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1、設備管理壓力容器材料代用問題探討張興虎（山東百特機械設備有限公司，山東臨沂276600）摘要：本文以材料代用的一般原則、常見材料代用問題以及要求也不同，所以材料代用考慮材料性能“優(yōu)”和“劣”問題判斷要代用程序這幾方面進行闡述。從實際情況著手。這方面的實例在壓力容器上是常見的。關鍵詞：壓力容器；材料代用；制造；（1）材料以優(yōu)代劣時，要注意工作介質對材料的相容性：如壓力容器設計的首要問題是材料的選擇，對于給定工況選擇化工設備用碳素鋼雖然在強度性能方面沒有低合金鋼優(yōu)良，但其合適的材料是設計工程師的責任，材料選擇涉及方方面面，是一抗SCC（應力腐蝕）強于低合金鋼，且價格還低于低合金鋼，對個很復雜的難
2、題，不管是在容器設計中還是制造過程中材料選擇（SCC）抗腐蝕能力一般隨材料的強度級別的提高而降低，比如對不正確，都會給容器的安全性能埋下隱患。所以壓力容器用鋼時于液氨、硫化氫腐蝕環(huán)境，如果此情況用Q345R等低合金鋼代替應充分考慮容器的使用條件、材料的性能、容器的制造工藝以及Q245R和Q235系列的鋼材就更容易問題；經濟合理性。本文沒有特殊說明時，材料都是指的鋼材。如在某些工況環(huán)境下奧氏體不銹鋼耐腐蝕性能還不如碳鋼，一、材料代用規(guī)定及一般原則如含有氯離子的介質的工況。在壓力容器設備制造過程中，由于設計圖紙規(guī)定的材料沒（2）超低碳不銹鋼（如S30403）耐高溫性能不如普通的奧氏體有、對某元件
3、加工困難或者采購困難等問題而引起的對用現(xiàn)有的不銹鋼(如S30408)，雖然前者價格和耐腐蝕性后者。GB150.2中材料代用原設計規(guī)定的材料，在設備制造過程中材料經常發(fā)生。第3.3.3條規(guī)定奧氏體不銹鋼的使用溫度高于525℃時，鋼中含碳《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》TSGR0004-2009中第2.13量應不小于0.04%。條和壓力容器GB150.2-2011中第3.14條及GB150.4-2011中第（3）碳素鋼的強度等機械性能指標雖然低于低合金鋼的，但4.3條都對材料代用提出了有關規(guī)定，區(qū)別是受壓元件材料代用其冷加工性能與可焊性好。所以此材料代用要考慮其焊接工藝、GB150規(guī)定的范圍更
4、大。熱處理的變更。壓力容器材料代用應遵循的一般原則有：受壓元件代用鋼材(4）當用強度值高的螺栓材料代用強度值低的螺栓材料時，的技術要求或實物性能水平（包括交貨狀態(tài)、化學成分、檢驗項法蘭厚度由預緊力決定的，所以可能法蘭厚度就可能不夠，得重目、性能指標和檢驗率以及外形質量和尺寸公差）不低于被代用新計算。鋼材；個別材料性能或者檢測率略低的可以通過增加檢驗項目和(5）同種材質鍛件和板，鍛件的總體性能比板材要好，但在相數(shù)量或者提供檢測率來代用；升級代用，應考慮經濟合理性。實同條件下，鍛件的許應用力略低于板材，若鍛件代用板材，應考慮際材料代用時應從下面幾點考慮：強度是否滿足，重新計算。1.代用材料的力學
5、性能、化學成分、耐腐蝕性能（如耐應力腐（6）代用材料為高強度時，應根據(jù)圖紙中結構考慮是否影響蝕、晶間腐蝕等）及物理性能對設計條件（溫度、壓力、介質、結構）設備結構、制造要求等技術條件。的是否合適。2.以厚代薄問題2.代用材料的制造加工工藝技術是否合適（尤其要注意焊接從殼體受的應力分析上來看，以厚代薄對容器受力有害無益工藝、焊接材料、焊后熱處理等）。的，但現(xiàn)實壓力容器制造過程中確實存在的。我們應該注意一下3.代用材料與原圖紙中規(guī)定的鋼材在鋼材標準上差別性（如問題（以相同標準、相同牌號的材質以厚代薄為背景）：性能指標、化學成分、檢驗率、檢驗項目等）。（1）對設備殼體同一厚度時，假如只對封頭材料加
6、厚，一定加4.不同類型的鋼材的代用，要考慮電負性差異較大時可能引大了厚薄連接處的不連續(xù)應力，這種情況對于有應力腐蝕、疲勞起的電偶腐蝕、異種鋼焊接以及膨脹系數(shù)差異所引起的熱應力等載荷的設備危害很大。問題。（2）在厚板替代薄板時，常常導致連接結構發(fā)生相應改變，比5.代用材料的經濟性。如連接處厚板削邊處理、焊接坡口型式改變、焊接工藝改變等。二、材料代用出現(xiàn)的問題（3）設備殼體整體加厚，會帶來某些不好的影響：如原圖紙中工作當中常遇見的材料代用問題大致有：以優(yōu)代劣和以高代對殼體的無損檢測方法及比例、焊接工藝是否適應；設備重量一低、以厚代薄和其他問題。定增加，對設備基礎和支座受力有一定的影響；對夾套這類
7、設備現(xiàn)實工作中有的情況可以從材料的強度性能指標、材料價格殼體兼做傳熱元件，其殼體加厚度會一定程度的影響傳熱效果。方面簡單的確定好壞，但有的情況截然不同，會進一步造成容器（4）設備受壓元件用材料以厚代薄，可能產生諸如材料供貨設計的改變，影響容器的安全，應給予重視。筆者在工作中積累狀態(tài)、鋼板超聲、制造過程中熱處理（包括恢復材料性能熱處理）了一些經驗，對材料代用要注意的地方和出現(xiàn)的問題做了一些及焊接試板等要求。總結
