【正文】 〔33〕〔日〕K，Chiba，T， Iwadate，J . Watanabie H．Takeda，高壓聚乙烯反應(yīng)器的安全分析，1CFΛT一4論文選，化學(xué)工業(yè)出版社，1983.〔34〕Smolem，A．Proposed Rules for General Repuiremente SectionⅧ， DiVision 3， ASME PVP Conference，1993． 五、編寫組 黃載生、鄭律洋(浙江大學(xué))郭壽貞(勞動部檢測中心)、白洪安(首鋼公司通用機(jī)構(gòu)廠)、史列戈(中國石化北京石化工程公司)、宋鴻銘(勞動部職業(yè)安全衛(wèi)生與鍋爐壓力容器監(jiān)察局)?！?8〕Ress， D． W． A．， A Theory of Antofrettage with APPlications to Creep and Fatigne，Int．J. P res． Ves． ＆Piping， V01． 30，No，1， 1987．〔29〕鵜戶口英善，超高壓設(shè)備にする基準(zhǔn)(案) につぃて，高壓ガス，V01．26，No．3，1989．〔30〕C rossland， B．， Vessels for Very High Pressure，Developments in Pressure VesselTechnology4，Design and Speciflc Applic ations， Editedby R． W． Nichols，Applied Science Publishers， London and New York，1983．〔31〕〔美〕D．F．Witkin，G．J．Mraz，使用壓力超高10千磅／寸2(70MPa)壓力容器的設(shè)計觀點，化工煉油機(jī)械通訊、No．5，1977?！?6〕朱振玉等，人工水晶生長用高壓釜(φ250—2)失效分析報告，壓力容器，V01．2，No．1，1985?！?4〕北京石油化工總廠基本建設(shè)會戰(zhàn)指揮部譯，低密度聚乙烯裝置施工技術(shù)規(guī)范匯編(反應(yīng)器部分)，1985?！?2〕機(jī)電部重型機(jī)械專業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)JB／ZQ620 3—89《高壓部件用合金鋼鍛件》，機(jī)電部第三裝備司，1989。〔20〕鄭律洋，黃載生、朱國輝，超高壓器液壓試驗壓力的探討，鍋爐壓力容器安全技術(shù)中，NO、2，1991?！?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． Ford，Watson，E．H．a(chǎn)nd Crossland，B．，Thoughts on a Code of P ractce for Forged HighPressure Vessels of Monobloc Design， ASME Journal of Pfessure Vessels Technology，Vol．103，P．2，1981．〔15〕Skelton， W． J．a(chǎn)nd Cross1and，B．， High Pressure Safety： A Review of High PresSure Equiment Development at the Queen’s University of Belfast，Int．J．pres．Ves．＆ Piping，V01．8，P. 377，1980．〔16〕Manning，W．R．D．，Bursting Pressnr as the Basis for Cylinder Design，ASME Journal of Pressure Vessel Technology，V01．100，P．374， 1978．〔17〕Karl，E．，The Fatigue Strength of Thick Malled cylinders，High Pressure in Science and Technolgy，Proceebing of the 9th AIRAPT InternationaI High Pressure Confer ence，A1bany，N．Y．, JULY 24～29，1983，Part Ⅱ．〔18〕中國機(jī)械工程學(xué)會壓力容器協(xié)會，壓力容器國外技術(shù)進(jìn)展、1973～1980上冊?！?1〕GBl50一89《鋼制壓力容器》?！?〕陳國理等，超高壓容器的安全性問題，鍋爐壓力容器安全技術(shù)，1989?！?〕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限強(qiáng)度，浙江大學(xué)學(xué)報，V01．18，No．1，l984?！?〕日本高壓力技術(shù)協(xié)會， (高家駒譯)，超高壓圓筒容器設(shè)計指針，HPLS—C—l0 3－l 980，化工部設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站出版，1983〔3〕日本高壓力技術(shù)協(xié)會，超高壓力筒容器的設(shè)計指針，HPLS—C—103—l989。根據(jù)各地返回意見改為三級即增加監(jiān)控使用一級，主要考慮過去國內(nèi)的學(xué)慣作法，對一些內(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。 (十五)關(guān)于超高壓容器檢驗后的安全狀狀等級問題。 (十四)關(guān)于超聲檢測人員資格問題 超高壓容器壓力高，壁厚大，一般均采用超聲檢測，由于人為因素多，所以，規(guī)程規(guī)定要有Ⅲ級或Ⅲ級及上資格證書者方能承擔(dān)超聲檢測工作，并由具有Ⅰ級資格證書者復(fù)核后簽發(fā)檢測報告。如果測量誤差值超過0．05mm，則應(yīng)作進(jìn)一步檢查是否存在材料缺陷等因素。 (十三)關(guān)于耐壓試驗后殘余變形問題 耐壓試驗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，耐壓試驗后筒體不產(chǎn)生永久殘余變形。因為μ若都取1．25。 (十二)關(guān)于超高壓容器耐壓試驗問題 超高壓容器制造過程中，雖對其材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗，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其目的是在超設(shè)計壓力下檢驗容器強(qiáng)度，以保證在操作時有一定的安全裕量，耐壓試驗壓力系數(shù)口的值無統(tǒng)一規(guī)定。我們參照日本《超高壓容器圓筒設(shè)計指針》中的規(guī)定，對內(nèi)表面精加工原則上要求小于3．2μm。超高壓容器筒體內(nèi)壁表面粗糙度R a都小于0．8μm，國內(nèi)制造廠家大多能達(dá)到，國內(nèi)外圖樣上標(biāo)注的也是此值居多。鑒于上述情況，結(jié)合國內(nèi)制造水平，本規(guī)程規(guī)定了超聲檢測的驗收要求。 (十)關(guān)于超高壓容器超聲檢測驗收要求問題 國內(nèi)目前沒有超高壓容器無損檢測的國標(biāo)和部標(biāo)，國外也沒有統(tǒng)一的檢測方法和驗出標(biāo)準(zhǔn)。 此外，由國外引進(jìn)的超高壓容器用材料En25(T)(英國)、HY—l 00(美國)、JSWVMCH(Cr—Mo—V鋼， 日本)，Midvale—H eppen( Cr—N1— Mo—V鋼，美國)等，這些材料也都有多年使用經(jīng)驗． (九)關(guān)于制造單位對外協(xié)的超高壓容器筒體鍛件復(fù)驗問題 筒體是超高壓容器關(guān)鍵的主要受壓元件，目前國內(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)對外協(xié)的超高壓容器筒體鍛件逐件進(jìn)行復(fù)驗。3．鑒于我國目前還沒有制訂出超高壓容器用材的國家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)部門制定了專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已在使用的有：機(jī)電陪重型機(jī)械專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB／ZQ620 3—89《高壓陪件用合金銅鍛件》和中國兵器工業(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》。2．關(guān)于鍛件的力學(xué)性能指標(biāo)問題本規(guī)程第11條根據(jù)國內(nèi)、外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料以及國內(nèi)實踐經(jīng)驗提出了超高壓容器用鋼鍛件的最低性能要求。這點應(yīng)給予充分的重視，國內(nèi)曾發(fā)生過使用不到三年的人造水晶高壓釜，在兩個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生九臺爆破失效的事故，材料問題是事故主要原因之一。近年來，國內(nèi)外學(xué)者從超高壓容器破壞事故的經(jīng)驗和教訓(xùn)中認(rèn)識到，單純追求高強(qiáng)度并不能完全保證容器的安全，因為隨著強(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行，即便是容器破壞時也能達(dá)到“先漏后破”的狀態(tài)。 (七)關(guān)于設(shè)計、制造超高壓容器的資格問題 制造超高壓容器的單位，必須持有勞動部頒發(fā)的制造許可證，設(shè)計超高壓容器的單位，必須持有國務(wù)院主管部門審查批準(zhǔn)，勞動部備案的《壓力容器設(shè)計單位批準(zhǔn)書》，根據(jù)《壓力容器設(shè)計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)則》的規(guī)定，超高壓容器劃為獨立類別，應(yīng)取得該類別的資格方可設(shè)計． (八)關(guān)于超高壓容器的材料問題1．對超高壓容器來說，材料是十分重要的。 (六)關(guān)于超高壓容器疲勞分析與設(shè)計 本規(guī)程第29條對超高壓容器疲勞分析和設(shè)計只作原則的規(guī)定，原因是：1．目前國內(nèi)超高壓容器用得最多的是人造水晶高壓釜，其工況比較穩(wěn)定，一年開停車約7次，使用20年也不過140次，在一般情況下其疲勞問題不突出；2．目前國內(nèi)超高壓容器的用鋼，尚未作出疲勞設(shè)計的試驗曲線；3．對于有些超高壓容器需有作疲勞分機(jī)和設(shè)計時，可參考日本《超高壓圓筒設(shè)計指針》和美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第VⅢ篇第2分篇、第3分篇等資料，進(jìn)行疲勞分析與計算。 此方法只要提供超高壓容器材料的簡單扭轉(zhuǎn)試驗的τ～曲線即可進(jìn)行計算。 用式(附——2)來計算Pb，只要知道該公式中的系數(shù)A、B、C和容器內(nèi)、外壁的剪應(yīng)變i和0。 對于用以扭轉(zhuǎn)試驗數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)的公式來計算超高壓容器爆破壓力，大量實驗證明，計算與容器爆破壓力的偏差在177。 因為以拉伸試驗數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)的Faupel公式，其計算值與容器實際爆破壓力間最大偏差達(dá)177。超高壓圓筒容器的設(shè)計壓力在本規(guī)程中規(guī)定用公式附——6)進(jìn)行計算，其中爆破安全系數(shù)nb的取值是取決于爆破壓力Pb計算公式的精確度。以爆破失效為基準(zhǔn)的爆破壓力計算方法較多，但在工程設(shè)計上能應(yīng)用的卻不多，本規(guī)程介紹兩種計算和設(shè)計方法。 超高壓容器用爆破失效準(zhǔn)則是基于容器是網(wǎng)塑性材料制作的，材料達(dá)到屈服并不意味著容器已經(jīng)破壞，材料還將發(fā)生應(yīng)變硬化，容器還能繼續(xù)承受壓力直至容器的極限強(qiáng)度，所以，超高壓容器采用爆破失效準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計計算是比較合理的。采用塑性失效準(zhǔn)則設(shè)計超高壓容器，主要沒有考慮材料的屈強(qiáng)比，目前超高壓容器材料一般為屈強(qiáng)比在0．9左右的高強(qiáng)度鋼，當(dāng)容器達(dá)到整體屈服時，與容器的極限強(qiáng)度相差不多了，因此，有可能容器達(dá)到整體屈服時就發(fā)生爆破。 (二)關(guān)于超高壓容器自增強(qiáng)處理問題 本規(guī)程對超高壓容器自增強(qiáng)處理末明確列入，主要考慮到：1．自增強(qiáng)處理在超高壓容器方面用得較多的是聚乙烯裝置的管式反應(yīng)器，國內(nèi)進(jìn)口管式反應(yīng)器的管子，材質(zhì)韌性很好，管子的外內(nèi)徑比K＞2，為了提高管子的初始屈服壓力，采用自增強(qiáng)處理可得到滿意的結(jié)果； 2．目前國內(nèi)一般超高壓容器(人造水晶高壓釜、聚乙烯釜式反應(yīng)器等)，其材質(zhì)的韌性比管式反應(yīng)器要差些，而材料的強(qiáng)度較高，材料的屈強(qiáng)比一般在0．9，加上這些超高壓容器工作壓力也不算高，不作自增強(qiáng)處理就能滿足容器的強(qiáng)度要求； 3．對于確需采用自增強(qiáng)處理技術(shù)的超高壓容器，在本規(guī)程中不加限制，但必須具有完整的技術(shù)評定文件，經(jīng)過批準(zhǔn)也可參照本規(guī)程第4條規(guī)定辦理．(三)關(guān)于超高壓容器失效準(zhǔn)則的選擇 世界各國對于l00MPa以上壓力容器至今還沒有正式的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此，超高壓容器的設(shè)計計算也不統(tǒng)一。3．本規(guī)程適用的溫度范圍為0~425℃，主要考慮國內(nèi)現(xiàn)有的絕大多數(shù)超高壓容器的最高操作溫度和選材的可能性而確定的。小直徑的超高壓容器可參照該規(guī)程進(jìn)行管理。(2)考慮到高壓聚乙烯裝置的管式反應(yīng)器是由許多超高壓管組成的，管子的內(nèi)徑遠(yuǎn)小于100mm。 三、主要問題的說明。代表們就各地返回意見作了認(rèn)真的討論，并就定稿的一些問題提出補(bǔ)充和修改意見。共收到返回意見43份，主要意見匯總處理情況見《超高壓容器規(guī)程》返回意見匯總表。 高家駒、李學(xué)仁、柳曾典、陳國理、邵國華、嚴(yán)綏、王守忠、周兆圻、于文清等專家、教授對討論稿提出了寶貴的修改意見和建議。討論稿分八章，第一、三章由浙江大學(xué)黃載生、鄭律洋編寫，第二章由勞動部檢測中心郭壽貞編寫， 第四、七、八章由首鋼公司通機(jī)廠白洪安編寫，第五、六章由中國石化北京工程公司史寧戈編寫。為了使編制的規(guī)