時間：2023-03-23 15:20:09
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2壓力容器的焊后檢查和焊后返修
任何的一種科技制品，在完成之后都需要有事后的檢查和返廠維修，壓力容器也不列外。壓力容器在焊接完畢之后，應當首先檢查它的焊縫外觀和尺寸是否符合預定目標和目標參數、實驗壓力容器焊接完畢之后的抗熱能力和對熱的處理、檢查壓力容器是否在焊接的時候出現裂痕等損傷、檢查壓力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透氣的現象出現。關于壓力容器在焊接完畢之后的返廠檢查必須要嚴格做到以下幾點：
（1）焊接的返修次數不宜超過兩次；
（2）如果需要對焊接之后的壓力容器進行返廠檢修，必須要提交它要返修的原因并且對原因作出分析，同時提出要維修的建議；
（3）在壓力容器回廠返修之前，必須要將其清洗干凈，可以采用表面掃描的方式確定已經清洗干凈；
（4）等待補焊的部位一定要開闊、平整、以便于進行補焊工作的進行。
從廣義上講，凡盛裝有壓力介質的容器即為壓力容器，也就是說，凡承受流體介質壓力的密閉設備均可稱為壓力容器。壓力容器是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設備，一旦發生爆炸或泄漏，往往并發火災、中毒、污染環境等災難性事故，所以壓力容器比一般機械設備有更高的安全要求。
檢驗是壓力容器安全管理的重要環節。壓力容器檢驗的目的就是防止壓力容器發生失效事故，特別是預防危害最嚴重的破裂事故發生。因此，壓力容器檢驗的實質就是失效的預測和預防?，F代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。
一、各種無損檢測方法的特點和選用原則
無損檢測在承壓設備上應用時，主要有以下四個特點：
(一)無損檢測應與破壞性檢測相結合。無損檢測的最大特點是在不損傷材料、工件和結構的前提下進行檢測，具有一般檢測所無可比擬的優越性。但是無損檢測技術自身還有局限性，不能代替破壞性檢測。例如液化石油氣鋼瓶除了無損檢測外還要進行爆破試驗。
(二)正確選用實施無損檢測的時間。在進行承壓設備無損檢測時，應根據檢測目的，結合設備工況、材質和制造工藝的特點，正確選用無損檢測實施時間。例如，鍛件的超聲波探傷，一般安排在鍛造完成且進行過粗加工后，鉆孔、銑槽、精磨等最終機加工前。
(三)正確選用最適當的無損檢測方法。對于承壓設備進行無損檢測時，由于各種檢測方法都具有一定的特點，不能適用于所有工件和所有缺陷，應根據實際情況，靈活地選擇最合適的無損檢測方法。例如，鋼板的分層缺陷因其延展方向與板平行，就不適合射線檢測而應選擇超聲波檢測。
(四)綜合應用各種無損檢測方法。在無損檢測中，任何一種無損檢測方法都不是萬能的。因此，在無損檢測中，應盡可能多采用幾種檢測方法，互相取長補短，取得更多的缺陷信息，從而對實際情況有更清晰的了解。例如，超聲波對裂紋缺陷探測靈敏度較高，但定性不準；而射線對缺陷的定性比較準確，兩者配合使用，就能保證檢測結果可靠準確。
各種無損檢測方法都具有一定的特點和局限性，《承壓設備無損檢測》對無損檢測方法的應用提出了一些原則性要求。
應在遵循承壓設備安全技術法規和相關產品標準及有關技術文件和圖樣規定的基礎上，根據承壓設備結構、材質、制造方法、介質、使用條件和失效模式，選擇最合適的無損檢測方法。
射線和超聲檢測適用于檢測承壓設備的內部缺陷；磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料制承壓設備表面和近表面缺陷；滲透檢側適用于檢測非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設備表面開口缺陷；渦流檢測適用于檢測導電金屬材料制承壓設備表面和近表面缺陷。
凡鐵磁性材料制作的承壓設備和零部件，應采用磁粉檢測方法檢測表面或近表面缺陷，確因結構形狀等原因不能采用磁粉檢測時，方可采用滲透檢測。
當采用兩種或兩種以上的檢測方法對承壓設備的同一部位進行檢測時，應符合各自的合格級別；如采用同種檢測方法的不同檢測工藝進行檢測，當檢測結果不一致時，應以危險度大的評定級別為準。
重要承壓設備對接焊接接頭應盡量采用x射線源進行透照檢測。確因厚度、幾何尺寸或工作場地所限無法采用x射線源時，也可采用r源進行射線透照。此時應盡可能采用高梯度噪聲比(TI或T2)膠片：但對于抗拉強度大于540MPa的高強度材料對接焊接接頭則必須采用高梯度噪聲比的膠片。
二、壓力容器制造過程中的無損檢測
壓力容器制造過程中的無損檢測主要是控制容器焊接質量。
(一)射線檢測
射線檢測方法適用于壓力容器殼體或接管對接焊縫內部缺陷的檢測，一般x射線探傷機適于檢測的鋼厚度小于等于80mm，lr-192檢測厚度范圍為20～100mm，co—60檢測厚度為40～200mm。
(二)表面檢測
磁粉或滲透方法通常用于壓力容器制造時鋼板坡口、角焊縫和對接焊縫的表面檢測，也用于大型鍛件等機加工后的表面檢測。
(三)超聲波檢測
超聲檢測法適用于厚度大于6mm的壓力容器殼體或大口徑接管與殼體的對接焊縫內部缺陷的檢測。
三、在用壓力容器的無損檢測
在用壓力容器檢驗的重點是壓力容器在運行過程中受介質、壓力和溫度等因素影響而產生的腐蝕、沖蝕、應力腐蝕開裂、疲勞開裂及材料劣化等缺陷，因此除宏觀檢查外需采用多種無損檢測方法。
(一)表面檢測
表面檢測的部位為壓力容器的對接焊縫、角焊縫、焊疤部位和高強螺栓等。鐵磁性材料一般采用磁粉法檢測，非鐵磁性材料采用滲透法檢測。
(二)超聲檢測
超聲檢測法主要用于檢測對接焊縫內部埋藏缺陷和壓力容器焊縫內表面裂紋。超聲法也用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。由于超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，而且與射線相比對人無傷害，因此在在用壓力容器檢驗中得到廣泛使用。
(三)射線檢測
x射線檢測方法主要在現場用于板厚較小的壓力容器對接焊縫內部埋藏缺陷的檢測，對于人不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素進行Y射線照相。另外，射線檢測也常用于在用壓力容器檢驗中對超聲檢測發現缺陷的復驗，以進一步確定這些缺陷的性質，為缺陷返修提供依據。
(四)渦流檢測
對于在用壓力容器，渦流檢測主要用于換熱器換熱管的腐蝕狀態檢測和焊縫表面裂紋檢測。
(五)磁記憶檢測
磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，這些部位容易產生應力腐蝕開裂和疲勞損傷，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。通常采用磁記憶檢測儀器對壓力容器焊縫進行快速掃查，以發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。
(六)紅外檢測
許多高溫壓力容器內部有一層珍珠巖等保溫材料，以使壓力容器殼體的溫度低于材料的允許使用溫度，如果內部保溫層出現裂紋或部分脫落，則會使壓力容器殼體超溫運行而導致熱損傷。采用常規紅外熟成像技術可以很容易發現壓力容器殼體的局部超溫現象。壓力容器上的高應力集中部位在經大量疲勞載荷后，如出現早期疲勞損傷，會出現熱斑跡圖象。壓力容器殼體上疲勞熱斑跡的紅外熱成像檢測可以及早發現壓力容器殼體上存在的薄弱部位，為以后的重點檢測提供依據。
參考文獻：
[1]強天鵬主編，壓力容器檢驗，2005
[2]美國ASME鍋爐壓力容器規范第v卷中國石油設備工業協會譯
關鍵詞：鍋爐；壓力容器；檢驗
中圖分類號： TU74 文獻標識碼： A
Key words：boiler；pressure vessel；inspection
引言
隨著我國經濟的飛速發展，鍋爐行業發展迅猛，其產品技術性能已經接近國際先進水平，并逐步擁有了獨立開發研制新一代產品的能力。鍋爐是經濟發展時代不可或缺的產品，其主要功能是利用燃料或其他能源的熱能，將水加熱為熱水或蒸汽。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可以為工業生產和人民生活提供所需熱能，也可以通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。鍋爐在使用過程中要求連續運行，不能隨意停車，否則會對生產線或區域生產和生活的正常進行造成嚴重影響。因此，有必要對鍋爐壓力容器壓力管道的安裝開展嚴格的監督檢驗工作。
一、鍋爐壓力容器檢驗的重要性
鍋爐壓力容器被廣泛應用于日常生活和工業生產中，由于其特殊的結構，密封，承壓及介質等原因，極易發生爆炸，不僅會破壞日常生活設備，造成環境的污染，還會給人們的生命財產造成嚴重的威脅。為此，開展鍋爐壓力容器檢驗工作有著非常重要的意義。在開展鍋爐壓力容器檢驗過程中，檢驗機構一定要嚴格遵循國家相關法律規定，按照有關檢查程序來開展日常檢驗工作，唯有如此，才能夠將鍋爐壓力容器檢驗工作高質量完成，以避免各類事故的發生。
二、鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量監督檢驗內容
鍋爐壓力容器及壓力管道的安裝質量監督檢驗內容主要包括：對鍋爐壓力容器及壓力管道進行安裝所涉及的安全運行項目檢驗，對安裝單位的鍋爐壓力容器及壓力管道安裝質量保證體系運轉情況檢查兩個方面。
鍋爐的安裝質量檢驗內容包括：技術資料：主要查對安裝檢驗的各項記錄，看它們是否符合規程及技術要求；鍋爐基礎：檢查基礎及基準線；鋼結構：鍋爐鋼架是否符合標準，直接影響鍋爐整體安裝質量；鍋筒：查其位置的找正；水管系統：水冷壁、對流管束及其脹管的質量；省煤器：查其支撐架的標高和水平度；蒸汽過熱器和空氣預熱器；查其安裝尺寸偏差；焊接質量：查其焊縫缺陷；安全附件：是否齊全及符合規定；水壓試驗：是衡量組裝質量的主要標志。 壓力容器的安裝質量檢驗內容包括：制造廠資料，施工資料，設備名牌，安全附件、保護裝置，外觀質量，支座、管道膨脹情況，安裝焊縫外觀，安裝焊縫探傷抽查，水壓試驗，保溫、平臺、扶梯；壓力管道的安裝質量檢驗內容包括：技術資料，管道走向、坡度、膨脹指示器、膨脹測點、蠕脹測點、監視段及支吊架位置，管道外觀質量，管道安裝焊縫質量，支吊架安裝焊縫質量，管道膨脹狀況，水壓試驗，蠕脹測點徑向距離測量，蠕脹測點兩側管道外徑或周長測量，管道的疏水、放水系統安裝情況。
鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量保證體系運轉情況的主要檢查內容是：質量管理人員的落實及到崗情況；無損檢測人員的資格及管理情況；焊工的資格及管理情況；其他人員的資格及管理情況；技術圖紙會審、技術交底和設計變更情況；工藝紀律、工藝管理，焊接工藝評定報告、焊接工藝和焊接工藝紀律的執行情況，以及焊后對口錯邊量及表面質量與熱處理工藝，各質量控制環節、控制點；金屬材料及焊接材料存放環境；材料的驗收、保管和發放；無損檢測管理；安裝檢驗管理；質量反饋和處理；設備及工裝完好率；設備專管情況及計量器具管理。
三、鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量監督檢驗工作中常見問題
1、部分國外進口的鍋爐壓力容器制造材料，由于與我國相關產品的規定不盡相同，所以缺少承壓部件強度計算書、熱力計算書、水循環計算書、過熱器和再熱器壁溫計算書等資料，使得鍋爐壓力容器在具體安裝工作過程中產生了一定困難；有的鍋爐壓力容器供應商雖然已經提供部分資料，但仍缺失鍋爐壓力容器的質量檢測報告，影響了鍋爐壓力容器的安裝質量。
2、一些電建公司鍋檢站的質量保證體系不完善，鍋爐壓力容器檢驗人員、無損檢測人員和具有電力部門資格證書人員數量少，有些無損檢測人員只具有質監系統的資格證書，而不具備專業的電力系統資格證書，這造成了鍋爐壓力容器壓力管道安裝隊伍的混亂局面，不利于鍋爐壓力容器壓力管道檢測工作的進行。另外，焊接人員的資格證書不夠全面，真正具有電力部門焊工考委會簽發證件的焊工人員少，個別焊工還存在證件超期現象。
3、焊接方面的焊接工藝評定參數不全、評定數據不完整，這嚴重影響了焊接評定結果，而且評定后制作的評定報告還存在缺失試驗報告、書寫錯誤等問題，甚至還出現評定報告與作用指導不一致的現象。
4、一些質監人員在對鍋爐壓力容器壓力管道進行安裝檢驗時，不能及時提交自檢報告，個別建設單位和安裝單位不能及時對鍋爐壓力容器壓力管道的安裝質量監檢意見通知書進行處理，不能夠按時上交特種設備監督檢驗意見反饋單。
5、由于鍋爐壓力容器檢驗站的質量監督檢驗人員緊張，所以對鍋爐壓力容器壓力管道安裝監督檢驗工作的人員投入較少，特別是對熱工、化學安裝監督檢驗的人員投入就更少了。這對鍋爐壓力容器壓力管道的實際安裝質量產生了嚴重影響。
四、對鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量監督檢驗工作建議
1、鍋爐壓力容器壓力管道的安裝單位在施工過程中，不僅要嚴格執行電力行業的規程、標準，并遵守國家有關鍋爐壓力容器、壓力管道的法律、法規，還要不斷對自身充電，提高自身的專業知識及專業素養水平，以便更好地做好鍋爐壓力容器壓力管道安裝監督檢驗工作。
2、鍋爐壓力容器壓力管道的安裝監督檢驗工作分為三個階段，安裝單位在從其中的一個階段進入到下一個階段驗收之前，應根據《電力工業鍋爐壓力容器檢驗規程》中對鍋爐壓力容器壓力管道安裝質量監檢所規定的項目、內容和要求，出具前一階段的全面檢驗報告。
3、鍋爐壓力容器壓力管道的安裝監督檢驗工作必須由專業的監理人員進行，這就需要得到電建公司的大力支持，尤其是安裝單位的責任工程師的全力支持。在鍋爐壓力容器壓力管道的安裝過程中，必須有習慣的專業責任工程師在現場監督檢驗。
4、鍋爐壓力容器壓力管道的安裝監督檢驗工作要重點加強焊口無損檢測抽查和焊接工藝評定監督工作的力度。壓力管道水壓試驗前的監檢分為壓力管道安裝開始前、壓力管道施工中和壓力管道水壓試驗前三個階段。其中，在壓力管道安裝開始前主要需檢查安裝告知和技術準備工作，壓力管道施工中主要需檢驗管道材質、焊接、無損檢測、管道鋪設、附屬設備安裝、工藝評定報告，作業指導書，需持證人員持證情況等，壓力管道水壓試驗主要對安裝焊口進行監督檢驗。
5、要保證鍋爐壓力容器壓力管道安裝監督檢驗工作的順利進行，必須得到責任工程師的幫助，因此，有必要提高責任工程師的工作地位。責任工程師是電力工業三級鍋爐壓力容器安全監督管理機構的最后一級，對鍋爐壓力容器壓力管道的工地工作進行直接的監督檢驗，其工作力度和工作效果直接影響到鍋爐壓力容器壓力管道安裝工作的正常開展，因此，良好開展鍋爐壓力容器壓力管道安裝監督檢驗工作的一個重要條件，就是提高責任工程師的地位。
五、鍋爐壓力容器的制造質量
1、如何有效提高制造工藝
設計單位根據所需參數進行設計，繪制出鍋爐容器的制造圖紙，然后交由工廠完成鍋爐的制造工作。為了確保鍋爐的制造質量得到有效保證，工廠應當制定詳細的工藝工序管理辦法，在生產之前就做好保證。由于不同制造單位的生產環境不同，因此應當以工廠的實際情況為基礎來制定詳細的生產方案，為了確保生產質量，還應當靈活調整生產流程、并從模具的制造、工藝的制定等方面來提升鍋爐壓力容器的質量。在生產中還應當做好工序的記錄工作，確保出現事故之后能夠通過查閱記錄的方式來確定主要責任人。
2、提高鍋爐壓力容器的制造質量
在對大量的制造方法開展評估之后發現，鍋爐壓力容器的使用仍然存在大量大大小小的缺陷。由于這些瑕疵的存在，使得某些批次的鍋爐容器無法順利出廠投入使用，這種容器就應當在分析原因，做出改進之后，再出廠投入實際生產。有的鍋爐壓力容器缺陷屬一般性缺陷，對實際使用不產生影響，能夠出廠投入使用。相關制造單位應當組織專職人員對制造的工藝進行監督，構建合適的管理體系來提升鍋爐容器的質量。
3、提高焊接工作的質量
在鍋爐壓力容器的制造過程當中，往往需要焊接大量的連接部位，由于施焊人員的技術水平參差不齊，在筒節、封頭、平板等關鍵性焊接部位容易出現焊接頭缺陷的現象，出現不合格的焊縫。
焊縫的質量高低直接影響了鍋爐壓力容器的質量。為了確保焊接的高質量，制造單位在提高人員技術素質的同時應當加強對焊材的質量，切實提高焊接材料的質量，使用高質量的焊接材料，并建立起完善的質量管理體系，確保責任到人，才能確保鍋爐容器的產品質量。
4、嚴格控制各個制造工序的質量
按照圖紙要求，從原材料開始到各道制造工序的完成，嚴格檢驗其外觀質量、結構尺寸及焊縫質量，不合格者決不出廠。
鍋爐壓力容器及壓力管道屬于特種設備，鍋爐壓力容器定期檢驗工作不論是對于工作人員的生命安全，還是對企業的整體效益來講都有著非常重要的意義。為此，確保鍋爐壓力容器檢驗工作的順利開展，預防鍋爐容器工作中危險事故的發生對檢驗工作來講極為關鍵。
參考文獻
引言
一般來講鍋爐壓力容器一旦投入使用往往需要連續工作，如果在實際使用中出現任何事故苗頭則會產生較大的危險事故，一方面造成較大經濟方面損失，另一方面也會產生較大的人身傷害。由此，對于鍋爐壓力容器嚴格檢驗就顯得至關重要。為了確保鍋爐壓力容器在實際使用中的安全運行，更加需要檢驗人員提高檢驗技術，以及關注檢驗中常見的問題。
1鍋爐壓力容器檢驗的幾點要求
鍋爐壓力容器容易發生安全事故，尤其是供電、供暖等行業中的鍋爐壓力容器需要長時間運作，如果不加強管理的話，一旦發生意外，不僅會造成人員的傷亡，還會造成財產的損失，所以需要進行認真的檢驗工作。檢驗工作的主要內容如下：①抗壓力檢驗，主要是對非運作情況下對鍋爐壓力容器進行測驗，通過提高液體壓力和氣體壓力，檢測抗壓的最大值，以便及時發現問題。②具有檢驗資格的檢驗單位對鍋爐壓力容器在線運行的外部檢驗，最少每年進行一次。③對鍋爐壓力容器進行內部和外部兼顧的檢驗，在設備非運作的情況下進行操作，安全狀況等級較低的至少三年檢驗一次，而安全狀況等級較高的可以五至六年檢驗一次。
2鍋爐壓力容器存在的問題
①鍋爐壓力容器設備出廠前就有質量的問題。表現在制作的原料不過關，或是劣質原料，或是不適合制作鍋爐壓力容器的原料；制作的技術水平不高，沒有對設備進行技術處理，尤其是防腐蝕、抗氧化等方面的處理，導致設備在使用一段時間后出現泄漏、爆炸等。②鍋爐壓力容器其他構件有漏電的現象，設備的運轉受到影響。③防雷問題。鍋爐房整體接地防雷、線路防雷缺失，雷電天氣影響鍋爐壓力容器自動控制系統電器元件的正常運行，當對鍋爐進行內部檢驗時，一旦自動控制的供氣系統受到影響，在檢驗時仍向設備內供氣，當內部介質達到一定濃度時，檢驗人員用普通燈光照射檢驗的時候會發生爆炸。④鍋爐的壓力容器的抗熱性和導熱性不佳。高溫的液體和蒸汽的高壓使設備出現泄漏，危害人員的健康[1]。
3關于保證鍋爐壓力容器檢驗效果的幾點措施
產廠家要保障設備的質量，使用企業引進設備的時候要做好監管。一方面，生產鍋爐壓力容器的廠家要提高生產技術，選用符合國家質量要求標準的材料，保證設備的質量，而且要不斷創新技術，提高信息化水平，提高壓力容器抗高溫、抗壓力、抗腐蝕的功能；另一方面，使用鍋爐壓力容器的企業，在引進設備的時候，要做好監管工作，選擇口碑好的制造廠家，使用單位要及時與具有檢驗資質的檢驗單位聯系，遵循我國以及行業內的標準規范進行檢驗操作，進行壓力的測試、內部和外部的檢驗[2]。②做好鍋爐設備整體的防雷設置，尤其是接地防雷。電路控制系統要選用優質的材料，避免漏電，這樣可以避免鍋爐其他構件漏電影響設備。這里需要強調一點，在進行鍋爐壓力容器內部檢驗時，要注意鍋爐壓力容器的通風換氣,并設置專人進行監護，檢驗員需采用手電和安全電壓的照明設備。③改善鍋爐壓力容器的檢驗質量。鍋爐壓力容器的檢驗是鍋爐壓力容器使用管理的重中之重，檢驗質量較高則能夠從很大程度上將鍋爐壓力容器后續使用的安全性予以良好保證，使鍋爐壓力容器能夠順利運行。而如果檢驗質量較低則無法對設備后續使用予以充分性保障，在檢驗過程中要嚴格對照國家、行業標準，一旦相應檢驗數值超出了鍋爐壓力容器方面規定的允許值，則需要立即報告，以便及時對問題區域予以良好處理解決[3]。
4結語
總之，對于鍋爐壓力容器的嚴格檢驗不僅是鍋爐壓力容器安全運行的客觀需求，而且也是提高鍋爐壓力容器有效使用的必然要求。因此在鍋爐壓力容器工程設計以及制造等環節中就需要強化對材料使用和材料的導熱性、抗熱性，以及電器設備的設置、防雷等方面的重視，時刻將電氣安全作為是檢驗工作中不可忽視的一部分。這樣才能真正的避免鍋爐壓力容器在后續使用中出現安全問題，最大程度減少經濟方面以及人身方面的損害。
參考文獻：
[1]陶雪榮.八五攻關課題“在役鍋爐壓力容器安全評估與爆炸預防技術研究”概況[J].中國特種設備安全,2016,03:30-34.
中圖分類號:TH49 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0095-01
近些年來,伴隨著社會經濟的快速發展,我國的壓力容器已逐漸被廣泛使用于各個經濟領域中,尤其是壓力容器在化工、石油等經濟領域中的使用最為廣泛,約占整個系統的62%。在設計壓力容器時,其質量的優劣與整套設備的先進性、可靠性以及安全性等存在密切關系,能直接影響著整個國民經濟以及人民的生命財產安全[1]。設計作為一項較強的綜合型的工作,對設計人員提出更高的要求,設計人員需要具備豐富的專業知識及技能。比如,熟練掌握壓力容器的組織結構、材料性能、零件的受力情況以及容器的制造、檢驗等方面。目前,設計是一項畫圖電腦化以及計算電算化的結合體,設計人員通常借助電算工具進行數據統計,缺乏熟練掌握壓力容器的設計指標,并未確認容器輸入數據的正確與否,僅側重于結果,忽視了其的計算過程,進而易于出現錯誤的結論以及存在一定的安全隱患,這嚴重影響著壓力容器的安全使用,需要引以為視。
1 我國壓力容器設計中常見的技術問題
1.1 毫無節制的加設標準容器的法蘭厚度
按照GB150—1998《鋼制壓力容器》規定,在選取JB4700～4707標準容器法蘭時,可免除計算其的法蘭強度。但在設計管殼式的換熱器以及由塔節共同構成的塔器過程中,對于其所選取的法蘭,均應參照標準容器法蘭,并給予校核。事實上,在設計管殼式的換熱器中,進行容器法蘭校核的目的在于:在計算固定管板的法蘭時,為表現其和法蘭墊片的壓緊力存在密切的參量,才加以校核管箱法蘭。而對塔器法蘭進行附加校核,是為了驗證塔節的法蘭強度是否經過風載荷或者地震載荷的轉換壓力后校核,兩者的核算本無密切關聯,但其的校核結果常常會出現厚度不夠的現象。因此,對于這一問題,設計人員在設計時,應加以注意。
1.2 預防應力腐蝕破裂的對策問題
應力腐蝕常出現于不同的腐蝕系統,但不論何種,均由于金屬材質在固定腐蝕環境下合并承受持久高溫的拉應力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當裂紋的體積逐漸演變成一定數值時,即便應力尚未達到材質的承載極限,也會引發空前絕后的破裂。較為常見的應力腐蝕系統有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應力腐蝕而產生的持久高溫拉應力,通常出現在容器操作時的熱應力、容器內壓導致的常規應力以及容器焊接時的殘余應力等,其中由于容器焊接時而產生的殘余應力占多數。腐蝕系統的不同,其形成的應力腐蝕指標、環境條件也有所差異,但只要達到各自相應的數值,便會出現相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點[2]。對于這一問題,在實際設計中,通常采用預防應力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應力的腐蝕環境、改進容器的結構設計、降低其的設計應力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應力腐蝕系統均能適用。由于濕H2S系統的應力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設計,應更加仔細及嚴格,切忌誤認為這種預防方法的效果和適用性有所差別。
1.3 壓力容器的壽命設計問題
由于設計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數,進而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設計的使用壽命時,缺少相關的法規政策規定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設計問題始終是國內設計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現實生活中,設計人員難免會遇到有關壓力容器的壽命設計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進一步影響了容器的使用壽命等。
依據GB150—1998《鋼制壓力容器》的規定要求,設計人員在設計壓力容器的使用壽命中,應根據預計的容器介質及壽命加以計算金屬材質的腐蝕速度,進而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質本身的腐蝕與介質流動對壓力容器材料的磨蝕?！秹毫θ萜靼踩夹g監察規程》中的相關規則規定:“為預防及避免容器操作時超過其預計壽命而發生相應的安全事故,通常情況下,設計單位應在容器的設計圖紙上標注其的使用壽命”。另外,在其他的法規政策中也有所規定[3]。
壓力容器的預計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設計人員為使后續的操作依次進行而做出的估算。在設計圖紙上標注預計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當容器的實際使用壽命超出預計的壽命時,能及時采取相應的解救對策,從而避免不必要的安全事故發生。
最后,壓力容器的壽命設計作為一個較為復雜的難題,包含著材料選取、結構設置以及腐蝕數據等眾多的設計要素,其預計的準確與否,主要取決于設計人員的水平及經驗。不論是為了滿足設計的要求,還是提升設計人員的水平,均應在設計圖紙上標明容器的預計壽命。
2 結語
總而言之,壓力容器的設計作為安全技術與操作過程有機結合的重要產物,有效合理的設計,將取得令人滿意的成果[4]。對于上述舉例的技術問題,是設計壓力容器的過程中,極易被忽略且發生的關鍵,設計人員應給予高度重視,并引以為戒,避免相關技術問題的發生,從而造成不必要的技術損失。
參考文獻
[1] 申長吉.壓力容器設計過程中常見的問題分析[J].自動化應用,2011(6).
中圖分類號：TF703文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00
0 引言
在分析應用壓力容器用鋼過程中，主要的晶種涉及到Q245R、Q345R，16MnDR。其中，壓力容器使用的鋼中板表面橫裂紋出現較多，主要代表為16MnDR和Q345R為主。這里通過相關的手段進行中板表面缺陷的分析，排查相關的重點參數，主要方法包括加熱打回爐觀察、金相分析、電鏡觀察以及酸浸檢驗等[1]，最后提出相關的措施，有效保證壓力容器用鋼的質量，使得經濟效益能夠得到明顯提高。
1鋼板及鑄坯表面缺陷分析
1.1 鋼板缺陷的微觀分析
利用電子投射鏡對于鋼板的相關典型缺點問題進行檢查，裂紋則是沿表層斜向而進入鋼基，氧化亞鐵在裂紋內進行鑲嵌，經過仔細觀察，相關的雜物、有害元素并沒有發現。珠光體+鐵素體則是在鋼種的組織，這種顯微觀察可在3%硝酸酒精侵蝕后實現，厚約40 μm的脫碳層可以明顯在鋼板裂紋周圍發現。這樣可以進行有效推斷，脫碳層厚度則是說明，在鋼板軋制過程中，連鑄坯缺陷并沒有進行相應的有效焊合處理而成，這樣就造成了鋼板裂紋。
1.2 鋼板缺陷的宏觀形貌
在鋼板下表面，進行相應的坯料縱向軋制過程中，嚴重裂紋出現在鋼板東側的400～500 mm位置，形狀則表現為不規則的裂紋，這樣基本可以判斷其為山峰狀的3～4 mm深度的橫裂缺陷。
1. 3鑄坯表面缺陷檢驗
進行鑄坯的“打回爐”分析則是進行快速判定的有效手段，特別適用于裂紋發生的開始階段。在分析“打回爐”過程中，先進行正常加熱連鑄坯，表面較厚的氧化鐵皮的除去操作則是通過高壓噴水進行，這樣就可以對于鑄坯缺陷的形貌等問題進行快速的查看，能夠利用眼睛進行較為直觀的觀察。
一般來說，厚1～3mm的氧化鐵皮存在于連鑄坯表面，觀察進行加熱除鱗后的鑄坯表面，就能較為有效地觀察鑄坯表面缺陷的嚴重程度。
2 中板缺陷原因分析
分析鑄坯表面以及鋼板的缺陷過程，在連鑄坯東側距邊部450mm附近，存在一定的橫裂紋，這往往是由于后部軋制中并沒有進行相應的有效焊合處理。經過跟蹤分析，在鑄坯內弧表面發現橫裂紋，充分考慮缺陷特性基礎上，可以分析相關的鋼質內部的夾雜以及氣體的影響，還可以同時分析矯直時二冷夾輥、鑄坯的應力狀態等外部應力問題[2，3]。
2. 1連鑄機設備的影響
由于鋼廠的裝備使用時間比較長，部分參數的調控能力經過改進后仍不能有效滿足生產要求。分析二冷區鑄坯產生的應變，可以發現，夾輥不對中容易引起這個問題。所以，支撐輥的對中精度應該在生產過程中進行有效保證，精度處理在連鑄坯凝固末端處應該格外重視。另外，應該控制連鑄坯凝固末端夾輥正偏差在3mm內，應該保證臨界應力大于變形應力的要求。因此，應該全面檢修相關的連鑄機，保證相關參數的技術指標。經過相關檢修，橫裂紋依然通過跟蹤發生在鑄坯表面上，在通過多次酸浸抽樣分析，并沒明顯改善裂紋的缺陷程度，所以，缺陷突然發生的最直接原因并不是裝備方面，不應該把整體對弧的二冷機架作為改善的重點問題。
2. 2化學成分的影響
第一，在氮含量的影響方面。主要通過分析鋼內的Al， Ti， Nb的三方面影響分析進行，上述微量合金元素與N結合的氮化物進行分析，這影響著鋼的高溫延塑性方面問題。
首先，對于Ti的影響方面，TiN則會在Ti的連鑄過程中實現，Al形成則受到TiN的抑制，導致鑄坯裂紋指數有所降低，形成粗大的晶粒。但是，經過分析，Ti質量分數僅為0.01 %左右，影響坯高溫塑性很低；其次，對于Al的影響方面，一般來說，容易在奧氏體晶界析出A1N，這樣就是晶界滑移出現，微細析出物粒子造成一定的晶界破壞；第三，在Nb的影響方面，在連鑄時，Nb在晶界處析出Nb（CN），這樣就會使得鑄坯晶間強度有所降低，出現裂紋問題。這里進行六西格瑪工具進行檢驗判斷，主要判斷Al， Ti， Nb成份的變化影響問題。在16MnDR中，Nb的p=0.96 > 0.05，A1的p=0.97>0.05；在Q345R中，得到Ti的p=0.76 > 0.05，A1的p=0.86 > 0.05。這樣，就說明裂紋發生前后變化并不明顯。所以，本次批量橫裂的主要原因并不是相應的Al， Ti， Nb的變化。但是，還應該根據要求，控制[N]在51×10-6以下。
第二，在硫含量的影響方面。在Mn/S ≤50情況下，容易出現較差的鋼高溫塑性問題。在本例中，經過分析，Mn/S則大于120，能夠滿足生產要求，并不是M n/S含量的原因。
第三，分析矯直區脆性方面。拉應力則在連鑄機拉鋼過程中，作用于鑄坯內弧表面，當上述內弧表面的拉應力達到一定的臨界值，則會造成內部裂紋問題。其中，分析連鑄過程中的鋼，其一共存在于三個低塑性脆性區域，第III脆性區則是容易發生在鋼坯處于轎直區域的狀態下，這樣就讓橫向裂紋出現在鑄坯內弧表面中，基本類似于上述出現的裂紋。
相比于正常爐號，有裂紋爐號的二冷室溫度較低，能夠降低45℃左右，其中，二冷室平均溫度在800℃之下，具有位于第III脆性區的鑄坯溫度，所以，鑄坯橫裂的主要原因則是由于矯直溫度落于高溫脆性區所致。
當地氣溫驟降也是影響原因，使得二冷水溫度能夠收到影響，由原來的18 ℃降低至6 ℃左右，這主要是由于冷卻塔循環冷卻則是二冷水的主要方式，12℃的降幅經過相關分析和計算，能夠導致出冷區溫度降低最少有14℃，這樣就造成平均冷卻水溫度降低的問題，一般來說，能夠造成降低8℃左右。
所以，應該對二冷水比水量整體進行降低10%左右，一定要控制好溫度，保證其在25～40 ℃之間，這樣就能夠保證生產質量要求。
3 結語
在分析上述的裂紋結果中，應該做好原材料控制，還應該注意以下幾個方面的問題，一是，A1N， Nb（CN）等對高溫塑性影響應盡量減少，控制[N]質量分數小于0.0045%，控制A1含量在0.02 -0.04 %；二是，重視冬季的二冷水溫度降低問題，應該進行夏、冬的區分調節，保證結晶器入水溫度在25～35℃中；三是，檢修鑄機鑄坯凝固末端夾輥過程中，應該保證質量和要求，水平設置二冷凝固末端夾輥，控制其偏差在3.0mm之內。
參考文獻：
中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）18-0396-01
1、引言
壓力容器在高溫高壓環境中工作比較常見，壓力容易承受不同種類或不同強度的載荷的過程中，當局部或整體超過了載荷的臨界值，容易導致壓力容器出現失穩，突然失去其幾何形狀。而載荷分布部位不同、載荷的大小不同會造成失穩后的幾何形狀的不同。壓力容器的失穩又可以稱為屈曲，此類失穩的原因不是結構的強度不足。論文結合筆者的工作所得，將從壓力容器穩定性的計算方法著手，并結合具體的工程實例來進行壓力容器的穩定性分析。限于筆者學術研究的水平，文中的內容存在不足，懇請專業人士批評指正。
2、壓力容器的穩定性的計算
壓力容器中的穩定性的計算式以簡單的結構為模型的，如圓筒、外牙球殼、壓桿等，以圓筒臨界外壓為例，求取；臨界載荷：
P=hE/（R0（n2-1）[1+nl/（3.14R0）2]2）+0.73E（h/2R0）3X[（2n2-1-u）/[（1+ nl/（3.14R0）2）+（n2-1）]
其中，p為臨界外壓力，單位為MPa；h為圓筒的有效厚度，單位為毫米；R0為圓筒的外半徑，單位為毫米；E外材料彈性模量，單位為MPa；u為泊松比；l為圓筒的長度，單位為毫米，；n為圓筒屈曲時形成的波形數目。由于壓力容器的形狀不同，所采用的容器設計的規范也有不同的推薦方法，但大多是以此類的計算方法為基礎進行推導的。對于圓筒或球殼以外的結構，可以采用類似于球殼或圓筒的計算方式來進行，但存在一定的誤差。因而在壓力容器的穩定性的分析過程中，可以對結構加以限制，取得合適的安全系數。
3、結構有限元分析
壓力容器穩定性分析大多需要有限元的支持，因而在結構的有限元模型建立時需要注意幾個方面的內容：其一，有限元模型建立時要注意一些問題，如在分析區域建立模型，要根據實際的情況，對壓力容器是否存在外壓來計算長度；壓力容器的結構是否對稱，由于失穩是從對稱結構向非對稱結構變化的過程，因而需要特別注意；對于對稱結構施加對稱的負載，這樣可以在非線性分析時得到屈曲解，但負載的力需要根據屈曲模態進行分析。其二，有限元模型建立的過程，一般以殼單元shell63為基礎進行構建，約束為環向位移，筒體一段約束為軸向位移，在外表面施加壓力，建立完整模型。
4、壓力容器的穩定性分析
壓力容器的穩定性分析是以有限元軟件分析方法為基礎的，從理論上解釋，不同形狀的壓力容器，受到不同的載荷都可以用有限元軟件進行載荷的解析，以Ansys軟件為基礎的研究最為普遍，其分析一般包含非線性屈曲分析和特征值屈曲分析
4.1 非線性屈曲分析
非線性屈曲的分析的精度比較高，在實際的工程應用中非常廣泛，并且此類穩定性評估的精度要高于特征值屈曲分析。在分析時，采用一種逐步遞增的非線性靜力分析來對壓力容器的結構求不穩定的臨界載荷。非線性屈曲分析可以對擾動、初始缺陷等特征進行分析。其中初始缺陷對壓力容器的結構的臨界載荷的影響非常大，由于實際的制造加工和理論圖紙設計的形狀是存在區別的。因而在制造中，要對殼體或圓筒的圓度等進行規定。在進行壓力容器的非線性屈曲分析一般遵循以下的步驟：
（1）求取壓力容器結構的特征屈曲模態和特征值屈曲載荷，在此過程中首先要用到特征值屈曲分析法。
（2）在分析特征值屈曲模態時，將初始缺陷與之等同，其中規定變形量，將壓力容器的制造加工中的最大誤差設置為最大的變形量，最大的載荷為特征值屈曲載荷的1.2倍，在理論計算中，將材料設置為理想的彈塑性材料模型，加載的方式為弧長法。
（3）橫坐標的選擇過程中以最大的位移點與之對應，而將載荷作為縱坐標，繪制出位移-載荷的曲線圖。
（4）在確定極限載荷時，采用兩倍彈性斜率法，如下圖1所示。
非線性屈曲分析法的好處是可以對任意的結構形狀進行極限載荷求解，具有廣泛性。壓力容器在進行穩定性的分析時，長以安全系數來衡量結構的安全穩定性，在進行強度規定時，許用載荷不能超過極限載荷的2/3，也就是所謂的安全系數要大于1.5。精度與計算方法密切相關的，而將安全系數量化，可以反映壓力容器的穩定性。
4.2 特征值屈曲分析
與非線性屈曲分析不同，特征屈曲分析是線性分析方式，對于預測理論屈曲強度具有較好的作用，但是針對一個理想的彈性結構而言的。例如，在計算外壓圓筒的特征屈曲分析時，需要和米西斯公式結果相當，而分析壓桿的穩定性時，計算特征值屈曲需要與歐拉解相當。特征值屈曲分析對于線性的情況比較實用，但是對許多結構不是線性的或初始缺陷的，其彈性屈曲強度處的分析精確度并不高。一般特征值屈曲分析的結果并沒有非線性屈曲分析的精度高，特征值屈曲分析得出非保守結果的可能性較大，在實際的工程案例中應用并不廣泛，下圖2為結構屈曲過程的示意圖。
5、工程應用分析
在某工程的夾套壓力容器的分析中，夾套內的理論壓力為0.5MPa，在其一端1430mm處有一內徑為1185mm，厚度為35mm的接管，其外伸的長度為880mm。在經過線性屈曲分析（特征值屈曲分析）時，得到的臨界載荷為3.47MPa；但經過非線性屈曲分析后得到的臨界載荷為1.87MPa，其許用的外壓力為0.86MPa，因而在設備的穩定性分析中，可以認為設備是安全的。
6、結束語
壓力容器在日常的生活中比較常見，也是社會運轉不可或缺的設備之一，但是壓力容器往往因而高溫高壓工作的原因，出現失穩的情況，帶來了一定的安全隱患，一旦發生較大的事故，將帶來惡劣的影響。因而分析壓力容器的失穩情況，并針對性的加以載荷的預測和分析，可以為減少此類事故打下較好的基礎。論文中的壓力容器的失穩以有限元分析為基礎，但是有限元在實際的操作中會因為容器的不規則形狀和載荷分布的不穩定型，精確性有待進一步的提高。
參考文獻
[1]4732-1995，鋼制壓力容器-分析設計標準標準釋義[S].
[2]4732-1995，鋼制壓力容器-分析設計標準[S].
引言
隨著現代工業的發展，壓力容器已廣泛應用于化工、電力、紡織、醫藥、機械等行業[1]。在傳統的設計中，為了提高設備的安全性，通常將壓力容器的壁厚等參數設置的較為保守，使得設計出來的容器笨重，且還浪費材料。隨著計算機技術水平的飛速發展，我們在設計過程中可以利用有限元軟件對容器進行仿真[2][3]，通過仿真優化設計參數，從而使得設計的容器能夠滿足安全性能要求，同時也可以節省制造成本[4]。
1.有限元軟件ABAQUS的介紹
ABAQUS是一套功能強大的基于有限元方法的工程模擬軟件，一般被用來解決相對簡單的線性分析到復雜的非線性模擬等問題。ABAQUS不僅能夠解決結構分析問題，而且還能夠模擬和研究熱傳導、金屬切削、聲學、質量擴散等問題。ABAQUS主要有兩個分析模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。一個完整的分析過程通常包括三個步驟：前處理、模擬計算和后處理。
前處理部分主要包括幾何建模、網格劃分、接觸定義、分析步定義、載荷和邊界條件設置等。前處理完成之后，對任務進行創建和提交，若發生錯誤，需要根據提示對建模中的問題進行修改。等待計算完成之后，查看并分析結果。
2.實例分析
使用有限元軟件對內徑1300mm，壁厚14mm，筒體長度1330mm，使用材料為Q235-B的搪玻璃反應罐進行有限元分析。內筒設計壓力為0.4MPa，彈性模量為 200GPa，泊松比為0.3。
2.1 建立仿真模型
首先，我們根據容器的幾何參數進行幾何建模，并對材料的性質就行定義。根據實際應用的情況對模型進行約束和壓力的施加。在此，我們對容器的四分之一進行建模和分析。模型如圖1所示：
圖1 仿真模型
2.2 仿真結果
（a） （b）
圖2 仿真應力圖
（c） （d）
圖3 仿真應變圖
通過仿真應力圖2，可以發現，筒體和封頭連接處的應力最大，此外，封頭的頂端也受到較大的應力。通過仿真應變圖3，我們發現，封頭頂端所示的應變較大，連接處較筒體所受的應變也較大。
2.3 仿真與實驗結果對比
仿真完成后，根據容器的參數我們進行壓力實驗，實驗壓力值如公式1所示： Pt=1.25Pc=0.88MPa…………………………………………….（1）
試驗壓力下圓筒的應力如公式2所示：
MPa……………… …………………….（2）
通過仿真和實驗比較發現，仿真得到的最大應力約為50MPa，實驗得到的應力為53MPa，數值相差6%。
3.結論
本文通過有限元仿真簡單壓力容器，可以得出：
3.1仿真得到的應力和實驗得到的實際應力基本相符，說明有限元仿真軟件可以在壓力容器的制造設計及其檢驗過程中得到運用。
3.2筒體在受壓的情況下，筒體和封頭連接處受到的應力和應變較大。這就意味著通常情況下，這兩個部位是壓力容器較易失效的部位，也提醒我們檢驗及設計人員，要對這兩個部位重視。
參考文獻：
[1]梁基照.壓力容器優化設計[M].北京：機械工業出版社，2010.
[2]劉伯玉，丁傳安.薄壁壓力容器的有限元建模研究[J].現代制造技術與裝備，2009.
如何進行正確的選材是壓力容器設計和創造中的第一步，也是直觀重要的一步。在壓力容器的設計和制造過程中，一旦材料選取不合適，會對容器的安全使用留下重大隱患。所以，在壓力容器選材上，要根據容器的具體使用條件，如設計的壓力和溫度、操作特征、介質特點等，來選取擁有合適力學、焊接和耐腐蝕性能等物理性能的材料。除此之外，選取材料時還要充分考慮其具體加工工藝和經濟性等其他因素。
1 材料代用的具體規定
在設備的設計和制造過程中，常常會出現材料采購困難或者出于經濟上的考慮，材料代用的現象經常出現在壓力容器的設計過程中?！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩夹g監督規程（tsg r0004-2009）》以及《鋼制壓力容器（gb150-1998）》對材料代用做了相關規定。一般來講，主要要求如下：壓力容器的承壓部件在代用材料的選擇上，應和被代用材料有著相同或者相似的外形質量、化學成分、尺寸公差、性能指標、檢驗項目和檢驗率等。材料代用最基本的原則是：要絕對保證，在技術要求上，代用材料不得低于被代用材料，個別在檢測率或性能項目上要求不嚴格的代用材料，可以采取檢驗、測試的方式來選擇合適的代用材料。材料代用的手續要求為：（1）容器承壓部件的代用要嚴格進行，須經由代用單位技術部門的批準并上報代用材料的復檢報告或質量證明，由主管負責人核準批復；（2）必須在獲得原設計單位的允許并拿到證明文件后，才可以在壓力容器制造時進行材料代用；（3）壓力容器的設計圖、施工圖以及出廠時的質量證明書中要細致標注代用材料的規格部位、材質和規格。
2 以優代劣
壓力容器所用的全部金屬材料要具有優良的性能，包括材料的力學性能、耐腐蝕性、耐高溫性和制作工藝等。每一種材料的性能都是固定不變的，從性能比較的角度出發，常常會出現材料間的“優”和“劣”的問題。但每種壓力容器對對材料性能的要求在不同情況下也是不一樣的，所以，材料代用中的“優”與“劣”判斷從實際出發，具體問題具體分析。下面，筆者基于自身工作經驗，主要探討了幾種典型的“以優代劣”問題。
2.1 壓力容器制作中，在強度、力學特征等機械性能方面，其常用到的低合金鋼盡管明顯優于碳素鋼，但其冷加工性能與可焊性都比不過碳素鋼。一般來說，強度級別高的，其冷加工性能與可焊性就較差，二者負相關。所以在進行這方面的代用時，應相應調整焊接工藝，在熱處理時也可能會有相應變化，應給予充分重視。
2.2 材料代用時進行細致、周全的考慮，否則壓力容器實際使用中可能會出現各種安全隱患。比如處于濕硫化氫環境下及存在應力腐蝕開裂風險的設備中，容器對應力腐蝕開裂地敏感性隨容器使用的鋼材的強度級別的提高而增大，二者正相關。此時若將20r和q235和20r系列的鋼材用16mnr等低合金鋼待用就極易產生問題，因此，此類“以優代劣”行徑在原則是行不通的，應當被禁止。鎮靜鋼在許多性能方面上，鎮靜鋼都比沸騰鋼要更占優勢，但在搪玻璃容器制造時，鎮靜鋼的搪瓷效果反而不如沸騰鋼好。
2.3 一般來說，不銹鋼的耐腐蝕性較出色，但在含有氯離子的環境下，其耐腐蝕性卻不如低合金鋼和碳素鋼。
2.4 和普通不銹鋼相比，超低碳不銹鋼雖然具有價格優勢和良好的耐腐蝕性，但前者的高溫熱強性卻更為出色。一般情況下，為了提高耐腐蝕性，需降低含量，而為了提高高溫性，則要提高炭的含量。故而，此種情況下的 “以優代劣”，要尤其精確設計設備溫度，如有必要，應當重新計算。
2.5 原則上，膨脹節、爆破片、撓性管板及這類零件不能進行以優代劣，特殊情況下必須代用時應以代用的材料為重新進行精密計算，根據結果，適當調整零件厚度，以防止這類零件及其相鄰部位出現故障或者失效。
2.6 對熱換器管板而言，鍛件的總體性能比板材要好，所以通常情況下采用鍛件，但當管板厚度小于6cm時也可以用板材代替鍛件，但此時要注意，即使鍛件和板材的厚度、材質及設計溫度都相同，但兩者的許應用力卻不相同，前者的許應用力稍低于后者。故如需鍛件代用板材，應重新核準管板厚度。
對鋼材來說，其化學成份上的微小差異都可能對其性能造成重大影響，所以要對待任何類型壓力容器鋼材的“以優代劣”問題都要予以充分重視，以免導致產品和原設計不符。
3 以厚代薄
“以厚代薄”常常使從平面應力狀殼體的受力態轉變為平面應變狀態，這對容器受力狀態來說，是有百害而無一利的，通常情況下，厚壁容器比薄壁容器更容易產生三向拉應力，進而產生平面應變脆性斷裂。
3.1 對原設計中封頭和筒體間等厚焊接的容器，若對容器殼體的個別部件進以厚代薄，很容易增加殼體的幾何不連續情況，從而使封頭和筒體間的連接部位受到的局部應力增加，此時，對于有應力腐蝕傾向的容器來說，會造成很大的損害。可能會導致疲勞裂紋，嚴重的可能造成疲勞斷裂。
3.2 在厚板替代薄板時，常常導致連接結構發生相應改變，例如，筒體與加厚的封頭連接時，通常需要對封頭進行削邊處理。對以管道為主要筒體構成的設備，若增加筒壁厚度，在封頭與筒體的連接部位也須對筒體側實施內削邊處理。在厚度增加較大時，往往也關系到焊接工藝的變化。
3.3 容器殼體整體層面上的“以厚代薄”，雖然并不會造成筒體連接處和封頭的局部應力增加，但不了避免地，仍會導致一下不良影響。1）厚度增加后，原來的殼體設計中的探傷方式和焊接工藝也要進行相應的改變，增加難度；2）殼體厚度的增加必然使容器的重量加大，當容器重量增加過大時，必然會對容器的基礎和支座產生不利影響；3）對殼體同時具有傳熱作用的容器，殼體厚度的增加肯定會影響其傳熱效果。
3.4 鋼板的許應用力和其厚度緊密相連，《鋼制壓力容器（gb150-1998）》指出，鋼材的許應用力隨著其板厚的增大而減小，二者負相關。例如20℃-150℃環境下，16mnr板厚由16mm變為18mm時，其許應用力則從170mpa降為167mpa，150℃時，20r的板厚由16mm變為18mm時，其許應用力則從135mpa降為125mpa。由此可知，以厚代薄很可能導致強度不夠，故而，對處于臨界狀態的以厚代薄，必須對驗算其強度。
3.5 因為原件厚度與其剛性是成正比的，厚度越大，剛性越強，所以原則上不允許對撓性薄管板、波紋管和膨脹節等元件實行以厚代薄，以防止減弱補償變形的效果。
3.6 由于換熱器的特殊性，對熱換器的主要元件進行以厚代薄很容易破壞原來的平衡力系，原則上不可以厚代薄，特殊情況下，必須代用時，需要重新設計計算。
綜上所述，以厚代薄的利弊問題是很復雜的，在進行代用時，要由相關設計單位對代用的可行性和影響進行綜合考慮后，方可決定其是否可行。對可采取以厚代薄類型的容器，應對其焊接工藝、支座和等進行相應的調整，以盡可能的消除不利影響。
4 其他注意事項
進行材料代用時，應根據實際用材情況對焊接工藝進行適當的調整，一般調整原則為：用高級材料替代低級材料時，實驗和驗收仍可采用低級材料的標準，不用提高標準；不同材料的耐高溫性、韌度等性能不同時，進行最低水壓實驗時，其相應的溫度也可能發生改變，此時，要嚴格按gb150的相關規定執行；當板厚增加超過gb150所規定的冷卷厚度時，一定要對筒體進行消除應力的熱處理；鋼板的厚度達到一定水平時，還需要進行超聲探傷，必要時，提高水試驗的壓力。
結語
以鋼為材料主體進行設計和制作的壓力容器，在材料的機械性能要求上，在考兩次材料強度的同時，也應考慮其韌性，在韌性滿足的條件下，則應盡可能提高其強度。從這個角度上來說，在壓力容器材料選擇上要正確界定“優”和“劣”，不要單純的從材料的厚度和強度來考慮，而要進行綜合辨析和考慮。所以，也可以說，壓力容器制造中的材料待用并不單單是技術問題，更包含容器的安全性、投資方的經濟效益、制造商的成本等經濟和管理問題在內的復雜問題。所以，不論是哪種材料代用，其本質上均是變更壓力容器的設計方案，應給予相當的重視。
參考文獻：
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一、引言
隨著現代工業的發展，對產品質量和結構安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測技術具有不破壞試件，檢測靈敏度高等優點，所以其應用日益廣泛。目前對壓力容器的檢測方法有多種，本文主要介紹無損檢測的常用技術如射線、超聲、磁粉和滲透及新技術如聲發射、磁記憶等。
二、無損檢測方法
現代無損檢測的定義是：在不損壞試件的前提下，以物理或化學方法為手段，借助先進的技術和設備器材，對試件的內部及表面的結構，性質，狀態進行檢查和測試的方法。
（一）射線檢測
射線檢測技術一般用于檢測焊縫和鑄件中存在的氣孔、密集氣孔、夾渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，對于人體不能進入的壓力容器以及不能采用超聲檢測的多層包扎壓力容器和球形壓力容器多采用Ir或Se等同位素進行γ射線照相。但射線檢測不適用于鍛件、管材、棒材的檢測。
射線檢測方法可獲得缺陷的直觀圖像，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確，檢測結果有直觀紀錄，可以長期保存。但該方法對體積型缺陷（氣孔、夾渣）檢出率高，對體積型缺陷（如裂紋未熔合類），如果照相角度不適當，容易漏檢。另外該方法不適宜較厚的工件，且檢測成本高、速度慢，同時對人體有害，需做特殊防護。
（二）超聲波檢測
超聲檢測（Ultrasonic Testing，UT）是利用超聲波在介質中傳播時產生衰減，遇到界面產生反射的性質來檢測缺陷的無損檢測方法。
超聲檢測既可用于檢測焊縫內部埋藏缺陷和焊縫內表面裂紋，還用于壓力容器鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。
該方法具有靈敏度高、指向性好、穿透力強、檢測速度快成本低等優點，且超聲波探傷儀體積小、重量輕，便于攜帶和操作，對人體沒有危害。但該方法無法檢測表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，該方法對缺陷的定性、定量表征不準確。
（三）磁粉檢測
磁粉檢測（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷處漏磁場與磁粉相互作用而顯示鐵磁性材料表面和近表面缺陷的無損檢測方法。
在以鐵磁性材料為主的壓力容器原材料驗收、制造安裝過程質量控制與產品質量驗收以及使用中的定期檢驗與缺陷維修監測等及格階段，磁粉檢測技術用于檢測鐵磁性材料表面及近表面裂紋、折疊、夾層、夾渣等方面均得到廣泛的應用。
磁粉檢測的優點在于檢測成本低、速度快，檢測靈敏度高。缺點在于只適用于鐵磁性材料，工件的形狀和尺寸有時對探傷有影響。
（四）滲透檢測
滲透檢測（PenetrantTest，PT）是基于毛細管現象揭示非多孔性固體材料表面開口缺陷，其方法是將液體滲透液滲入工件表面開口缺陷中，用去除劑清除多余滲透液后，用顯像劑表示出缺陷。
滲透檢測可有效用于除疏松多孔性材料外的任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷。隨著滲透檢測方法在壓力容器檢測中的廣泛應用，必須合理選擇滲透劑及檢測工藝、標準試塊及受檢壓力容器實際缺陷試塊，使用可行的滲透檢測方法標準等來提高滲透檢測的可靠性。
該方法操作簡單成本低，缺陷顯示直觀，檢測靈敏度高，可檢測的材料和缺陷范圍廣，對形狀復雜的部件一次操作就可大致做到全面檢測。但只能檢測出材料的表面開口缺陷且不適用于多孔性材料的檢驗，對工件和環境有污染。滲透檢測方法在檢測表面微細裂紋時往往比射線檢測靈敏度高，還可用于磁粉檢測無法應用到的部位。
（五）聲發射檢測
聲發射（Acoustic Emission，AE）是指材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象。而彈性波可以反映出材料的一些性質。聲發射檢測就是通過探測受力時材料內部發出的應力波判斷容器內部結構損傷程度的一種新的無損檢測方法。
壓力容器在高溫高壓下由于材料疲勞、腐蝕等產生裂紋。在裂紋形成、擴展直至開裂過程中會發射出能量大小不同的聲發射信號，根據聲發射信號的大小可判斷是否有裂紋產生、及裂紋的擴展程度。
聲發射與X射線、超聲波等常規檢測方法的主要區別在于它是一種動態無損檢測方法。聲發射信號是在外部條件作用下產生的，對缺陷的變化極為敏感，可以檢測到微米數量級的顯微裂紋產生、擴展的有關信息，檢測靈敏度很高。此外，因為絕大多數材料都具有聲發射特征，所以聲發射檢測不受材料限制，可以長期連續地監視缺陷的安全性和超限報警。
（六）磁記憶檢測
磁記憶(Metal magnetic memory， MMM)檢測方法就是通過測量構件磁化狀態來推斷其應力集中區的一種無損檢測方法，其本質為漏磁檢測方法。
壓力容器在運行過程中受介質、壓力和溫度等因素的影響，易在應力集中較嚴重的部位產生應力腐蝕開裂、疲勞開裂和誘發裂紋，在高溫設備上還容易產生蠕變損傷。磁記憶檢測方法用于發現壓力容器存在的高應力集中部位，它采用磁記憶檢測儀對壓力容器焊縫進行快速掃查，從而發現焊縫上存在的應力峰值部位，然后對這些部位進行表面磁粉檢測、內部超聲檢測、硬度測試或金相組織分析，以發現可能存在的表面裂紋、內部裂紋或材料微觀損傷。
磁記憶檢測方法不要求對被檢測對象表面做專門的準備，不要求專門的磁化裝置，具有較高的靈敏度。金屬磁記憶方法能夠區分出彈性變形區和塑性變形區，能夠確定金屬層滑動面位置和產生疲勞裂紋的區域，能顯示出裂紋在金屬組織中的走向，確定裂紋是否繼續發展。是繼聲發射后第二次利用結構自身發射信息進行檢測的方法，除早期發現已發展的缺陷外，還能提供被檢測對象實際應力---變形狀況的信息，并找出應力集中區形成的原因。但此方法目前不能單獨作為缺陷定性的無損檢測方法，在實際應用中，必須輔助以其他的無損檢測方法。
三、展望
作為一種綜合性應用技術，無損檢測技術經歷了從無損探傷(NDI)，到無損檢測(NDT)，再到無損評價(NDE)，并且向自動無損評價(ANDE)和定量無損評價(QNDE)發展。相信在不員的將來，新生的納米材料、微機電器件等行業的無損檢測技術將會得到迅速發展。
參考文獻
[1]魏鋒，壽比南等. 壓力容器檢驗及無損檢測：化學工業出版社，2003.
[2]王自明.無損檢測綜合知識：機械工業出版社，2005.
[3]沈功田，張萬嶺等.壓力容器無損檢測技術綜述：無損檢測，2004.
蒸壓釜是化工、建材行業中應用較為廣泛的一種具有多支座的臥式壓力容器。GB150—89《鋼制壓力容器》只給出了雙支座對稱布置臥式容器的剪力、彎矩和應力計算方法，而對多支座臥式容器的計算方法僅在文[2]中有一般性說明。HGJ16—89《鋼制化工容器強度計算規定》只給出了三支座臥式容器的設計和計算。本文從三彎矩方程出發結合臥式容器的特點，基于材料力學理論基礎，比照文[2，3]的推導過程，導出了相應的彎矩和剪力計算公式，按齊克法給出應力校核式，并基于matlab編制了相應的計算及校核程序。
圖1 n支座連續外伸梁受力圖
1 公式推導
多支座臥式蒸壓釜可簡化為受均布載荷的外伸梁，假設共有2n-1個支座，見圖1。圖中L為圓筒兩封頭切線之間長度;h為封頭內壁曲面深度;A為邊支座中心線到近端封頭切線的距離;q為單位長度上的載荷。
1.1 支座截面彎矩的計算
為求出臥式容器的各項應力，首先求得各截面的剪力和彎矩，多支座臥式容器屬靜不定結構，需用三彎矩方程求解其剪力和彎矩。對于n支座，三彎矩方程一般性公式為[2]：
(1)
在對多支座臥式容器進行結構設計時，為使其受力狀況較好，通常將支座設計成等距布置。即有l1= l2= l3 =? = l2n-2=l，其值為：
(2)
故公式(1)簡化為
(3)
在支座n左右，由于對稱 ，故
(4)
首先需要計算封頭及其內裝物料重量和作用于封頭上的靜載荷對封頭切線與軸線交點的等效力矩：
(5)
根據文[4]有
(6)
由公式(4) 、(5) 、(6)組成連立方程如下：
(7)
令 ， ，則上述方程組可以寫成：
(8)
其中：
由此方程組可解得各支座截面彎矩Mi(i=1，2，…，n)，并由對稱性得
(i=1，2，…，n-1)
(9)
1.2
支座反力的計算
圖2 連續外伸梁分解圖
當求得各支座截面彎矩之后，把該連續梁分解為2n-2個靜定梁，如圖2所示。左右端為均布載荷外伸梁、中間為均布載荷簡支梁，從而求得支座反力。封頭及其內裝物料重量為：
并由對稱性得
(i=1，2，…，n-1)
1.3
梁內剪力的計算
根據剪支梁的剪力計算公式可求出梁內的剪力，如下：
（13)
求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對稱性可得。
1.4
彎矩的計算
首先根據剪支梁彎矩的計算公式即可求出梁內彎矩，然后采用數學方法求出彎矩的最大值。
1.4.1梁內彎矩的計算
(14)
求出A段以及1~n-1段的彎矩，其它各段由對稱性可得。
1.4.2最大彎矩的計算
對方程組 (14) 求一階導數，以求最大彎矩所在點，如方程組（15）。把求得的x值代入原方程組 (14) ，即可求得各段的最大彎矩。
在求得多支座臥式容器各支座處支反力和彎矩后 ，可作出其剪力圖和彎矩圖，本文不詳細敘述。
(15)
1.5釜體應力計算和校核
多支座臥式容器的應力計算可以按照齊克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文獻[1]進行應力校合。
1.5.1 筒體軸向應力計算
(1) 兩支座中間處的橫截面上:
按各跨中點處的最大彎矩Mmax作用點處，計算橫截面的最高點和最低點的軸向應力：
最高點：
(16)
最低點：
(17)
式中，p為設計壓力，Mpa；Rm為釜體平均半徑，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。
(2) 支座處橫截面上
筒體被加強的最高點或筒體不被加強的靠近中間水平平面處：
最高點：
(18)
最低點：
(19)
式中K1、K2為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—5、式8—6計算，
。
(3) 筒體軸向應力的驗算
(20)
式中K3為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—21進行計算，
=max{ |i=1，2，……，n}。
如τ
1.5.3 圓筒周向應力計算
按支座處無加強圈，先按鞍座墊板不起加強作用進行計算。
(1) 支座處橫截面最低點：
(21)
式中K5為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-20計算，
=max{ |i=1，2，……，n}。
(2) 鞍座邊角處
(22)
式中K6為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-36計算，
， =max{ |i=1，2，……，n}。
(3) 周向應力驗算
σ7
2、matlab程序的編制
根據上述推導公式，基于matlab語言編寫計算程序。本文利用matlab強大的矩陣計算功能進行方程組的求解，大大的簡化的計算的復雜性，且利用matlab的繪圖功能可以很方便的繪制出剪力圖與彎矩圖。程序的PAD圖如圖3：
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖 3 matlab程序PAD圖
3 五鞍座蒸壓釜計算實例
一臺五鞍座蒸壓釜（結構示意圖見圖4）。已知：支座個數2n-1=5，設計壓力P=1.40Mpa，邊支座中心線到近端封頭切線的距離A=740mm，封頭內壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設計溫度下容器材料的許用應力[σ]t=170Mpa，筒體有效厚度δ0=11mm，容器殼體及充滿介質時的總重量（包括殼體、內件、物料及保溫層）W=1.05×106N。
圖 4 五鞍座蒸壓釜結構示意圖
將已知參數輸入matlab程序，得計算結果如下：
支座彎矩
支座反力
跨間最大彎矩 應力校核
（N，mm）
(N)
（N，mm）
（MPa）
M1=-1.32×107
R1=144631
M12max=1.161×108 σ1=60.7
M2=-1.663×107
R2=284397
M23max=5.847×107
σ2=67.3
M3=-1.153×107
R3=235810
M34max=5.847×108
σ3=66.3
M4=-1.663×107
R4=284397
M45max=1.161×108 σ4=93.5
M5=-1.32×107
R5=144631
Mimax=1.161×108
σ5=-10.6
Mmax=-1.32×107 Rmax=284397
σ6=-151.2
σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6
τ=10.86
各項盈利校核均合格
并且程序可以自動生成剪力圖和彎矩圖，如圖5、圖6所示。
4 結語
本文所給出的受力分析和強度計算方法，雖然是針對具體的蒸壓斧設計而得，但是具有非常普遍的意義，廣泛適用于其他多支座臥式容器。同時，在本文中，matlab強大的計算功能與繪圖功能得到充分體現，值得在設計與計算中廣泛推廣。
參考文獻
[1] 全國壓力容器標準化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(一)．北京：學院出版社，l989
[2] 全國壓力容器標準化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(三)．北京：學院出版杜，1989
