压力容器设计与制造常见问题探讨(2)

因此，正确的设计途径应是：设计者在确定容器设计使用寿命的基础上，充分地考虑以上四个因素的影响，合理地选择材料、确定腐蚀裕度、提出制造、检验和操作要求。其中对于设计工作者腐蚀裕量至关重要。因此，我们可以限定设备使用中最大腐蚀速率，根据最大速率和腐蚀裕量就可以反推出设备的最大使用寿命。毕竟，相同的设备，不同的工作环境和使用工况对其影响都很大，作为设计工作者很难掌握这么明细，尤其现在有很多以系列产品而研发推出的压力容器更是如此。但是，只要设计者限定了最大的腐蚀速率工况，便可以得到明晰。当然应该指出，压力容器的设计寿命不一定等于实际使用寿命，它仅仅是设计者根据容器预期的使用条件而给出的估计，其作用是提醒使用者和监督者。当超过压力容器的设计寿命时应采取必要的措施，如经常测量厚度和缩短检验周期等，避免发生安全事故。因此，无论是按国际压力容器设计的惯例，还是为了提高设计的水平和权威性，都应该在图纸上标注压力容器的设计使用寿命，这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责，同时也避免设计者承担无限责任。没有使用寿命是不合理的，如果不写使用寿命，那就终身负责。

三、对于设计过程中容易忽视的需要热处理要求的研究

1.碳素钢、16MnR钢板厚度不小于3%Di，其它低合金钢厚度不小于2.5%Di的冷成形圆筒应经热处理合格。对此项要求，大多设计单位在设备主体筒体的设计中，基本上都注意到这一点，但是在接管的设计中却很容易忽视。例如一设计单位对一φ325X12的接管提出可以使用16Mn的无缝管，也可以用16MnR钢板卷制，却没有提出对卷制的接管进行成型后的热处理要求。又如φ428X14的卷制人孔接管没提出热处理要求。的筒体不需要热处理时，往往对厚度超限的卷制人、手孔接管也忽视了热处理要求。钢板冷卷后，晶粒发生破碎、歪扭，由于冷作硬化，钢材的强度和硬度上升，而塑性下降。钢板越厚，直径越小的筒体冷卷后变形率越大，冷作硬化程度越大，钢板的内应力也越大，塑性大幅度下降，甚至有产生裂纹的可能，这将严重威胁到设备的安全运行。这时通过再结晶退火可以使钢板的强度和硬度下降，塑性提高，从而使材料的力学性能得到改善。GB150-1998第10.4.2.1是根据长期的实践经验得出的结论，因此，厚度超限的钢板冷作加工后进行再结晶退火处理是完全必要的。

2.管箱热处理当碳钢管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，在施焊后作消除应力的热处理。

四、压力容器制造中材料代用的“以厚代薄”问题

“以厚代薄”往往使壳体的受力由平面应力状态向平面应变状态转变，对容器的受力状态有害而无利，厚壁容器更容易产生三向拉应力的平面应变脆性断裂。

1.对于原设计中与封头之间为等厚度焊接的容器，如对容器壳体个别部件进行“以厚代薄”(如仅增加封头厚度而简体厚度不变)时，势必增加容器壳体的几何不连续程度，从而引起应力集中，使封头与筒体连接部位的局部应力增大，对有应力腐蚀倾向的容器有很大危害。对于受交变载荷的容器，则有可能引起疲劳裂纹甚至疲劳断裂。