張藝齡

摘? ?要：材料代用是壓力容器生產(chǎn)、檢修與改造過(guò)程中常見(jiàn)的情況，如果材料代用不當(dāng)，則壓力容器的安全性能會(huì)受到較大的影響。在社會(huì)工業(yè)發(fā)展對(duì)壓力容器的使用需求逐漸提高的時(shí)代背景下，應(yīng)尤其重視材料代用問(wèn)題，對(duì)壓力容器材料代用過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行深入分析和研究，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，高質(zhì)量地完成壓力容器的材料代用過(guò)程。

關(guān)鍵詞：壓力容器;材料代用;應(yīng)對(duì)策略

在制造壓力容器過(guò)程中，如果所采購(gòu)的材料量不夠，或者設(shè)計(jì)要求的材料無(wú)法獲得，則需要進(jìn)行材料代用，也就是用相近的其他材料代用設(shè)計(jì)文件中的材料。在我國(guó)現(xiàn)有的壓力容器制造體系下，對(duì)壓力容器的制造過(guò)程分為設(shè)計(jì)與建造兩個(gè)方面，并且設(shè)計(jì)和建造是兩個(gè)相互獨(dú)立的體系，這就導(dǎo)致了材料代用過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題，為了減少對(duì)壓力容器性能的影響，針對(duì)材料代用中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。

1? ? 代用材料與介質(zhì)的相容性情況

代用材料與介質(zhì)需要有良好的相容性，像濕硫化氫或堿類有應(yīng)力腐蝕傾向的介質(zhì)尤為突出。如濕硫化氫工作介質(zhì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕傾向，設(shè)計(jì)文件中必須要求入孔筒節(jié)、風(fēng)頭和筒體使用正火板材，而在實(shí)際因素的綜合考量之下，擬定以Q345R代替Q245R，但是受到Q345R抗應(yīng)力腐蝕性能較弱的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料代用。除以上案例外，奧氏體不銹鋼的材料代用工作也要考慮相類似的問(wèn)題。在代用材料與介質(zhì)相容性符合要求的基礎(chǔ)上，才能用新材料替代設(shè)計(jì)文件中的材料。

2? ? 代用材料的強(qiáng)度是否符合要求

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)效率的提升，各個(gè)領(lǐng)域中對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的要求也有所提高，需要工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備有更高的性能和工作效率。在壓力容器的制造過(guò)程中，選擇和使用代用材料時(shí)，其強(qiáng)度是否符合要求也是重要的考量因素。壓力容器實(shí)物如圖1所示。

對(duì)于板材來(lái)說(shuō)，其許用應(yīng)力隨著材料厚度的增加而降低。比如在設(shè)計(jì)文件中，150 ℃的溫度環(huán)境下，文件中選擇的是厚度為16 mm的Q245R材料，在實(shí)際制造過(guò)程中擬定采用厚度為18 mm的Q245R材料替代，這時(shí)就需要進(jìn)行代用材料強(qiáng)度的重新審核和校驗(yàn)。在同樣的150 ℃溫度環(huán)境下，厚度為16 mm的Q245R材料許用應(yīng)力是140 MPa，但18 mm的Q245R卻是133 MPa，則代用材料厚度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，不能以18 mm的Q245R材料替代16 mm的Q245R材料。進(jìn)行代用材料的選擇時(shí)，要充分重視厚度的變化，在某一制造材料沒(méi)有強(qiáng)度數(shù)據(jù)的情況下，不能出現(xiàn)代用材料制造的情況，要充分保證代用材料的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，才能將代用材料投入到壓力容器的生產(chǎn)與制造工作中[1]。

3? ? 代用材料對(duì)焊接工作的影響

在不同材料類型與特質(zhì)的情況下，焊接工作效果會(huì)受到不同的影響，并且在壓力容器的制造過(guò)程中，焊接工作是尤為重要的，焊接效果對(duì)壓力容器的性能有著極大的影響。所以進(jìn)行代用材料的選擇時(shí)，還要尤其重視對(duì)焊接工作是否產(chǎn)生影響。作為壓力容器的焊接工作人員，要詳細(xì)審查材料代用單，對(duì)焊接工藝能否覆蓋所有代用材料進(jìn)行評(píng)定，在代用材料之下，焊接工作是否需要預(yù)熱、選擇坡口形式等，及時(shí)更改原有的焊接程序。其次，還要對(duì)代用材料的焊接性能，與焊接材料的可焊性進(jìn)行充分核實(shí)，必要時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。一般情況下，強(qiáng)度越高的材料，可焊性能越低，所以如果代用材料的強(qiáng)度較高時(shí)，則需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行重新審查。針對(duì)因材料種類的變化而導(dǎo)致的焊接過(guò)程中的問(wèn)題，應(yīng)采取相應(yīng)的解決措施進(jìn)行解決，確保焊接質(zhì)量[2]。

4? ? ASME材料代用的問(wèn)題

按照ASME建造的壓力容器，要有完善的質(zhì)量控制體系的約束。此外，在明確的材料代用程序和批準(zhǔn)授權(quán)人要求之下，對(duì)ASME材料代用應(yīng)首先征求業(yè)主的意見(jiàn)[3]。

5? ? 其他問(wèn)題

材料的厚度還會(huì)影響材料使用溫度的下限值，針對(duì)厚度范圍所對(duì)應(yīng)的溫度下限進(jìn)行相應(yīng)的操作。如果材料代用過(guò)程中涉及傳熱問(wèn)題，則重點(diǎn)考量?jī)煞N材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及線膨脹系數(shù)。注意對(duì)代用材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的選擇，根據(jù)代用材料的實(shí)際情況補(bǔ)充無(wú)損檢測(cè)要求，以提高無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了避免因材料代用而導(dǎo)致的壓力容器性能和質(zhì)量問(wèn)題，在材料代用過(guò)程中應(yīng)重視各方面的問(wèn)題，包括代用材料與介質(zhì)的相容性情況、代用材料對(duì)焊接工作的影響以及在代用材料下溫度下限值、無(wú)損檢測(cè)要求的變化等，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行材料代用工作，確保代用材料不會(huì)對(duì)壓力容器的性能與質(zhì)量造成影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1]郝國(guó)永，缐偉，尹亞斌，等.壓力容器材料代用中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].石油和化工設(shè)備，2018（12）：47-49.

[2]劉亞坤.壓力容器材料代用問(wèn)題探討[J].一重技術(shù)，2018（2）：9-11，78.

[3]董子亮.壓力容器制造過(guò)程中的材料代用思考[J].中外企業(yè)家，2017（5）：221.

[4]劉佩銘.對(duì)壓力容器制造中材料代用的探討[J].化工管理，2017（4）：130.