時間:2023-03-23 15:20:48
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇壓力容器論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
(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(UltrasonicTesting,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(xiàn)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(yōu)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(MagneticTesting,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(jiān)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(yōu)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(xiàn)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(huán)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(fā)射檢測
聲發(fā)射(AcousticEmission,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(xiàn)象。而彈性波可以反映出材料的一些性質。聲發(fā)射檢測就是通過探測受力時材料內部發(fā)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(fā)射出能量大小不同的聲發(fā)射信號,根據(jù)聲發(fā)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(fā)射與X射線、超聲波等常規(guī)檢測方法的主要區(qū)別在于它是一種動態(tài)無損檢測方法。聲發(fā)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(shù)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(shù)材料都具有聲發(fā)射特征,所以聲發(fā)射檢測不受材料限制,可以長期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性和超限報警。
(六)磁記憶檢測
磁記憶(Metalmagneticmemory,MMM)檢測方法就是通過測量構件磁化狀態(tài)來推斷其應力集中區(qū)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(qū)分出彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū),能夠確定金屬層滑動面位置和產生疲勞裂紋的區(qū)域,能顯示出裂紋在金屬組織中的走向,確定裂紋是否繼續(xù)發(fā)展。是繼聲發(fā)射后第二次利用結構自身發(fā)射信息進行檢測的方法,除早期發(fā)現(xiàn)已發(fā)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(qū)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。
二、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(fā)展。相信在不員的將來,新生的納米材料、微機電器件等行業(yè)的無損檢測技術將會得到迅速發(fā)展。
參考文獻:
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中圖分類號:TG115 文章編號:1009-2374(2015)23-0027-03 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015
1 概述
在核電廠調試及大修過程中,反應堆上部堆內構件吊裝、反應堆下部堆內構件吊裝及反應堆壓力容器頂蓋吊裝是核島最重要的設備吊裝作業(yè),風險大,要求高,并且占據(jù)著主線時間,對核電廠的安全性和經濟性有著至關重要的影響。在進行上下部堆內構件及反應堆壓力容器頂蓋吊裝作業(yè)時,設備的精確定位和導向主要依靠導向柱來保證。三門核電1號機組作為全球首臺AP1000,其反應堆壓力容器配備有2根導向柱,用于在安裝、調試和大修期間來導向反應堆壓力容器頂蓋和上、下部堆內構件的吊裝?,F(xiàn)有導向柱每根長4420mm,有效導向高度為4004.5mm,在吊裝反應堆壓力容器頂蓋時可以完全滿足導向要求,但在吊裝上、下部堆內構件時長度不足,無法進行精確導向。
首爐裝料前的吊裝操作過程中,此問題帶來的不利影響不是十分明顯,因為此時安裝、調試人員可直接在換料水池底部觀察確認堆內構件吊裝的對中情況,在人工定位之后將堆內構件下降到壓力容器內,當堆內構件下降到合適高度后,再由導向柱提供導向。而換料大修期間,堆內構件吊裝時換料水池充滿屏蔽水,吊裝指揮無法進入換料水池底部,此時堆內構件在進入壓力容器前就需要導向柱進行導向。在換料大修期間的上部堆內部件吊出過程中,當上部堆內構件堆芯上板吊離反應堆壓力容器筒體法蘭面約100mm時,需要檢查堆芯上板是否帶出控制棒組件。如果控制棒組件被帶出,則需先將上部堆內構件回裝到位,對問題進行處理后重新起吊上部堆內構件?,F(xiàn)有導向柱高度不能滿足此操作要求。
吊出下部堆內構件時,由于下部堆內構件高度較高,吊出和吊入壓力容器過程中,現(xiàn)有導向柱高度不能滿足下部堆內構件吊裝操作的導向要求。
另外,受到反應堆壓力容器頂蓋自身結構的限制,當頂蓋在反應堆壓力容器上時或在吊離/吊裝至反應堆壓力容器時,導向柱的高度不能超過5278.9mm。
因此,需要通過優(yōu)化導向柱解決以下兩個問題:問題一:上、下部堆內構件吊裝過程中的導向柱導向高度不足的問題;問題二:在保證上、下部堆內構件吊裝時導向柱的導向高度滿足要求的前提下,確保導向柱在反應堆壓力容器頂蓋吊裝過程中不超過頂蓋對導向柱的高度限值要求。
2 優(yōu)化方案一:配置長、短兩套導向柱
此優(yōu)化方案配置的長、短導向柱有效導向高度分別為9100mm和4150mm。
在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件吊裝時使用短導向柱。當需要從壓力容器內吊出下部堆內構件時,先降低系統(tǒng)水位至反應堆壓力容器筒體法蘭面以下,然后拆除短導向柱,再安裝長導向柱,最后升水位進行下部堆內構件的吊出操作;在回裝過程中,當下部堆內構件回裝完成后,將系統(tǒng)水位降低至反應堆壓力容器筒體法蘭面以下,然后拆除長導向柱,再安裝短導向柱,最后升水位進行后續(xù)操作。
3 優(yōu)化方案二:配置一套可拆分式導向柱
此優(yōu)化方案配置的一套導向柱,每根導向柱可以拆分為2段,按安裝位置從下到上分為短導向柱和延伸導向柱。短導向柱的有效導向高度為4150mm,延伸導向柱的有效導向高度為4950mm,兩段導向柱連接后總有效導向高度為9100mm。預計加上安裝段與錐形頭段的短導向柱長為4565mm,短導向柱和延伸導向柱連接后總長9515mm。在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件吊裝時使用短導向柱,并在短導向柱頂部安裝錐形頭。當需要吊出下部堆內構件時,在不降水位的情況下,操作人員借助裝卸料機或堆腔輔助平臺進行操作,拆除短導向柱頂部的錐形頭,將延伸導向柱安裝在短導向柱頂端,再吊出下部堆內構件;待下部堆內構件回裝完成后,拆除延伸導向柱并安裝短導向柱頂部的錐形頭以進行后續(xù)操作。
4 兩種優(yōu)化方案的比較
無論采用上述方案中的哪種,在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件的吊裝過程中都是使用短導向柱進行導向,兩者的工藝流程也都一致。但是,當進行下部堆內構件吊裝作業(yè)時,兩者的工藝流程就產生了較大的差別,從而在占用大修主線時間的長短、人員接受的輻射劑量的多少等方面均有較大的不同。
4.1 占用大修主線時間對比
下部堆內構件的吊裝占用大修主線時間,因此吊裝下部堆內構件時,更換導向柱占用著大修主線時間。方案一占用大修主線時間包括為長短導向柱更換增加必要輻射防護措施的時間(約1小時)、降和升換料水池7.6m水位的時間(約3.92小時)以及長短導向柱的兩次更換操作時間(約10.5小時),總計約15.42小時;方案二占用大修主線時間包括短導向柱頂端錐形頭拆裝時間(約1小時)和裝拆延伸導向柱時間(約4小時),總計約5小時。
由此可見,采用方案二比采用方案一每次大修可節(jié)省主線時間10.42小時,具有更好的經濟性。
4.2 操作人員受到的輻射劑量對比
方案一:拆除短導向柱時需要4名操作人員站在換料水池底部工作3小時,人員總輻射劑量為0.6mSv;導向柱安裝時需要6名操作人員站在換料水池底部工作2.25小時,人員總輻射劑量為0.675mSv。大修期間要進行兩次導向柱的更換操作,正常情況下采用方案一時操作人員接受的總輻射劑量為2.55mSv。
方案二:拆裝短導向柱錐形頭需要4名操作人員站在裝卸料機人員通道工作1小時,人員輻射劑量為0.10mSv;將延伸導向柱安裝到短導向柱頂端需要4名操作人員站在裝卸料機或堆腔輔助平臺工作2小時,人員輻射劑量為0.2mSv。正常情況下采用方案二操作人員接受的總輻射劑量為0.6mSv。通過對比可知,采用方案二時,操作人員受到的總輻射劑量比采用方案一要少約1.95mSv。
4.3 導向柱更換操作對比
采用方案一時,每次更換導向柱的主要操作步驟如下:(1)安裝導向柱吊耳;(2)將手拉葫蘆聯(lián)接到環(huán)吊副鉤上,測力計懸掛在手拉葫蘆吊鉤上,將導向柱吊耳與測力計連接;(3)提升手拉葫蘆,保持合適的提升力,拆除導向柱;(4)利用環(huán)吊將導向柱吊至135′平臺并傾翻至水平狀態(tài)儲存;(5)清洗檢查過渡套螺紋,涂抹脂,對新的O型密封環(huán)涂抹脂,清洗導向柱安裝孔,并目視檢查其螺紋,不得有損傷;(6)將手拉葫蘆聯(lián)接至所需更換的導向柱上,提升環(huán)吊副鉤將導向柱吊從水平狀態(tài)傾翻至垂直狀態(tài);(7)將導向柱吊裝至安裝孔位置,對中后安裝導向柱;(8)拆除手拉葫蘆、測力計等工具。
方案二的操作分為以下步驟:(1)拆除短導向柱的錐形頭,將專用工具聯(lián)接到環(huán)吊副鉤上并就位至短導向柱頂端,操作專用工具拆除錐形頭并吊至135′平臺儲存;(2)將導向柱吊耳旋入延伸導向柱吊裝孔,拆下專用工具,將手拉葫蘆環(huán)吊副鉤連接,將測力計懸掛在手拉葫蘆吊鉤上,將導向柱吊耳與測力計連接;(3)操作環(huán)吊副鉤,將延伸導向柱翻轉至豎直狀態(tài),并移動至壓力容器短導向柱安裝孔正上方。下降導向柱,當下端進入短導向柱頂部后要特別小心,當延伸導向柱底部接觸到短導向柱頂部后(測力計讀數(shù)開始降低),停止下降;(4)將導向柱拆裝把手插入導向柱插孔,手動下壓延伸導向柱到位,旋轉把手使延伸導向柱與導向柱嚙合;(5)拆除手拉葫蘆、測力計等工具。
對比兩種方案,方案一工作較為簡單,但工作步驟多,工作量較大,花費時間和人力較多;方案二工作步驟較少,花費的時間和人力較少,涉及水下操作,對操作人員技能要求較高,操作難度相對較大,但可以通過加強培訓來提高人員的工作技能。
4.4 導向柱運輸安裝對比
根據(jù)目前工程實際,三門核電1號機組在大型設備(蒸汽發(fā)生器、反應堆壓力容器、穩(wěn)壓器等)吊裝完成以后已經將反應堆廠房穹頂安裝就位并焊接完成,屏蔽墻澆筑完成。因此,更換的導向柱需要通過附屬廠房吊裝口和設備閘門運輸至反應堆廠房換料水池。
0.前言
低溫壓力容器是指設計溫度低于-20℃,且工作時壁溫在-20℃以下的一種壓力容器。由于低溫壓力容器是在較低溫度下進行工作,如容器中存在因缺陷、殘余應力、應力集中等因素引起的較高局部應力時,容器就可能在沒有出現(xiàn)明顯塑性變形的情況下發(fā)生脆性破裂而釀成災難性事故。為此,對低溫壓力容器在設計時應注意的若干問題,如設計溫度的確定、材料的選擇、結構設計、焊接的要求以及檢驗標準等進行詳細的分析,顯得尤為重要。
1.低溫壓力容器設計時應注意的若干問題
1.1設計溫度的確定
由于設計溫度高于或者低于-20℃,壓力容器的結構設計、選材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的,因此在設計低溫壓力容器時首先要確定其設計溫度。一般,設計溫度的確定須考慮介質溫度和環(huán)境溫度等。
在工程上,一般采用以下方法來確定低溫壓力容器的設計溫度
(1)當元件金屬兩側的流體溫度不同時,設計溫度的確定應綜合考慮流體與壁面間的給熱、 污垢熱阻以及元件金屬的熱量傳導等,然后通過計算求得元件兩側金屬表面的溫度。
(2)若容器內流體溫度接近環(huán)境溫度,或是外部環(huán)境有保冷、保溫設施時,或是有傳熱條件使殼體壁溫接近物料溫度時,此時殼體溫度可取為物料溫度。
(3)如已有生產運行的同類容器,可通過實際測定確定受壓元件的金屬溫度。
(4)若容器是放置在露天下或是無采暖的廠房內,其殼體的金屬溫度應考慮在低溫環(huán)境中受到的氣溫條件的影響。
1.2低溫下的選材
壓力容器的材料應包括鋼材、鋼管、鍛件、螺栓、螺母、法蘭密封墊片及焊條等。由于是在低溫(設計溫度
(1)鋼材的選擇。
低溫壓力容器常用的鋼材有I6MnR,I6MnDR,15MnNiDR,09MnNiDR,CF-62等,以及鎳系低溫鋼材1.5Ni,2.5Ni,3.5Ni,5Ni,9Ni鋼等。
在選擇鋼材時,應考慮幾點:1)要求鋼材具有足夠的低溫韌性且焊接性能良好;2)鋼材必須按規(guī)范要求進行無損檢測,不允許有任何的夾層、夾雜和裂紋等內部及表面缺陷;3)鋼材的使用狀態(tài):低溫鋼材為正火(N) 狀態(tài),鎳系低溫鋼及部分高強度低溫鋼為正火+回火(N+T) 或調質(Q+T) 狀態(tài)。4)對低溫用碳素鋼和低合金鋼各類鋼材,應按要求進行低溫夏比V型缺口沖擊試驗,且當鋼板厚度δ>20mm時,應逐張進行超聲波檢測,合格級別按標準或圖樣規(guī)定。5)為保證鋼材的塑性儲備,鋼材的屈強比(σslσb)宜小不宜大。
(2)鍛件的選材具體見表1。
(3)螺栓、螺母應采用35CrMoA、30CrMoA,使用狀態(tài)為調質,并應進行低溫沖擊試驗。
(4)法蘭密封墊片的選擇:1)若選用金屬材料的密封墊片,要求墊片的纏繞金屬帶、外殼或是孔隙、實心的金屬墊片,其材料的選擇應選用低溫低于-40℃奧氏體不銹鋼、銅、鋁等在低溫下無明顯轉變特性的金屬材料。2)若選用非金屬材料的密封墊片,要求其在低溫下具備良好的彈性,如石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。
(5)焊條的選擇:應選用化學成分和力學性能與母材相近的具有較好低溫韌性的低氫堿性焊條,且應按復驗藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量。
1.3結構設計
(1)結構應盡量簡單,減少約束;避免形狀突變減小局部高應力。
(2)容器元件的各個部分所形成的T形接頭、角接接頭焊縫和各類角焊縫,以及接管、凸緣端部都應修磨成圓角,使其內、外拐角圓滑過渡。
(3)結構各部分截面應避免產生過大的溫度梯度。
(4)容器的鞍座、支座、支腿應設置墊板或連接板,不能直接焊在容器殼體上。
(5)接管DN
(6)設計壓力≥2.45MPa或≥1.57MPa,介質易燃、有毒時,應采用對焊法蘭。
(7)對于易燃、有毒介質,設計壓力≥0.59MPa,或一般介質,設計壓力≥1.57MPa,均需采用方頭螺栓。
(8)對于易燃、有毒介質,若設計壓力≥1.57MPa,厚度>30mm,或設計壓力>0.59MPa的平蓋和管板,均應采用鍛件。
1.4焊接要求
在焊接時,應根據(jù)低溫鋼的特點來控制焊接工藝。一般,低溫壓力容器的焊接要求如下:
(1)不應使用不連續(xù)的焊縫或點焊連接焊縫。
(2)在焊接時應嚴格控制焊接線能量,以避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而導致低溫韌性降低。一般,在焊接工藝所確定的范圍內,宜盡量選用較小的焊接線能量。
(3)焊縫表面不得有裂紋、氣孔和咬邊等缺陷,應盡量打磨光滑。
(4)不得在母材的非焊接部位引弧,焊接接頭應嚴格避免焊接缺陷,不得有未焊透、未熔合、裂紋、氣孔、咬邊等缺陷,同時要盡量減小對接焊縫的余高,其應不大于3mm。
(5)為避免壓力容器在低溫條件下發(fā)生脆斷的幾率,在焊后應進行消除應力熱處理,以消除接頭區(qū)域內的焊接殘余應力。對于厚度大于16mm的焊接接頭,在進行熱處理后,要求其溫度不應超過鋼材的回火溫度。
1.5檢驗標準
(1)用于制造低溫壓力容器簡體、封頭的鋼板,當其鋼板厚度超過標準時,應進行超聲波探傷,合格級別為Ⅲ級。
(2)對接焊縫凡符合下列情況之一者,應經100%的射線探傷或超聲波探傷:1)設計壓力>0.59MPa,介質為易燃、有毒;2)設計壓力>1.57MPa;3)低碳鋼及碳錳鋼板設計溫度≥-40℃,但接頭厚度>25mm;4)鐵素體鋼設計溫度355MPa,或合金元素含量>3%;6)厚度>38mm的碳素鋼,厚度>30mm的16MnR,厚度>25mm的15MnVR及奧氏體不銹鋼,厚度>16mm的12CrMo、15CrMo。
(3)若對接接頭采用局部射線探傷,要求其檢測長度不得小于各條焊縫長度的50%且不小于250mm。
(4)采用100%的磁粉探傷或滲透探傷的部位有:1)進行過100%射線探傷或超聲波探傷的容器的T型接頭、對接焊縫和角焊縫;2)σs>390MPa的高強鋼殼體上全部焊縫及熱影響區(qū)表面;3)殼體上拆除臨時附件后的焊痕及補焊的表面;4)溫度1.57MPa的法蘭用螺栓。
2.結束語
總之,低溫壓力容器是一種工作在-20℃環(huán)境下的壓力容器,這就決定了其設計方法與普通壓力容器有很大的區(qū)別。因此,在進行低溫壓力容器設計、制造及檢驗時,必須遵照《壓力容器( GB150.1~150.4-2011)》的標準及要求,通過實際情況處理低溫壓力容器中常見的問題,以不斷提高低溫壓力容器的質量,防止壓力容器在低溫操作過程中發(fā)生脆性斷裂事故。
中圖分類號:TH49;TK228 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)16-0231-01
近些年來,伴隨著經濟以及科學技術的飛速發(fā)展,鍋爐行業(yè)也在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應用。我國在鍋爐的研究技術水平上也基本達到了世界水平,并且在我國社會進步及經濟發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。鍋爐在使用過程中經常會出現(xiàn)開裂、變形等狀況給社會、企業(yè)和個人帶來不同程度的損失,因此對于鍋爐進行有效的檢驗及時采取相應的解決措施,避免造成事故的發(fā)生和擴大就顯得尤為重要。
一、鍋爐及其壓力容器概述
鍋爐是一種利用燃料等能源進行加熱的設備,主要包括鍋、爐兩個部分。鍋爐工作過程中產生的熱能可以用于居民供暖,提供機械動力等,其主要應用領域是居民生活,在工業(yè)領域也有所應用。鍋爐設備的主要作用是利用某些燃料或熱能將水加熱,產生水蒸氣,可供生活取暖所用,也可用來發(fā)電。壓力容器是一種特種設備,多由法蘭、支座、接管、密封元件等部件組成,在壓力的作用下,易發(fā)生爆炸。二者合稱為鍋爐壓力容器,在當前許多領域都有應用,意義重大,必須做好檢查工作,保證其質量安全。
二、鍋爐壓力容器檢驗的重要性
鍋爐壓力容器是鍋爐與壓力容器的總稱,同屬特種設備,在人們的生產生活中占有重要地位。鍋爐是利用燃料把水轉變?yōu)檎羝臋C械設備,壓力容器是由特定的工藝并能承受壓力的容器。鍋爐壓力容器在人們生產生活中應用廣泛,但是由于鍋爐壓力容器在使用的過程中長期處于高溫高壓的惡劣環(huán)境中,如果不及時檢驗,會導致鍋爐壓力容器損壞,嚴重者可導致爆炸,鍋爐壓力容器的檢驗能夠將其中的安全隱患消除或降至最低。
三、鍋爐壓力容器檢驗內容及方法
1.檢驗內容
在通常情況下,鍋爐壓力容器檢驗內容主要包括:外部檢驗、內部檢驗以及水壓檢驗。
1)外部檢驗。外部檢驗主要是指對鍋爐整體的運行狀態(tài)進行檢驗,堅持一年一檢查的原則。除了要對鍋爐壓力容器外部進行檢驗之外還要對鍋爐的使用、停止使用超過了規(guī)定的期限又進行使用的進行檢驗。
2)內部檢驗。內部檢驗主要是指對停止使用的鍋爐進行檢驗,檢驗工作堅持兩年一檢查的原則。其中主要檢查鍋爐壓力容器受壓部件內部和外部表面是否出現(xiàn)磨損、變形或者腐蝕等現(xiàn)象。對于情況比較復雜的,有必要進行檢驗處理的,必須及時予以檢驗。
3)水壓檢驗。水壓檢驗主要是指以水為介質,采取適當?shù)膲毫z驗鍋爐內部各個部件的強度及嚴密性,如果檢驗結果不達標,那么就說明該鍋爐不能使用。
2.檢驗方法
在鍋爐壓力容器檢驗的過程中,必須對鍋爐的內部通好風,溫度不能超過40℃。用照明設備對鍋爐壓力容器進行照明時,需要注意的是照明電壓不得超過24V。
鍋爐壓力容器檢驗可以采用人工檢驗、化學檢驗以及金相分析法進行檢驗。檢驗過程中可以運用檢驗設備完成檢驗,同時也可以運用樣板檢查法和錘擊檢查法來檢驗鍋爐壓力容器。
四、鍋爐壓力容器檢驗過程中的常見問題
1.部件上的常見問題
1)鍋爐壓力容器的部件的抗壓強度、剛度較差、穩(wěn)定性不夠都可能導致容器發(fā)生開裂狀況。
2)如果鍋爐壓力容器的密封度不夠良好就有可能導致泄漏情況發(fā)生。此外,相關的支架搭建材料使用不當、搭建不夠合理就有可能造成摔傷、燙傷等事故。
2.異常物質問題
這里所指的異常物質包括所有可能導致鍋爐壓力容器工作異常,威脅到人員、企業(yè)、社會利益的粉塵、毒性物質、爐渣等危險物質。
3.環(huán)境問題
經常出現(xiàn)的環(huán)境問題包括空間不足、內部通風狀況低下等。這類問題可能會導致檢驗人員在工作過程中腦部缺氧、身體受傷等狀況的發(fā)生。
4.輻射問題
鍋爐壓力容器發(fā)生漏電,遭受雷電、發(fā)生輻射并且輻射擴散等狀況的時候很有可能威脅到人民、社會、企業(yè)的生命及財產安全。
5.人員問題
由于人員能力不足、體力有限、決策失誤、視力較差以及自身攜帶的突發(fā)性疾病導致操作失誤、自身受傷等情況也是鍋爐壓力容器檢測過程中經常出現(xiàn)的問題。
五、加強鍋爐壓力容器檢驗的有效措施
1.保證鍋爐壓力容器質量符合標準
檢驗中很多問題都是因為壓力容器設備自身的缺陷引起的,這就要求必須在設備材選擇和制造中要嚴把質量關,特別是制造過程,要嚴格按照應有的程序進行,制造工藝要科學合理、符合要求。生產之前,先根據(jù)相應的法規(guī)和標準認真設計施工圖紙,并制定適宜的方案,選擇相應的工藝;生產時,除了工作人員要按照程序進行,應派遣專門的人員加強監(jiān)督,一旦遇到重大問題,及時向上級反映,并采取相應的解決措施。
2.提高鍋爐壓力容器的材料質量
為了提高鍋爐壓力容器的質量,在日常的工作中,相應單位必須對鍋爐壓力容器材料質量進行有效控制,首先可以檢查鍋爐壓力容器的材質;其次,當鍋爐壓力容器材質達標以后再對鍋爐壓力容器繼續(xù)擰檢驗,并對材料進行驗收;最后,當驗收合格之后,在實施鍋爐壓力容器的存放和保管工作,以避免因為受材料質量的影響,而導致鍋爐壓力容器不能正常工作。
3.防止雷電、漏電及輻射問題的發(fā)生
鍋爐壓力容器設備必須進行有針對性的接地,同時還要安裝漏電防護裝置。當檢驗人員進行實際操作時,必須使用安全電壓,并且利用絕緣工具進行操作,以免發(fā)生觸電危險。另外,要求檢驗人員必須穿防輻射衣服才可以進行工作,同時檢驗人員在工作中必須嚴格按照操作程序進行作業(yè)。
4.對異常物質加以防范
工作人員應該對異常物質加以防范,并且做好定期檢查工作,禁止亂扔垃圾和雜物,施工人員不能將瑣碎物質帶入鍋爐壓力容器內部,同時需要注意的是要及時清理鍋爐壓力容器內部粉塵。
5.提高鍋爐壓力容器檢驗質量
鍋爐壓力容器檢驗質量是檢驗質量工作中重要環(huán)節(jié),能夠保證鍋爐容器質量及鍋爐的正常運行。在日常的檢驗過程中,對鍋爐容器檢驗要求是非常嚴格的,不允許超過規(guī)定值。如果檢驗結果超出了鍋爐容器規(guī)定值,就必須對鍋爐壓力容器進行維修,如果經過維修以后,鍋爐壓力容器仍然不合格,那么該鍋爐就應該停止使用。
6.加強鍋爐壓力容器的管理
定期對鍋爐壓力容器進行全面檢查,避免異常物質的入侵,確保工作環(huán)境清潔,同時還要對工作人員進行定期培訓,其中培訓的內容包括:讓工作人員熟悉鍋爐壓力容器的基本構造、判斷設備運行狀態(tài)的正常與否、對工作人員的操作技能進行培訓以及培養(yǎng)工作人員的良好心態(tài)等等。另外,在鍋爐壓力容器檢驗過程中必須嚴格按照操作說明書進行作業(yè),并從多方面考慮,以確保鍋爐壓力容器檢驗工作順利進行。
結束語
總而言之,做好鍋爐壓力容器的檢驗工作對于人民的生產生活至關重要,為保證鍋爐壓力容器設備的作用得到有效性發(fā)揮,減少不必要事故的發(fā)生,就必須嚴格按照生產要求和質量控制過程,正確對待鍋爐壓力容器的檢驗,只有按照正確的方法對鍋爐壓力容器進行檢驗,才能讓鍋爐壓力容器正常運轉,發(fā)揮應有的作用。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.019
0 導言
為保證壓力容器的安全使用,對設計、制造、安裝、使用及檢驗過程中,應制定措施強化管理,從而保證其安全使用。壓力容器屬耐耗類設備,在使用過程中應做好檢驗工作,及時發(fā)現(xiàn)使用中存在的問題,并針對問題采取相應措施來處理。
1 壓力容器檢驗中存在的問題
1.1 自身質量方面的問題
壓力容器自身就存在的質量問題,主要是容器上的問題,例如設備零部件的剛性及穩(wěn)定性差、強度也低,支撐件被腐蝕;壓力容器密封不好;閥門有漏水漏氣現(xiàn)象;壓力容器本身沒有防護及檢驗的措施;設備的支撐方式不合理等。這些問題會導致設備操作人員發(fā)生中毒、燙傷等安全問題。
(1)表面缺陷問題。壓力容器表面缺陷主要有裂紋、缺口等,表面缺陷主要來自壓力容器的制造和加工過程及其投入使用過程,工作人員的人身安全和設備在生產中的使用效率都受到了極大的影響。壓力容器的表面存在缺陷,需即使進行修復處理,在容器投入使用之前,查找問題并認真分析解決,保證其安全使用。
(2)壓力容器腐蝕問題。壓力容器腐蝕問題發(fā)生時,容器的表面和結構連接處會產生點狀和分散銹蝕等問題。被腐蝕部分的深度大于等于10mm、腐蝕范圍內的直徑大于等于300mm以上的情況,為嚴重腐蝕;當腐蝕為點狀,范圍內直徑小于等于300mm、面積在50cm2以下,為腐蝕較輕[1]。容器的腐蝕較為嚴重時,要及時處理,處理之后仍不合格,則要進行報廢;容器腐蝕較輕時,要根據(jù)實際情況進行處理。
(3)容器焊縫問題。容器在焊接的部位不連續(xù),當容器受到應力較大的外力時,連接的部分容易發(fā)生裂縫問題;此外,壓力容器在工作過程中,所需的壓力及溫度在不斷變化,承受載荷也在變大,相應承受的強度就增加,從而產生焊縫,極大影響了壓力容器的正常工作。
1.2 壓力容器日常維護問題
一些壓力容器的使用單位缺少專門的管理機構和專職的工作人員,容器的操作人員沒有進行相應培訓;此外,容器運行時,他們沒有對容器的使用環(huán)境、外界控制方法、維修方法等進行嚴格注意。一些單位僅僅在檢查期間,才臨時進行容器的檢驗,日常缺乏完備的檢驗標準和定期定量的檢驗計劃,導致壓力容器在檢驗中無據(jù)可依。
1.3 環(huán)境與人員問題
壓力容器在檢驗時,還有h境方面問題,首先是檢驗的空間太小,其次是容器的工作通風不良好,最后容器內部的溫度也不適合檢驗。此外,這樣的檢驗環(huán)境對工作人員的身體也有傷害。部分檢驗工作人員還不具備專業(yè)的檢驗檢測技術,會在決策過程中產生失誤,檢驗過程中因自身原因犯錯等。
2 壓力容器檢驗過程中的措施分析
2.1 采用磁粉檢驗表面缺陷
磁粉檢驗方法是利用工件表面的不連續(xù)性產生的漏磁場對磁粉產生作用,來檢驗壓力容器表面是否有缺陷,由于鐵元素在壓力容器的原材料中普遍存在,所以一般都會使用磁粉檢驗法,這種方法具有速度快、靈敏度高、檢驗成本相對較低等優(yōu)勢,并且對于容器表面缺口及裂紋也能準確檢驗,哪怕是檢驗容器組成部位折疊處及夾層等部位。一般設備單位都選擇此法,但其也有一定的局限性,比如只能用于檢驗鐵磁性材料。
2.2 射線檢驗整體尺寸
在檢驗壓力容器時射線檢驗方法應用比較廣泛,主要對壓力容器表面缺口、裂紋、氣孔及其部位存在的焊縫等問題進行檢驗。此外,還可對壓力容器的局部或者整體尺寸進行檢驗,這種方法具有精確、直觀的特點,直接能得到圖像及結果,對實際應用有較好的指導意義,但對壓力容器的零部件如棒材、鍛件和管材的檢驗,仍不到位,因此還需進一步的開發(fā)射線檢驗法的深層用法[2]。
2.3 超聲波檢驗內部缺陷
超聲波檢驗方法作用在于檢驗容器內部存在的裂縫,利用超聲波在容器內部進行傳導,根據(jù)超聲波在傳播過程中,聲波具有表面反射的性質以及聲波的變化,來發(fā)現(xiàn)容器表面或內部的缺陷,超聲波檢驗與射線檢驗方式相比,穿透力更強和靈敏度更高,且檢驗檢驗速度快、指向明確、效率高、成本低,檢驗效果也很好。此外,對容器內部的焊縫及潛在缺陷也具有較高的靈敏度,實際應用價值高且檢驗風險小,值得推廣。
2.4 滲透檢驗部位缺陷
在對壓力容器材料是否有非疏松特點、非多孔特質檢驗時,通常使用滲透檢驗方法,比如檢測陶瓷、塑料、鋼鐵及有色金屬等材料,需要通過去除劑、滲透液和顯像劑等作用,應用毛細管現(xiàn)象的原理,從而使容器表面的缺陷顯現(xiàn)。在整個過程中,如果壓力容器表面有裂紋或裂縫,液體會滲透進去,再清楚表面的液體,容器的完整性就可以通過顯像劑來暴露出來[3]。此外,為保證準確的檢驗出壓力容器的缺陷部位,就需要使用質量上佳的滲透液、顯像劑,在檢驗時要符合科學規(guī)范的流程,這種方法使得檢測的結果更準確,并且擁有較廣的探測范圍,相對于以上幾種方法,還能檢測到不能涉及的范圍,從而使壓力容器的潛在風險得以避免。
2.5 做好壓力容器檢驗質量改善
在對檢測壓力容器時,評判壓力容器質量的唯一標準就是檢驗的檢測質量。只有檢驗檢測質量可靠,壓力容器的安全運行才能得到保障。因此,為了使檢驗質量得到保證,需要合理控制各項檢測數(shù)據(jù),如果發(fā)生高于正常值情況,對相應部位進行及時修復,在完成修復后,還要進行復檢,只有達到標準才能夠開始后續(xù)工作。
3 結束語
總的說來,只要平時的檢驗中注重監(jiān)管,對壓力容器檢驗中出現(xiàn)的問題,應認真找出問題原因及解決方法,采用先進的檢驗方法,有效處理并檢驗成功,才能促進壓力容器的更有效使用。
參考文獻:
[1]高原,劉海光.壓力容器檢驗常見問題分析及應對措施[J].化工管理,2014(09).
繞規(guī)模發(fā)放貸款。
出口押匯的主要作用在于為我國出口企業(yè)提供資金融通,加速出口企業(yè)資金周轉,鼓勵我國企業(yè)出口創(chuàng)匯。為了充分體現(xiàn)出口押匯業(yè)務政策的優(yōu)惠性,政策規(guī)定出口押匯不得占用銀行的信貸規(guī)模指標。然而在實踐中,有些商業(yè)銀行卻出于對信貸規(guī)模和其他因素的考慮,將一般外匯貸款當作出口押匯業(yè)務,即擴大人民幣的貸款規(guī)模。我國商業(yè)銀行法第39條第2項、第4項分別規(guī)定:貸款余額與存款余額的比例不得超過75%,對同一借款人的貸款余額與商業(yè)銀行資本余額的比例不超過25%。因此,將外匯貸款業(yè)務當作出口押匯業(yè)務,如果貸款數(shù)額超出了我國商業(yè)銀行關于資產負債比例管理的規(guī)定,不僅違反了國家法律及政策性的規(guī)定,而且還繞了貸款規(guī)??刂频募t燈,會變相地擴大人民幣貸款的規(guī)模。
將打包貸款當做出口押匯。
打包貸款是指在信用證結算方式下,出口商以信用證為抵押向銀行申請發(fā)貨前取得一定資金融通的一種融資方式。在實踐中,在出口商僅僅提供信用證單據(jù)的情況下,銀行就為其辦理出口押匯。因此銀行實際上是將打包貸款當成了出口押匯。由于打包貸款下出口商不提供貨物出運的全套單據(jù),因此對于辦理出口押匯的銀行而言,信用證只是還款來源的保證,而不是抵押。由于沒有貨物、沒有擔保,因此銀行會面臨回收貸款的風險。在出口企業(yè)無法按時提交信用證條款中要求的各種單證或全部信用證的所有條款時,商業(yè)銀行就無法用抵押的信用證向開證行提出付款要求,商業(yè)銀行能否回收貸款只能依靠出口企業(yè)的信譽。
審查不嚴,造成國家退稅款流失。
我國出口收匯核銷管理辦法實施細則第23條規(guī)定:對于打包放款或者出口押匯,銀行在結匯或者入帳的同時不得出具出口收匯核銷專用聯(lián),須待出口貨款收回后,才能按照本實施細則第22條的要求辦理有關手續(xù),并出具出口收匯核銷專用聯(lián)。但是,在實踐中,銀行為出口企業(yè)辦理完出口押匯手續(xù),違規(guī)操作,無論貨物是否出口,出口單位是否收回外匯,都給出口商結匯水單,到外匯管理局核銷。因此,違規(guī)的出口押匯,便可以為企業(yè)套取國家退稅款提供方便。商業(yè)銀行違規(guī)辦理出口押匯業(yè)務,不僅使國家退稅不實,而且也使銀行外匯資產帶來巨大的風險。
與現(xiàn)行法律規(guī)定要求不一致,引發(fā)法律風險。
銀行在實際辦理出口押匯時,有時會在押匯協(xié)議中約定,在押匯申請人不能如期償還押匯款項時,則獲得對相關單據(jù)及其所指向貨物的所有權。但是我國擔保法第66條規(guī)定:出質人和質權人在合同中不得約定在債務履行期限屆滿質權人未受清償時,質物的所有權轉移為質權人所有。但是由于各個國家的法律法規(guī)對同一問題規(guī)定的不同,勢必會引發(fā)一定的法律風險。具體到出口押匯協(xié)議,國內銀行在出口押匯實踐中采取與國內法不協(xié)調的做法,可能會幫助其贏得一些國外的訴訟。但是如果在涉外經濟貿易糾紛中,如果確定我國的法律為其適用的準據(jù)法,則會因為與我國法律相違背而產生一些問題。
對策分析
銀行辦理出口押匯存在的問題,既有內部因素,諸如銀行自身利益驅使,如通過變換手法繞規(guī)模發(fā)放貸款,以增加銀行的收益;也有外部的原因,如銀行間為了競爭的需要,采取一些變通或違規(guī)的做法,以此來爭取客戶等。針對這些問題,筆者認為,除強化宏觀金融意識、加強人才管理和培訓力度外,從業(yè)務角度來說,應有四大方面需要重視:
首先,要加強銀行墊款資金的管理。
由于出口押匯業(yè)務不同于其他外匯貸款業(yè)務,從押匯到實現(xiàn)出口貨款的收回需要一段時間,且貨款是否能按時足額收回,具有不確定性。從出口方而言,一旦出口企業(yè)貨款不能收回,造成的損失可能會殃及銀行,因而導致銀行墊款的風險。我國商業(yè)銀行法第59條規(guī)定:商業(yè)銀行應當按照有關規(guī)定,制定本行的業(yè)務規(guī)則,建立、健全本行的風險管理和內部控制制度。銀行通過健全風險管理和內控制度,加強對出口押匯墊款資金實行跟蹤管理,對押匯日期、金額、核銷期限、未核銷原因等情況進行嚴格考核,并通過出口押匯的總賬與明細賬來反映押匯業(yè)務的管理、以及效益的情況。
其次,要加強各種單據(jù)和申請人資格的審查。
國際貿易融資業(yè)務中涉及的各種單據(jù)種類多、內容廣,稍有不慎就有可能出現(xiàn)出口押匯詐騙的風險。加強對各種單據(jù)和申請人的資格審查不但涉及業(yè)務收入的獲得,而且還關系融資款項的回收。因此對單據(jù)審查不符條款、開證行或議付行資信和經營作風不佳、索匯路線曲折、申請人或開證行所在地區(qū)或國家政局不穩(wěn)等影響到融資款項回收的情況,商業(yè)銀行要認真、嚴格對待,不符合自身經營原則的,堅決不予辦理。
再次,及時核銷銀行墊款。
1.在用壓力容器定期檢驗中常見的問題及處理
1.1.一般性問題的分析及處理
1.1.1.對于機械的碰撞、電弧灼傷以及焊接時遺留的焊跡等原因造成壓力容器表面產生的裂紋,一般的處理方式是對壓力容器表面進行打磨,打磨完成后要進行表面檢測,以檢查表面裂紋是否完全消除,而打磨過程中應注意打磨傾斜度必須大于裂紋的三分之二,以確保表面光滑、平緩。另外,如果檢測出的裂紋深度小于表面厚度的5%且不足2mm的話,則可暫時不進行打磨修復。
1.2.焊接參數(shù)選取不正確或操作不規(guī)范等原因造成的咬邊問題,由于其非常造成裂紋并不斷惡化,對壓力容器有較大的危害性。因此,我們在檢測時應該嚴格按照《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中對咬邊現(xiàn)象的判定標準,對咬邊進行仔細檢測,堅決不能放過每一處咬邊問題,發(fā)現(xiàn)后要盡早對其進行打磨直到完全處理位置。
1.3.壓力容器的腐蝕主要有三種,分別是點狀腐蝕、均勻腐蝕和局部腐蝕:
1.3.1.點狀腐蝕,雖然這類腐蝕比較分散,看似不起眼,但事實上很容易導致容器穿孔,因此我們在檢驗時要對其多加小心,如果發(fā)現(xiàn)的點狀腐蝕超過容器厚度的三分之二,或者分布直徑超過20cm的話,就需要馬上采取補焊措施,如果相反則可以暫時將其列入觀察對象不用立即采取措施。
1.3.2.均勻腐蝕,會對容器表面的厚度進行均勻地減薄,因此如果只靠人眼觀察判斷,是難度很高且沒法保證準確性的,所以應通過厚度測量對其腐蝕厚度進行測量,再按照相關規(guī)定對其進行校核,一次性通過或補焊后通過校核后,就可以對其進行定級,定為3級或4級。
1.3.3.局部腐蝕,是三種腐蝕中情況最為復雜的一種,局部腐蝕分兩種,一種是附帶應力腐蝕、晶間腐蝕或者石墨化等直接對容器材質產生劣化影響的局部腐蝕,只是用普通的補焊措施是無法將其根除的,應該通過對受腐蝕元件的更換結合結挖補方式解決;另一種是一般的局部腐蝕,對于這種腐蝕我們應該經過測量后對其進行無量綱參數(shù)G0的計算,通過計算結果判斷進行補焊的必要性。
1.4.埋藏缺陷
對壓力容器埋藏缺陷進行檢驗時應采用超聲波檢測或者射線探傷的方式,在發(fā)現(xiàn)存在埋藏缺陷后,要按照相關規(guī)定對其進行安全定級,如果定級結果為4級或5級時,負責檢驗的人員有義務向壓力容器使用者報告,并共同對是否對焊縫埋藏采取補焊修復,以提升其安全定級進行研究分析。一般來說,檢測人員和使用者可以根據(jù)實際情況選擇《在用壓力容器檢驗規(guī)程》或者《壓力容器定期檢驗規(guī)程》中的要求對埋藏缺陷是否進行補焊進行判斷,但要留意的是,對于大型的壓力容器,若發(fā)現(xiàn)焊縫埋藏,修復難度會比一般的壓力容器高上很多,這時,我們應該聘請擁有豐富檢測和修復處理經驗的單位,嚴格按照《在用含缺陷壓力容器安全評定》的相關規(guī)定來對壓力容器進行高品質的檢驗、安全定級以及修復處理。
2.焊接處理的注意事項
對于經過檢驗、定級不合格的壓力容器,必須對其進行焊接處理,以提高其安全定級,保障其使用的安全性。而對缺陷問題進行焊接處理時,應注意以下幾方面的事項:
2.1.在對缺陷問題進行焊接處理前,需要確保負責檢驗的人員在場或者受到他的授權,而且負責焊接的人員需要具備一定的設計和焊接經驗,如沒有則要在其他有經驗的焊接人員的監(jiān)督下進行。另外,不能以壓力容器的制作標準來對缺陷問題的安全等級進行判定。
2.2.在對深度大的裂紋或者穿透性裂紋進行補焊處理時,需要用到例如像碳弧氣刨的熱源,為了避免裂紋受熱源加熱后導致裂紋發(fā)生擴散,因此在焊接前必須根據(jù)裂紋的大小選擇在其兩端挖出止裂孔或止裂槽。
2.3.在對焊縫埋藏缺陷進行焊補前,需要先用超聲波檢測或者射線探傷的方式進行檢驗,而在焊補過程中應盡量按由埋藏缺陷較淺部分開始再到較深部分的順序焊補。
結束語
總而言之,壓力容器產生缺陷問題的原因有很多,可以是在其設計、選材、運送以及制作等每一個步驟中產生。因此,壓力容器出現(xiàn)一定的缺陷問題總是在所難免,所以我們應該定期對壓力容器進行全面檢測,按照發(fā)現(xiàn)問題、準確測量、安全定級、判定是否需要修復的流程對每一處缺陷問題進行跟進,從發(fā)現(xiàn)問題到處理問題中間的時間盡可能縮短,以免缺陷問題的進一步惡化,把缺陷問題的數(shù)量和程度控制在允許的范圍內,從而對壓力容器的安全使用提供保障。
參考文獻:
1.概述:
TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《容規(guī)》)中第2.13條中關于材料代用有如下說明,“壓力容器制造或者現(xiàn)場組焊單位對主要受壓元件的材料代用,應當事先取得原設計單位的書面批準,并且在竣工圖上做詳細記錄。從新《容規(guī)》的修訂,可以認識到,在壓力容器的建造中,有必要詳細論證材料代用的可行性,慎重考慮代用材料對工作介質的相容性;考察待用材料在設計溫度下的許用應力能否達到原設計的要求,是否需要改變焊接材料及焊接工藝的要求,以及是否需要改變熱處理狀態(tài)、無損檢測及焊接試板等要求。
2.以優(yōu)代劣(1)壓力容器用金屬材料的主要性能包括力學性能、制造工藝性能、耐腐蝕及耐高溫性能等。一種材料在某一方面的性能“優(yōu)”于另一種材料的同時,有可能在其他方面“劣”于另一種材料。這一類事例在壓力容器中很常見,例如壓力容器用低合金鋼和壓力容器用碳素鋼,在不同的性能下即各有“優(yōu)劣”。
①壓力容器用低合金鋼,雖然其強度性能方面的指標要優(yōu)于碳素鋼,但是其可焊性卻不如碳素鋼好。因此用低合金鋼替代碳素鋼時,應相應修改對其焊接材料的要求。
②壓力容器用低合金鋼,雖然其強度性能方面的指標要優(yōu)于碳素鋼,并且在價各方面要高于碳素鋼,但是在其冷加工性能卻不如碳素鋼好。鋼的過量塑性變形會引起其晶格扭曲,降低鋼的塑性和韌性,產生冷作硬化。因此GB150-1998中10.4.2.1中提出,“碳素鋼、16MnR的厚度不小于圓筒內徑Di的3%;其他低合金鋼的厚度不小于圓筒內徑Di的2.5%”時,應于成形后進行恢復材料性能的熱處理。論文大全。即,對壓力容器材料進行“以優(yōu)代劣”可能會引發(fā)相應的熱處理要求變化。
③壓力容器用低合金鋼雖然在強度性能指標上要優(yōu)于碳素鋼,在價格方面要高于碳素鋼,但是其抗應力腐蝕性能卻不如碳素鋼好。材料代用時如果考慮不周將會給壓力容器的使用帶來安全隱患。在有應力腐蝕開裂傾向和濕H2S環(huán)境中的設備,隨著壓力容器用鋼級別的提高,相應的對應力腐蝕開裂的敏感性加大,在這種情況下如國用16MnR等低合金鋼代替20R、20g及Q235系列鋼會更容易出現(xiàn)問題,原則上這類“以優(yōu)代劣”是不允許的。
(2)材料性能對于某種材料而言,是確定不變的,是不以人們的意志為轉移的。但是,在不同的情況下,人們對材料性能的需求是千變萬化的,壓力容器設計過程中的“選材”及必要時的“代材”應圍繞著這些“需求”展開。論文大全。在材料代用問題上“優(yōu)”“劣”判斷,應具體問題具體分析。
①鎮(zhèn)靜鋼雖然在價格和強度指標上要優(yōu)于沸騰鋼,但是,當用于制造搪玻璃容器時,沸騰鋼的涂搪效果反而比鎮(zhèn)靜鋼好。
②即使是所謂的“不銹鋼”也有其耐腐蝕性能不如碳素鋼和低合金鋼的場合,如含Clˉ離子介質的工況。
③雖然16MnDR的低溫性能要優(yōu)于16MnR,價格也要高一些,但是其耐高溫性能卻不如16MnR,例如在設計溫度300℃時,16MnDR的許用應力為131MPa而16MnR的許用應力為144MPa。所以在一些有高溫的容器上,16MnDR效果反而不如16MNR。
④同樣是不銹鋼,其性能也大相徑庭。如果對同一設備筒體不同部位選用不同材料的不銹鋼,由于兩種奧氏體不銹鋼存在電位差,將造成電偶腐蝕,使設備使用壽命大大縮短。
⑤對于換熱器管板來說,鍛件的綜合性能優(yōu)于板材,所以一般采用鍛件,但在某一厚度內(一般在60mm以下時)也可選用板材。如要求鍛件代板材時,需要注意同一材質,同一厚度,同一設計溫度下板材與鍛件的許用應力是不同的。例如16Mn鍛件,截面尺寸≤300mm,t≤100℃時[δ]t為150MPa;而16MnR板材,厚度為>36~60mm,t≤100℃時[δ]t為157MPa。因此必須考慮代用材料是否滿足原設計溫度下許用應力的要求。
(3). 換熱器殼體、換熱管的材料代用涉及對其線脹系數(shù)的考慮。從降低溫差應力的角度來看,如有可能的話,可以這樣考慮換熱器殼體材料與換熱管材料的匹配關系:
①當管/殼程存在較大溫差時,一般情況下管/殼程可選用線脹系數(shù)相差較大的材料,其原則為:當管子溫升較大時,選材時應使管子材料的線脹系數(shù)小于殼程圓筒材料的線脹系數(shù);當殼程圓筒溫升較大時,選材應使殼程圓筒材料的線脹系數(shù)小于管子材料的線脹系數(shù)。
②當管/殼程存在較小的溫差時,管/殼程可以選用相同的材料。
事實上線脹系數(shù)相差較大的材料往往是對鐵素體材料與奧氏體材料之間比較而言,鐵素體材料的線脹系數(shù)較低,奧氏體材料的線脹系數(shù)較高。論文大全。
(4). 超低碳不銹鋼的價格和耐腐蝕性雖然優(yōu)于普通不銹鋼,但是其耐高溫性卻不如普通不銹鋼。奧氏體不銹鋼既是耐酸不銹鋼,又是耐熱不銹鋼,碳在奧氏體不銹鋼中具有兩重性。從耐腐蝕性來說,需要降低含碳量;而從耐高溫性能來說,則需要適當提高含碳量,后者往往容易被人忽視。
3.以厚代薄“以厚代薄”使殼體的受力由平面應力狀態(tài)向平面應變狀態(tài)轉變,對容器的受力狀態(tài)有害而無利。厚壁容器更容易產生三向拉應力的平面應變脆性斷裂。
(1). 當對壓力容器殼體中的個別部件“以厚代薄”(如加厚封頭),會形成殼體的幾何不連續(xù),造成局部應力。這種不利影響對有應力腐蝕開裂傾向的容器和承受狡辯載荷的容器后果尤為嚴重。在JB/T4736-2002中所給出的補強圈最大厚度為30mm,此時,不允許以大于30mm的鋼板制作補強圈,即不得“以厚代薄”
(2). 壓力容器殼體整體上的“以厚代薄”會發(fā)生新的問題:
①原設計中選用的焊接要求、無損檢測要求及熱處理要求都有可能相應發(fā)生變化;
②殼體增厚,使壓力容器的重量相應增加,可能使容器的制作和基礎受力狀況不佳;
③對于殼體兼做傳熱原件的壓力容器,增加殼體厚度會降低傳熱效果;
(3). 換熱器主要元件的“以厚代薄”會造成原本平衡的力系不平衡,此時,必須重新進行設計計算。
換熱器管板強度計算是將管束當做彈性支撐,而管板則作為放置于這種彈性支撐基礎上的圓平板。然后,根據(jù)載荷大小、管束的剛度及周邊支撐情況來確定管板的彎曲應力。在管板計算中,按有溫差的各種工況計算出的管板應力、殼體軸向應力、換熱管軸向應力、換熱管與管板之間的拉脫力,只要有一個不能滿足強度要求,就需要設置膨脹節(jié)或采取其他相應措施。溫差應力與元件的金屬截面積成正比,換熱管和殼體的“以厚代薄”將相應的增大溫差應力,所以需要重新設計計算。
(4). 對于膨脹節(jié)、波紋管、撓性薄管板和薄管板等元件,原則性不應“以厚代薄”,因為隨著元件厚度的增加,其剛性也相應增大,從而削弱了補償變形效果。
【參考文獻】
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中圖分類號: TH49 文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
化工事業(yè)的發(fā)展對我國的經濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用,化工壓力容器更是現(xiàn)階段化工企業(yè)生存發(fā)展的重要的設備保證。然而,由于我國當前的壓力容器某些方面的技術尚不成熟以及設計人員等的主觀方面的問題,使得我國的壓力容器的安全性能不高,為了經濟建設的發(fā)展和人民生命財產安全,就必須加大化工壓力容器的安全、可靠性能的研究,不斷的推進化工壓力容器的設計方式的改進,促進我國化工事業(yè)的發(fā)展。筆者結合多年的理論研究和實際工作經驗,對化工壓力容器的可靠性的設計提出自己見解。
二.化工壓力容器的概述及可靠性設計原理簡述
1.化工壓力容器的概述
化工壓力容器是指化學工業(yè)生產和試驗裝置中的承受壓力的容器。按其外徑與內徑的比值K的大小而分為薄壁容器(K≤1.2)和厚壁容器(K>1.2)。薄壁容器的受力可按二向(維)應力狀態(tài)分析,厚壁容器因受力復雜,至少需按三向應力狀態(tài)分析。按其承受壓力的高低可分為低壓容器(0.1≤p<1.6MPa),中壓容器(1.6≤p<10MPa)、高壓容器(10≤p<100MPa)和超高壓容器(≥100MPa)。按其工藝過程則可分為反應容器、換熱容器、分離容器、貯運容器等。按其受壓特點則可分為內壓容器和外壓容器。高壓容器按其結構制造特點又可分為熱套式、多層包扎式和繞帶式壓力容器。
2.可靠性設計原理簡述
假定壓力容器的應力s、強度r都為隨機變量,服從正態(tài)分布,將應力與強度的分布密度分別記為f(s)與g(r),均值分別為μs、μr,標準差分別為σs、σr。由應力一強度干涉模型(圖1)。設計對象強度>應力的概率為:p(r―s>0),即為可靠度,用R表示,,β是失效概率的函數(shù),可從正態(tài)概率積分表中查得,β越大,結構越可靠。強度和應力之差y=r-s為可靠性隨機變量,亦服從正態(tài)分布,由正態(tài)分布函數(shù)特征性知其均值、標準差、β值分別為
可靠性設計就是根據(jù)應力和強度的統(tǒng)計特征,使設計出的平均強度滿足可靠性要求,即
三.化工壓力容器的設計要求
1.保證完成工藝生產:化工壓力容器必須能承擔工藝過程所要求的壓力、溫度、介質及具備工藝生產所要求的規(guī)格(直徑、長度、容積)和結構(開孔接管、密封等)。
2.生產時安全可靠:化工生產的物料往往具有強烈的腐蝕性、毒性、易燃易爆,工作時內部儲存著一定的能量,一旦發(fā)生破壞,容器內部儲存的能量將在極短的時間釋放出來,具有極大的摧毀力,因而必須安全可靠。
3.預定的使用壽命:影響化工壓力容器使用壽命的主要因素是化工介質的腐蝕,它會使容器殼體壁厚減薄、甚至爛穿,因此在設計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。
4.制造、檢驗、安裝、操作和維修方便:提出這一要求的目的,一方面是基于安全性的考慮,因為結構簡單、易于制造和檢驗的設備,其質量就容易得到保證,即使存在某些超標缺陷也能夠準確地發(fā)現(xiàn),便于及時予以消除;另一方面,這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求,如對于頂蓋需要經常裝拆的試驗容器,要盡量采用快拆的密封結構,避免使用螺栓連接;又如對于有清洗、維修內件要求的容器,需設置必要的人孔或手孔。
四.壓力容器的點蝕及控制
1.壓力容器的點蝕基本特征:金屬在介質中表面上個別點或微小區(qū)域內,出現(xiàn)蝕孔或麻點且隨時間推移不斷向縱深發(fā)展形成小孔狀腐蝕坑。
2.發(fā)生條件:容器內具有易鈍化的金屬,存在侵蝕性陰離子(例如Cl-)與氧化劑。
3.設計中對壓力容器點蝕的控制:針對點蝕腐蝕,一般來講加緩蝕劑為重要控制手段。緩蝕劑可以是無機緩蝕劑也可是有機緩蝕劑,可依據(jù)實際設計需要選取合適的緩蝕劑。選取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗點蝕能力。
五.壓力容器的晶間腐蝕和控制
主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在而產生。
1.晶間腐蝕的特性:晶粒和晶界區(qū)的組織不同決定了其電化學性質不同,適當?shù)沫h(huán)境下晶粒和晶界的差異才能顯露出來。
2.控制措施:一是采取用超低碳鋼,降低N、C、P等含量;二是添加少量穩(wěn)定化元素Ti或Nb。
六.壓力容器的應力腐蝕(SCC)及其控制
1.SCC的基本特征研:研究SCC的特征可以從宏觀和微觀兩個方向分別入手。
一是宏觀特征:SCC基本無可塑性變形;腐蝕部位具有局限性,并呈樹枝狀裂紋;主裂紋與導致裂紋的拉應力方向呈垂直狀態(tài);應力大小可影響裂紋和斷口形態(tài)。二是微觀特征:形式多樣,可有穿晶、沿晶或混合型;其一般是由表面向內部逐步發(fā)展;腐蝕斷面可有多種花紋。
2.SCC產生條件:一是SCC的產生必須具備一定拉應力。此拉應力主要來源于容器組裝時期殘留的拉應力,容器工作時所承受的熱應力和工作應力,以及腐蝕發(fā)生后腐蝕產物膨脹所產生的應力。二是SCC的產生必須要有特定的介質。一些介質可以引起金屬產生應力腐蝕斷裂。介質條件可以隨局部未知的濃縮變化而變化。三是不同材質的金屬,對腐蝕的敏感性不同。一般情況下,純金屬材料比合金材料發(fā)生SCC的概率更小,不同組織具有不同敏感性,鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼不易“氯脆”。
3.設計中對SCC的控制:一是堿脆及其控制。鍋爐鋼易發(fā)生堿脆,在設計中可選用適當?shù)奶间?,如宜用含C約0.20%的鎮(zhèn)靜鋼,資料顯示加入Al、Ti(0.2~0.7%)、Cr、稀土(
七.預防壓力容器破裂問題的技術探討
化學壓力容器的破裂形式主要有五種,即:1.韌性破裂2.脆性破壞3.疲勞破壞4.腐蝕破裂5.蠕變破壞。現(xiàn)根據(jù)五種化學壓力容器的破裂形式,有針對性的提出解決措施。
1.韌性破裂預防措施
韌性破壞的產生主要是由于材料所受應力過大,超過了容器的極限強度,因此在設計生產容器時,要確保所用材料具有足夠厚度和強度,以滿足實際工作需要、同時嚴格按照容器的工作參數(shù)進行操作,避免容器超工作參數(shù)運行情況的發(fā)生,同時應注重日常養(yǎng)護維修工作,保證容器各監(jiān)測儀器的靈敏可靠度,使其真正發(fā)揮險前預警作用,同時若發(fā)現(xiàn)容器有明顯塑性變形的情況下,應立即停止使用。
2.脆性破裂的預防措施
容器發(fā)生脆性破壞主要是由于材料的韌性太低造成的。因此在設計時應選用韌性良好的材料、同時制造焊接時應嚴格執(zhí)行NB-T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》,盡量消除容器內部缺陷的產生。在實際使用中要加強監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時消除。
3.疲勞破裂的預防措施
疲勞破裂的產生是由于長期受到重復應力的作用,使得應力集中,在薄弱面產生裂縫引起的。因此在實際使用中應避免不必要的加壓和卸載操作、同時在設計制造時要保證質量,使其能夠發(fā)揮應有的功能。
4.腐蝕破裂預防措施
造成腐蝕破裂的原因是由于腐蝕介質與容器器壁接觸發(fā)生反應,因此在實際使用中可以采取措施,避免介質與承壓部件的接觸,同時加強日常防護,將隱患消除與萌芽之中。
5.蠕變破裂的預防措施
蠕變破裂通常是在高溫與應力共同作用的結果。在設計時要選擇合適的材料,設計合理受力結構,滿足高溫與應力作用的要求、同時在使用中應盡量避免容器局部產生高溫、同時經常養(yǎng)護維修,防止蠕變破裂事故的發(fā)生。
八.結束語
加強化工壓力容器可靠性的設計具有重要的意義,它關系到我國經濟的發(fā)展、化工科學的進步、化工企業(yè)的生存發(fā)展以及人民生命財產的安全。當前我國的化工壓力容器的安全可靠性能還比較低,當然這是各種因素綜合作用的結果,作為一名化工設計人員,我們有責任也有義務通過自己的努力,采取各種措施來加強化工容器的安全。
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中圖分類號:X928.3文獻標識碼:A
1含缺陷壓力容器應力分析
壓力容器是工業(yè)生產中常用的設備,但是由于受到使用環(huán)境的影響,不可避免的會產生一些裂紋或者不同程度的缺陷,帶著這些缺陷長期在惡劣的工作條件下使用就非常容易產生破壞性的安全事故,所以需要進行必要的應力分析以及安全性評價。在含缺陷壓力容器的應力分析中,主要是研究應力沿容器壁的分布規(guī)律以及大小,即均勻分布、線性分布以及非線性分布,并且通過實驗得到含缺陷壓力容器的一次膜應力、一次彎曲應力以及二次應力和由局部或者總體不連續(xù)性或者錯邊造成的一次應力的放大倍數(shù)等相關數(shù)據(jù)資料,然后利用應力分析軟件輸入這些數(shù)據(jù)資料對含缺陷壓力容器進行應力分析。
含缺陷壓力容器通過建立有限元模型,定義材料的屬性以及約束條件,并且施加載荷求解,最后對數(shù)據(jù)進行處理得到壓力容器的應力分析結果。用數(shù)值模擬的方法進行含缺陷壓力容器應力參數(shù)的計算,還需要輸入材料的結構關系、彈性模量以及泊松比等參數(shù),此外還應該考慮各種可能的荷載,并根據(jù)具體失效模式的安全評價需要以及相應的評價方法,采用成熟、可靠的方法計算含缺陷壓力容器應力分析中所需的參數(shù)。
2含缺陷壓力容器安全性評價
含缺陷壓力容器安全性評價所需要的基礎數(shù)據(jù)包括缺陷的類型、尺寸以及位置、結構和焊縫的幾何形狀和尺寸;材料的化學成分、力學和斷裂韌度性能數(shù)據(jù),由載荷引起的應力以及殘余應力。其中超標缺陷是指超過壓力容器制造或者驗收標準及其法規(guī)、規(guī)章所規(guī)定的允許尺寸的缺陷。含缺陷壓力容器的安全評價要根據(jù)國家頒布的《在用含缺陷壓力容器安全評定》,依據(jù)合乎使用,最弱環(huán)的原則,用更加客觀、科學的方法判斷在用含缺陷壓力容器在規(guī)定的使用工況條件下能否繼續(xù)安全使用。在采用《在用含缺陷壓力容器安全評定》進行含缺陷壓力容器安全性評價除了應該遵循相應的規(guī)定外,還應該遵守國家有關部門頒布的相關法律法規(guī)和規(guī)章制度。以下就從含缺陷壓力容器的斷裂失效、塑性失效以及疲勞失效三個方面分析安全評價的方法:
2.1斷裂失效評價
含缺陷壓力容器斷裂評定是只采用斷裂力學分析的方法,評價含缺陷壓力容器和結構能否排除斷裂失效的安全評定。進行斷裂失效評價主要包括平面缺陷、非平面缺陷以及形狀缺陷這三大類型。在具體評價時,按照《在用含缺陷壓力容器安全評定》中的有關規(guī)定對實測的平面缺陷進行規(guī)則化表征處理,將缺陷表征為規(guī)則的裂紋狀表面缺陷、埋藏缺陷或者穿透缺陷,表征后含缺陷壓力容器的裂紋形狀為橢圓形、圓形、半橢圓形或者矩形。表征裂紋尺寸應該根據(jù)具體缺陷情況向缺陷外接矩形之高和長來確定。對于穿透裂紋其長度為半長,二維缺陷為橢圓化后短軸長度的一半,即表面裂紋的深度、埋藏裂紋自身高度的一半或者角裂紋沿接管壁的深度,缺陷外接矩形之長邊應該與鄰近的殼體表面平行。
2.2塑性失效評價
含缺陷壓力容器塑性失效評定是指采用塑性極限分析的方法,即使用塑性極限載荷以及塑性屈服載荷來評價含缺陷壓力容器和結構能否排除塑性失效的安全評定。其中含缺陷壓力容器的塑性極限載荷是按照理想塑性對材料進行假設,以實際材料的屈服強度和抗拉強度的平均值作為材料的流變應力進行計算,所得到的結果即為含缺陷壓力容器所能承受的最大載荷。塑性屈服載荷同樣是按照理想塑性對材料進行假設,以實際材料屈服強度進行計算,所得到的結果即為含缺陷壓力容器所能承受的最大載荷。
2.3疲勞失效評價
含缺陷壓力容器疲勞失效評定是指評價含缺陷壓力容器和結構在預期疲勞載荷的作用下,在所要求的繼續(xù)使用期內能否排除疲勞失效的安全評定。含缺陷壓力容器的疲勞評價,首先依據(jù)疲勞裂紋擴展速率與裂紋尖端應力強度因子變化幅度的關系,確定在規(guī)定的循環(huán)周期內疲勞裂紋的擴展量和最終尺寸,然后根據(jù)所給出的判別條件和方法,來判斷該平面缺陷是否會發(fā)生疲勞裂紋。含缺陷壓力容器的缺陷疲勞評價的具體步驟包括缺陷的表征、應力變化范圍的確定,材料性能數(shù)據(jù)的確定、疲勞裂紋的計算,免于疲勞評定的判別、疲勞裂紋擴展量的計算、允許裂紋尺寸的計算和安全性評價。
含缺陷壓力容器在安全性評價完成以后,相關的評價單位應該依據(jù)國家頒布的法律法規(guī)以及《在用含缺陷壓力容器安全評定》中的有關規(guī)定,及時整理出一套系統(tǒng)完備的安全性評價報告,在報告中要有含缺陷壓力容器的設計、制造、安裝以及使用等基本情況以及缺陷檢驗數(shù)據(jù)、應力狀況、測試分析結果,并且要明確指出含缺陷壓力容器的評價結論以及后續(xù)使用過程中的注意事項。含缺陷壓力容器安全性評價方法的選擇應該以避免在規(guī)定工況下安全評價期內發(fā)生各種失效模式而導致事故的可能為原則,并且每一種評價方法只能針對相應的失效模式進行評價??傊挥袑Ω鞣N可能引起含缺陷壓力容器失效的模式進行科學合理判斷或者評價以后,才能判斷含缺陷壓力容器在規(guī)定的使用工況條件下能否繼續(xù)安全使用。
3結束語
綜上所述,含缺陷壓力容器應力分析及安全性評價關系到設備在工業(yè)生產的安全和質量。對于出現(xiàn)裂紋和缺陷的壓力容器需要根據(jù)同類型的壓力容器或者機構的應力分析以及安全性評價的標準和經驗來判斷其失效模式。評價的含缺陷壓力容器或者結構的主體結構和檢驗資料、使用工況以及對缺陷的理論檢驗和物理診斷結果,并且對可能存在的腐蝕條件、應力分析、高溫環(huán)境等情況對含缺陷壓力容器帶來的影響進行綜合評定,更加客觀的確定含缺陷壓力容器在規(guī)定的使用工況條件下能否繼續(xù)安全使用。
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