郭龍

摘 要 在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平持續(xù)提高之下，石油化工、煤化工等眾多行業(yè)實(shí)現(xiàn)了全新的發(fā)展。在此過程中，不銹鋼復(fù)合鋼板因其具有的特殊優(yōu)勢而被廣泛運(yùn)用在壓力容器的設(shè)計與制造當(dāng)中，但由于其設(shè)計厚度與實(shí)際制造厚度之間會產(chǎn)生一定偏差，因此可能會使得制造而成的壓力容器無法有效滿足設(shè)計要求?；诖?，本文將通過簡單分析不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的設(shè)計作為研究其切入點(diǎn)，著重圍繞不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器設(shè)計、制造厚度偏差進(jìn)行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞 不銹鋼復(fù)合鋼板；壓力容器；設(shè)計制造；厚度偏差

中圖分類號 TG3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0056-01

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的幫助之下，我國原油等開采量和加工量不斷增多，但與此同時原油等物質(zhì)的穩(wěn)定性也開始受到人們的廣泛關(guān)注。目前在設(shè)計和制造壓力容器的過程中，不銹鋼復(fù)合鋼板是一種使用比較廣泛的材料，其可以較好地實(shí)現(xiàn)長時間保障裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，因此為保障不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器能夠充分發(fā)揮出其應(yīng)有效用，有必要對不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器設(shè)計、制造厚度的偏差進(jìn)行分析。

1 不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的設(shè)計

1.1 材料選用

不銹鋼復(fù)合鋼板是一種通過爆炸成形等方式有機(jī)整合不銹鋼和碳素鋼或是低合金鋼板的材料，其中不銹鋼是復(fù)層，碳素鋼或低合金鋼板則被稱之為基層。不銹鋼復(fù)合鋼板具有較強(qiáng)的可焊與成型特性，同時可以有效抵抗腐蝕、銹蝕，因此也被廣泛運(yùn)用在各行各業(yè)當(dāng)中[1]。而在使用不銹鋼復(fù)合鋼板設(shè)計制造壓力容器時，工作人員可以根據(jù)具體需要，從生產(chǎn)復(fù)合鋼板的廠家處直接購買成品板材即可，但如果基層材料較為特殊或是有其他特殊設(shè)計要求，則可以分別從不同廠家處購買基層材料和復(fù)層不銹鋼材料，最后統(tǒng)一交由復(fù)合板生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工復(fù)合即可。圖1展示的就是使用不銹鋼復(fù)合鋼板設(shè)計制造而成的儲氣罐。

1.2 設(shè)計流程

在設(shè)計不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的過程當(dāng)中，首先設(shè)計人員需要嚴(yán)格按照相關(guān)工藝技術(shù)要求以及設(shè)計要求，制定出科學(xué)合理的設(shè)計、制造和驗收技術(shù)要求，之后需要根據(jù)既定的設(shè)計與制造方案選購規(guī)格厚度相適宜的不銹鋼復(fù)合鋼板，并正式進(jìn)入到制造環(huán)節(jié)。由質(zhì)量檢驗人員對設(shè)備封頭和筒體等厚度進(jìn)行全方位地測量和計算，但考慮到不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器在制造時，因材料本身容易出現(xiàn)塑性變形，因而可能導(dǎo)致實(shí)際筒厚與設(shè)計厚度之間出現(xiàn)偏差，故需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中對各種附加量進(jìn)行充分考慮，并適當(dāng)增加適量的安全量，從而有效保障不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器能夠與設(shè)計制造要求完全吻合，避免其在設(shè)計和制造過程中出現(xiàn)不必要的損失。

2 不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器設(shè)計與制造厚度的

偏差

2.1 允許偏差

不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器在設(shè)計與制造過程中并非完全不允許出現(xiàn)任何厚度上的偏差，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定，在設(shè)計和制造不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器時，復(fù)層材料允許有不超過±10%且不大于±1.0mm的厚度差，即不銹鋼這一復(fù)層材料的厚度偏差需要控制在±1mm以內(nèi)。而低合金鋼板或碳素鋼等基層材料的厚度偏差不允許超過±0.5mm，將二者進(jìn)行相加之后即可得到不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的設(shè)計與制造總厚度允許偏差，即為1.5mm[2]。但隨著我國工藝技術(shù)的不斷提高，其對不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器設(shè)計和制造也提出了更為嚴(yán)苛的要求，現(xiàn)如今壓力容器的復(fù)層材料允許負(fù)偏差不得超過0.3mm，基層材料的固定負(fù)偏差為0.3mm，累積負(fù)偏差的最大值不得超過0.8mm，壓力容器總厚度允許負(fù)偏差必須控制在1.2mm以內(nèi)。

2.2 計算實(shí)例

以筆者所在工廠中的某臺不銹鋼復(fù)合鋼板設(shè)計制造而成的壓力容器為例，該壓力容器的公稱直徑Ф為2 800mm，設(shè)計壓力和設(shè)計溫度分別為4.0MPa以及250℃，壓力容器容積為42m3，介質(zhì)為濕硫化氫工況易燃易爆工藝氣體。壓力容器的焊接接頭系數(shù)Ф為1，兩橢圓封頭切線之間殼體長度為5 800mm，整臺不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器主要是由S31603+Q345R制作而成，在250℃的設(shè)計溫度之下，壓力容器筒體基層材料的許用應(yīng)力為147MPa，腐蝕余量為C1=1mm，鋼板負(fù)偏差C2=0.3mm。

根據(jù)計算公式即可求出壓力容器當(dāng)中的內(nèi)壓圓筒壁厚，在這一公式當(dāng)中，代表著壓力容器的計算厚度，Pc代表著計算壓力，單位為MPa，Di代表著壓力容器內(nèi)壓圓筒內(nèi)徑，單位為mm，則代表著壓力容器在設(shè)計溫度之下的許用應(yīng)力，單位為MPa，而焊接接頭系數(shù)則用Ф進(jìn)行表示。通過將工廠中的這臺不銹鋼復(fù)合鋼板設(shè)計制造而成的壓力容器各項參數(shù)代入到計算公式當(dāng)中，我們可以得知圓筒計算厚度為=38.62mm，而基層材料的名義厚度通過將38.62+1+0.3后可以計算得出為39.92mm，所以基層筒體的名義厚度可以取40mm。因此整個壓力容器的筒體總厚度可以取3+40mm。而如果工作人員從生產(chǎn)復(fù)合板的廠家處直接訂購厚度為3+40mm的S31603+Q345R的不銹鋼復(fù)合鋼板，則其訂購的材料厚度應(yīng)當(dāng)在43.8mm以上。但在實(shí)際生產(chǎn)制造壓力容器設(shè)備筒體的過程當(dāng)中，筒體會因塑性變形而變薄，減薄量為，因此整臺壓力容器的加工減薄量應(yīng)當(dāng)為，在排除復(fù)層材料厚度強(qiáng)度這一因素之后，我們可以得知，壓力容器圓筒在卷制成型之后其基層材料的厚度應(yīng)當(dāng)在38.62+1=39.62mm以上。而利用爆炸成型法下的不銹鋼復(fù)合鋼板，其基層材料的厚度應(yīng)當(dāng)為40-0.66=39.34mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于圓筒卷制成型之后設(shè)計要求的39.62mm的基層材料厚度，導(dǎo)致設(shè)計制造而成的不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器無法有效滿足設(shè)計要求[3]。因此需要工作人員在采購不銹鋼復(fù)合鋼板的過程中，對其設(shè)計、制造厚度偏差以及可能影響其出現(xiàn)厚度偏差的各項因素進(jìn)行充分考量，并適當(dāng)增加筒體厚度，保障壓力容器筒體壁厚在3+42mm左右從而有效應(yīng)對厚度偏差。

3 結(jié)論

總而言之，通過本文的分析研究我們可以得知不銹鋼復(fù)合鋼板，在被用于設(shè)計和制造壓力容器的過程當(dāng)中，其設(shè)計厚度往往會與實(shí)際制造時的厚度之間產(chǎn)生偏差，并可能由此導(dǎo)致設(shè)計制造而成的不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器無法與設(shè)計要求相吻合。因此工作人員在進(jìn)行不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的制造時，需要結(jié)合具體的設(shè)計要求認(rèn)真挑選厚度適中的材料，并對設(shè)計與制造的允許偏差進(jìn)行明確，設(shè)計人員在進(jìn)行不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的設(shè)計時，也應(yīng)充分考慮制造過程中的加工減薄量，必要時應(yīng)在設(shè)計圖紙中標(biāo)明殼體的最小厚度，通過在設(shè)計過程中適當(dāng)增加安全余量等措施以盡可能消除不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器的設(shè)計與制造厚度偏差，進(jìn)而有效保障壓力容器的設(shè)計與制造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]肖文麗，韓玉梅.不銹鋼復(fù)合鋼板制造壓力容器設(shè)計厚度探討[J].中國特種設(shè)備安全，2011（10）：26-27.

[2]吳進(jìn)銀，張靜.不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器設(shè)計、制造厚度偏差探討[J].化學(xué)工程與裝備，2015（8）：114，131.

[3]陳盛秒.不銹鋼復(fù)合板壓力容器設(shè)計制造技術(shù)探討[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2010（6）：29-32，24.