李景貴

（遼寧省遼陽(yáng)市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究所 遼陽(yáng) 111000）

在役壓力容器環(huán)向棱角度檢驗(yàn)方法

李景貴

（遼寧省遼陽(yáng)市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究所 遼陽(yáng) 111000）

壓力容器制造中產(chǎn)生的棱角，導(dǎo)致該處的應(yīng)力集中，降低了壓力容器的承載能力，增加了其危險(xiǎn)性。作為定期檢驗(yàn)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)很難做到制備所有規(guī)格的樣板，按照現(xiàn)行GB 150規(guī)定的測(cè)量方法不利于檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)開展定期檢驗(yàn)工作，為此，本文結(jié)合筆者多年經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)總結(jié)了一套簡(jiǎn)單、快速、不需要任何樣板的測(cè)量棱角度方法。

壓力容器 定期檢驗(yàn) 棱角度

在焊接接頭環(huán)向、軸向形成的棱角，其大小用棱角度（E）來(lái)表示。棱角度主要是由于預(yù)彎操作不規(guī)范、焊接變形等原因產(chǎn)生的。棱角度的存在形成了壓力容器的幾何不連續(xù)，造成棱角處的應(yīng)力集中，進(jìn)而使壓力容器局部承載能力下降，危及壓力容器的安全運(yùn)行，因此，TSG R7001—2013 《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定了對(duì)首次定期檢驗(yàn)的壓力容器，應(yīng)當(dāng)檢驗(yàn)其棱角度[1]。

1 GB 150中規(guī)定的環(huán)向棱角度檢查方法[2]

宜分別用弦長(zhǎng)等于Di/6，且不小于300mm的內(nèi)樣板（或外樣板）和直尺檢查，如圖1所示。

圖1 GB 150規(guī)定的環(huán)向棱角度檢查方法（局部放大示意圖）

這種檢查方法有的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集比較準(zhǔn)確（其數(shù)值的準(zhǔn)確度受樣板與壓力容器表面吻合程度等的影響[3]），但是，其樣板制作對(duì)于在役壓力容器定期檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)而言非常麻煩，而且應(yīng)當(dāng)注意一般直尺端部并不是0刻度位置。

另外，應(yīng)當(dāng)注意到GB 150給出的是檢查方法，而不是檢驗(yàn)方法。棱角度的測(cè)量在生產(chǎn)單位制造過程的檢驗(yàn)控制環(huán)節(jié)中，已經(jīng)由生產(chǎn)單位檢查后并經(jīng)監(jiān)檢機(jī)構(gòu)確認(rèn)，因此，作為在役壓力容器定期檢驗(yàn)中棱角度的檢驗(yàn)應(yīng)當(dāng)定義為上述檢查結(jié)果的驗(yàn)證。作為檢查結(jié)果的驗(yàn)證，其采用的方法是可以與原方法不同。

2 在役壓力容器環(huán)向棱角度檢驗(yàn)方法

2.1 測(cè)量的基本原理概述

利用圓柱體的母線是直線的基本原理，可以將直尺沿著母線平行并靠緊壓力容器內(nèi)表面（除焊縫位置外）的任何位置放置。然后，將直尺緩慢地略微傾斜后，發(fā)現(xiàn)仍然存在一個(gè)傾斜角度范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，直尺仍然可以平行（近似平行）并緊靠壓力容器內(nèi)表面（除焊縫位置外）的任何位置，這種現(xiàn)象可以用極限理論[4]作以解釋：沿筒體圓周方向上凹陷的寬度較圓周總長(zhǎng)是非常小的，可以忽略不計(jì)。這樣，用一個(gè)直尺略微傾斜橫跨棱角處的凹陷，完全可以做到近視平行并緊靠壓力容器內(nèi)表面（除焊縫位置外）的任何位置，即相當(dāng)于GB 150中的樣板的作用。

2.2 測(cè)量操作方法介紹

在棱角度凹陷處的表面將鋼板尺沿筒體母線略微傾斜（傾斜程度以剛好使鋼板尺傾斜橫跨棱角度最大凹陷兩側(cè)為宜）并垂直于表面放置（如圖2所示），測(cè)量凹陷底部與鋼板尺之間的最大距離（如圖3所示），作為棱角度E。

圖2 鋼板尺的放置示意圖（主視）

圖3 測(cè)量示意圖（側(cè)視）

3 本方法與GB 150規(guī)定的測(cè)量方法的對(duì)比驗(yàn)證

由表1可以看出，本方法與GB 150規(guī)定的測(cè)量方法相差不超過10%，與GB 150給定的測(cè)量方法非常接近。在不使用任何樣板而僅僅采用了簡(jiǎn)單、常見的測(cè)量工具即可測(cè)量出在役壓力容器環(huán)向棱角度，其測(cè)量值是完全可以滿足在役壓力容器定期檢驗(yàn)的精度要求。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是從嚴(yán)格意義上講，本方法測(cè)量結(jié)果是偏大的[5]。

表1 本方法與GB 150規(guī)定的測(cè)量方法實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

4 本方法測(cè)量精度的影響因素

1）受內(nèi)徑影響較大，內(nèi)徑越大測(cè)量值越接近真實(shí)值。依據(jù)極限理論，在同樣弦長(zhǎng)的條件下，內(nèi)徑越大，弦長(zhǎng)與弧長(zhǎng)越接近。

2）依據(jù)極限理論，在同樣凹陷寬度條件下，傾斜橫跨凹陷部分的鋼板尺長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越接近平行母線，測(cè)量值越接近真實(shí)值。

3）測(cè)量E值時(shí)，可以選擇剛性探針等深入凹陷內(nèi)，然后，測(cè)量深入部分的長(zhǎng)度，即為棱角度E。

5 結(jié)論

本文介紹的這種環(huán)向棱角度的檢驗(yàn)方法，操作簡(jiǎn)單，不需要任何樣板，僅采用簡(jiǎn)單、常見的測(cè)量工具，節(jié)約了資源，可以快速地檢驗(yàn)出在役壓力容器環(huán)向棱角度是否符合要求，提高了檢驗(yàn)工作效率。

這種檢驗(yàn)方法測(cè)量棱角度E的值，從嚴(yán)格意義上講，其測(cè)量值較真實(shí)值略偏大，但是，從產(chǎn)品的制造精度上考慮，這個(gè)誤差是可以接受的，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品出廠及使用帶來(lái)明顯的影響。

[1] TSG R7001—2013 壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S]．

[2] GB 150—2011 壓力容器[S]．

[3] 耿南平．公差配合與技術(shù)測(cè)量[M]．北京：航空航天大學(xué)出版社，2010：73．

[4] 同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系．高等數(shù)學(xué)（第六版）[M]．北京：高等教育出版社，2007：23-43．

[5] 費(fèi)業(yè)泰．誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：10-33．

Proposal of Ring to Edge Angle Inspection Method for in Service Pressure Vessel

Li Jinggui
(Liaoyang city, liaoning province boiler pressure vessel inspection institute Liaoyang 111000)

Corner edge formed in the pressure vessel manufacturing, could lead to the severe stress concentration, reduces the carrying capacity of the pressure vessel, and increases its danger. As a inspection institution for regular inspection, it is difficult to prepare all specifications of sample plate. Current measurement method stipulated in GB 150 is not conducive for inspection institution to carry out regular inspection. Therefore, combining with the experience and theoretical knowledge for these years, this paper summarizes a set of simple, fast, and no sample needed edge angle measurement method.

Pressure vessel Inspection Edge Angle

X924

B

1673-257X(2016)12-0047-02

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．12．010

李景貴(1978～)，男，本科，從事壓力容器檢驗(yàn)及制造單位質(zhì)量體系管理工作。

2016-05-06）