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压力容器生产超标缺失可靠剖析

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压力容器生产超标缺失可靠剖析

发布日期:2018-06-22 作者:盐城市大明化工机械有限公司 点击:

 压力容器种类繁多,各制造厂工艺技术、人员素质有一定差别,生产一个大型复杂设备,常因某些原因产生个别超标缺陷并造成即定事实。这时就要多请一些专家和具有实际生产经验的工程技术人员检查研讨,对具体问题作具体分析。


  首先要考虑设备的工作性能与安全性,如工作性能与安全性有问题,不能使用或修复,这时该报废就得报废。但另一方面,如经过检查、修补、论证,可以有依据地说明不影响其安全性与工作性能,也应从整个国民经济利益出发,考虑经济效益(报废损失、工期拖后等)问题。也就是说,经一定检测论证并经一定职能机构批准,在加强监督与操作管理情况下,可准许其设备安装使用,并视其运行监测情况,看是否允许其长期运行使用或令其限期更换。


  对超标缺陷容器作安全性分析必须十分熟悉有关容器的设计规定与制造、检验、监察方面的规程、规定、标准和技术要求,同时要具备多方面专业知识与计算检测能力。因为遇到的问题是多种多样的,例如个别部位错用材料、制造坯料时焊缝布置不当、焊缝错边超标、过大的棱角与椭圆度不能修复等等。


  一般情况下,应进行以下各方面的检查与分析。


  (1)首先要进行容器整体的外观检验与几何形状检测:对主要缺陷部位的缺陷种类、情况与尺寸要仔细检查准确记录。例如焊缝准确位置、错边长度与最大错边量、工件的真实直径与壁厚、最大椭圆度等。


  (2)作材料的化学分析与机械性能试验:不论材料是否有出厂质量合格证或工厂是否已进行过抽查复验试验,对有缺陷的材料都要进行化学分析与机械性能试验。对一般钢材应注意C、Mn、P、S的含量,因为这些元素影响焊接性、强度、韧性与冷脆性。如果是合金钢,还应注意合金的含量,以保证要求的性能,如耐腐蚀性能、耐热性能等。机械性能试验应按规定进行,通过实测b、s,取n b≥3,n s≥1. 6,可得出该材料的真实许用应力值,然后与强度计算取用的< >进行比较。由实测的、A kv,可估计出材料的塑性与抗冲击性能的高低。


  (3)针对具体缺陷情况进行强度分析与校核计算:受内压圆筒件按下式计算其壁厚:S= pD i 2 < > t - p + C对凸形封头和球壳壁厚计算式则为S = pD i K 2 < > t - 0. 5p + C和S = p D i 4 t - p + C式中p――设计压力D i――圆筒与球壳内径t――材料许用应力――焊缝系数K――封头形状系数C――附加壁厚计算值与设计时实取壁厚比较,可以看出实际设计有多大强度安全裕度。


  因为存在缺陷,常需要计算实际应力值。内压圆筒件的环向膜应力为m = p D i + S y 2S y轴向膜应力为m = p D i + S y 4S y凸形封头各点的纬向、经向应力是变化的,标准封头(K= 1)时,顶点最大应力值为m = p D i + 0. 5S y 2S y球壳的应力为m = p D i + S y 4S y以上各式中S y为实测有效壁厚。


  如果要计算因焊缝错边引起的附加弯曲应力,从安全考虑可按下式计算:w = 3 m h/ S式中h――错边量m――垂直错边方向的膜应力按应力分类极限分析准则,错边处m + w≤1. 5为安全。


  焊缝棱角度(角变形)引起的应力为e = 3 m e/ S式中e――棱角度棱角度(角变形)引起的应力有自限性,属二次应力,因此按定性分析准则其控制原则为m + e≤3有椭圆度的圆筒件在内压力作用下,其附加弯矩为M = p 8 D 2 max D ma x - D min D max式中D ma x - D min为内径椭圆度。因此,附加弯曲应力为w = 6M S 2 = 3p D 2 max 4S 2 D max - D min D ma x此弯曲应力与圆筒环向膜应力迭加,按极限分析准则,其控制原则为m + w≤1. 5在强度设计时,壁厚S最终是取标准规格,实际有效壁厚往往大于强度计算的理论壁厚。因此作强度校核能定量地看出其强度的安全裕度的大小。准确的强度计算校核对判定有缺陷容器的安全性起决定性作用。


  (4)对焊接接头作安全性分析:压力容器大多是用焊接方法制造的。根据壁厚与接头型式的不同,可采用不同的焊接方法。不同焊接方法的热循环有较大差异,焊接热影响区宽度不同,焊接残余应力也有明显差别,因此焊后是否经过消除应力退火,对负荷时的峰值应力有一定影响,即影响压力容器的疲劳性能。例如电渣焊,因焊接热影响区结晶组织粗大,焊后必须进行正火处理,否则将严重影响压力容器的安全性能。


  (5)对焊缝内部质量严格控制,尤其是有缺陷部位的焊缝及其热影响区必须100%X光探伤并提高焊缝评级要求:一般Ⅰ、Ⅱ类容器允许只进行焊缝总长20%的探伤,并且合格标准为Ⅲ级。考虑到保证安全,对有缺陷部位及其附近区必须全部X光探伤(补拍),并提高等级要求。视缺陷情况及强度安全裕度,一般要求Ⅰ、Ⅱ级焊缝,对条状夹渣、单面焊根部未焊透与咬边应严格要求。在JB4730- 94焊缝评片标准中,Ⅱ级焊缝不允许有单面焊未焊透情况。这部分焊缝可以允许返修达到要求等级,但同位置返修次数不得超过两次。


  (6)必要时再深入一步,进行疲劳强度校核和断裂力学分析,以便估计在反复载荷(加载卸载)作用下,达到预定循环周次后容器的疲劳性能和突发脆性断裂的危险性。


  对超标缺陷容器进行安全性分析时,以上所提各项可根据具体情况考虑应用。


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关键词:生物压力容器,压力容器厂家,压力容器制造

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