂韌性和夏比V型缺口沖擊值),才能更好地保證容器的安全運(yùn)行,即便是容器破壞時(shí)也能達(dá)到“先漏后破”的狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)外超高壓容器多選用Cr—Ni—Mo或Cr—Ni—Mo—V等低合金高強(qiáng)鋼,這類(lèi)鋼材對(duì)缺陷個(gè)分敏感,微小的缺陷將會(huì)萌生疲勞裂紋,導(dǎo)致疲勞壽命的大幅度下降,因此,超高壓容器用鋼的冶煉要求很?chē)?yán)格,一般要求采用真空脫氣加噴粉、鋼包精煉或電渣重熔等先進(jìn)的冶金技術(shù),以保證鋼的純凈度。這點(diǎn)應(yīng)給予充分的重視,國(guó)內(nèi)曾發(fā)生過(guò)使用不到三年的人造水晶高壓釜,在兩個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生九臺(tái)爆破失效的事故,材料問(wèn)題是事故主要原因之一。特別是在高溫和腐蝕性介質(zhì)條件下應(yīng)注意應(yīng)力腐蝕問(wèn)題。2.關(guān)于鍛件的力學(xué)性能指標(biāo)問(wèn)題本規(guī)程第11條根據(jù)國(guó)內(nèi)、外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料以及國(guó)內(nèi)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了超高壓容器用鋼鍛件的最低性能要求。對(duì)力學(xué)性能試樣的取樣方向規(guī)定為橫向,主要考慮它是筒形超高壓容器中應(yīng)力最大的方向,以它作設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是比較合理的。3.鑒于我國(guó)目前還沒(méi)有制訂出超高壓容器用材的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)部門(mén)制定了專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),已在使用的有:機(jī)電陪重型機(jī)械專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ620 3—89《高壓陪件用合金銅鍛件》和中國(guó)兵器工業(yè)總公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WJNl—92《人造石英晶體高壓釜用合金鋼鍛件》。國(guó)內(nèi)有使用經(jīng)驗(yàn)的材料有22Cr2Ni4MoV、30CrNiMoV、32CrNi 3MoV 33CrNi 3MoV34CrNi 3MoV等。 此外,由國(guó)外引進(jìn)的超高壓容器用材料En25(T)(英國(guó))、HY—l 00(美國(guó))、JSWVMCH(Cr—Mo—V鋼, 日本),Midvale—H eppen( Cr—N1— Mo—V鋼,美國(guó))等,這些材料也都有多年使用經(jīng)驗(yàn). (九)關(guān)于制造單位對(duì)外協(xié)的超高壓容器筒體鍛件復(fù)驗(yàn)問(wèn)題 筒體是超高壓容器關(guān)鍵的主要受壓元件,目前國(guó)內(nèi)超高壓容器制造廠家大多數(shù)由本單位生產(chǎn)其鍛件,也有少數(shù)制造廠家靠外協(xié)提供,為此,為了保證超高壓容器制造質(zhì)量、安全可靠,本規(guī)程規(guī)定制造單位應(yīng)對(duì)外協(xié)的超高壓容器筒體鍛件逐件進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。采用通過(guò)派人到外協(xié)廠和勞動(dòng)部門(mén)駐廠人員共同監(jiān)制等辦法而不做復(fù)驗(yàn)是不妥的。 (十)關(guān)于超高壓容器超聲檢測(cè)驗(yàn)收要求問(wèn)題 國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有超高壓容器無(wú)損檢測(cè)的國(guó)標(biāo)和部標(biāo),國(guó)外也沒(méi)有統(tǒng)一的檢測(cè)方法和驗(yàn)出標(biāo)準(zhǔn)。從查閱國(guó)外引進(jìn)的高壓聚乙烯反應(yīng)器、人造水晶高壓釜超高壓容器的資料來(lái)看,各國(guó)超聲檢測(cè)采用的方法和驗(yàn)收要求均不同,如筒體超聲檢測(cè)單個(gè)缺陷不允許超過(guò)的值分別有φφφ4等,國(guó)內(nèi)各制造廠家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也提出類(lèi)似數(shù)值。鑒于上述情況,結(jié)合國(guó)內(nèi)制造水平,本規(guī)程規(guī)定了超聲檢測(cè)的驗(yàn)收要求。 (十一)關(guān)于超高壓容器筒體加工精度問(wèn)題 從對(duì)國(guó)外引進(jìn)的高壓聚乙烯反應(yīng)器、人造水晶高壓釜筒體的檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看。超高壓容器筒體內(nèi)壁表面粗糙度R a都小于0.8μm,國(guó)內(nèi)制造廠家大多能達(dá)到,國(guó)內(nèi)外圖樣上標(biāo)注的也是此值居多。但考慮到目前國(guó)內(nèi)制造廠家較多,從加工難度和經(jīng)濟(jì)效益出發(fā),希望降低加工精度要求。我們參照日本《超高壓容器圓筒設(shè)計(jì)指針》中的規(guī)定,對(duì)內(nèi)表面精加工原則上要求小于3.2μm。所以,本規(guī)程規(guī)定經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意后可取1.6μm。 (十二)關(guān)于超高壓容器耐壓試驗(yàn)問(wèn)題 超高壓容器制造過(guò)程中,雖對(duì)其材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn),但受檢查方法,儀器設(shè)備和人員水平的局限,不可避免地有材料和制造缺陷存在;因此容器制造完畢后必須進(jìn)行直觀性的耐壓試驗(yàn)其目的是在超設(shè)計(jì)壓力下檢驗(yàn)容器強(qiáng)度,以保證在操作時(shí)有一定的安全裕量,耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)口的值無(wú)統(tǒng)一規(guī)定。如美國(guó)某廠家高壓聚乙烯反應(yīng)器取1.05,英國(guó)某廠家高壓聚乙烯反應(yīng)器取1.15,國(guó)內(nèi)某些制造廠家哆φ250水晶釜取1.18,由φ300水晶釜取1.13,本規(guī)程規(guī)定定取1.10~1.25,要求高的設(shè)計(jì)壓力取低值,低的設(shè)計(jì)壓力取高值,且一般取1.12。因?yàn)棣倘舳既?.25。則耐試驗(yàn)壓力將會(huì)達(dá)到容器設(shè)計(jì);壓力的1.6倍左右,這樣高的試驗(yàn)壓力不僅會(huì)使容器結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位產(chǎn)生或超過(guò)屈服,而且有可能使筒體內(nèi)室也出現(xiàn)屈服,這對(duì)超高壓容器的密封和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是不利的,考慮到這一情況,且又根據(jù)我們對(duì)入臺(tái)超高壓容器的耐壓試驗(yàn)壓力作計(jì)算,反推77在1.12左右,根據(jù)這一數(shù)值,相當(dāng)于常溫下耐壓試驗(yàn)壓力是設(shè)計(jì)壓力的1.4倍左右,這個(gè)試驗(yàn)壓力一般不會(huì)使超高壓容器結(jié)構(gòu)和密封部位產(chǎn)生不利影響,而且能滿足超高壓容器耐壓試驗(yàn)的要求,所以,在一般情況下超高壓容器耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)η值可取1.12。 (十三)關(guān)于耐壓試驗(yàn)后殘余變形問(wèn)題 耐壓試驗(yàn)的壓力小于超高壓容器筒體內(nèi)壁初始屈服壓力,從理論上不發(fā)生殘余變形,因此,耐壓試驗(yàn)后筒體不產(chǎn)生永久殘余變形。本規(guī)程規(guī)定,設(shè)計(jì)有要求時(shí),可測(cè)量容器筒體外徑的殘余變形,其值不超過(guò)0.05mm。如果測(cè)量誤差值超過(guò)0.05mm,則應(yīng)作進(jìn)一步檢查是否存在材料缺陷等因素。誤差值0.05mm與國(guó)外引進(jìn)的超高壓容器的要求值相同。 (十四)關(guān)于超聲檢測(cè)人員資格問(wèn)題 超高壓容器壓力高,壁厚大,一般均采用超聲檢測(cè),由于人為因素多,所以,規(guī)程規(guī)定要有Ⅲ級(jí)或Ⅲ級(jí)及上資格證書(shū)者方能承擔(dān)超聲檢測(cè)工作,并由具有Ⅰ級(jí)資格證書(shū)者復(fù)核后簽發(fā)檢測(cè)報(bào)告。至于復(fù)核數(shù)量則未作規(guī)定,由各單位根據(jù)超聲人員檢測(cè)水平自行確定。 (十五)關(guān)于超高壓容器檢驗(yàn)后的安全狀狀等級(jí)問(wèn)題。 規(guī)程征求意見(jiàn)稿中將超高壓容器的安全狀況等級(jí)分為二級(jí),即繼續(xù)使用和判廢。根據(jù)各地返回意見(jiàn)改為三級(jí)即增加監(jiān)控使用一級(jí),主要考慮過(guò)去國(guó)內(nèi)的學(xué)慣作法,對(duì)一些內(nèi)部存在非線性的超標(biāo)缺陷或其他特殊情況,不致于危及安全操作的容器可采用監(jiān)控使用這一級(jí)。 四、主要參考文獻(xiàn)〔1〕壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程,國(guó)家勞動(dòng)部,l 990.5。〔2〕日本高壓力技術(shù)協(xié)會(huì), (高家駒譯),超高壓圓筒容器設(shè)計(jì)指針,HPLS—C—l0 3-l 980,化工部設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站出版,1983〔3〕日本高壓力技術(shù)協(xié)會(huì),超高壓力筒容器的設(shè)計(jì)指針,HPLS—C—103—l989?!?〕]Manning,W,R,D.,The Overstrain of Tubes by Internal pressure,Engineering l59(1945) P.101,〔5〕Faupel,J.H.,The Bursting Pressure of Cylibrical and Spherieal Vessels,Trans.ASME,l 956,78,PPl03l—1064.〔6〕Z ai—Sheng Huang,The Strength of VeryThick Cytinders,JCPVT5論文集,V01.1,P.167,l 984.〔7〕黃載生,超高壓容器及管道的級(jí)限強(qiáng)度,浙江大學(xué)學(xué)報(bào),V01.18,No.1,l984?!?〕高家駒主編,超高壓容器指導(dǎo)性技術(shù)文件,CPVI —20l—l 985(無(wú)錫會(huì)議初審?fù)ㄟ^(guò))?!?〕陳國(guó)理等,超高壓容器的安全性問(wèn)題,鍋爐壓力容器安全技術(shù),,1989?!?0〕邵國(guó)華主編,超高壓容器設(shè)計(jì),上海科學(xué)技術(shù)出版社,l 983?!?1〕GBl50一89《鋼制壓力容器》?!?2〕Nishihara,M.,Yamaguchi,Y.a(chǎn)nd hattori,S.,F(xiàn)atigue Strength of ThickWalled Very High Pressure Cylinders Composed High Str engthSteelsICPVT3,P.723?!?3〕Mraz,G.J.,Development of Design Criterin for a High Pressnre Vessel Construction Code,ASME Journal of Pressure Vessel Technology,Vol.109,P.256,1987.〔14〕Sir H. 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