压力容器压力试验计算公式的修改和应用.pdf

油气川地面工程第25卷第5期(200.5)
压力容器压力试验计算公式的修改和应用
张奎凤于广彦(大庆油山工程有限公司)
L.提出的问题
不同实际厚度圆筒设计温度下的计算应力,由计算
台容器带有夹套,内压圆筒的设计数据为:结果发现
设计压力=0.564MPa;设计温度=150C;圆
)圆筒实际厚度肉逐年腐蚀而械溥,计算应
简内直D=2000mm;:材料Q23-B;设计寿力也相应提高,当圆筒使用5年后,实际厚度剩余
命10年:腐似裕量る=5mm(内表而3mm、外7.5mm,计算力达到75.5MPa,已经超过了制
表而2m);焊接接头系数小=1.00m;钢材厚造厂水压试验时的应力偵70.85MPa。由此可见
度负偏差(=0mm
圆筒经水压试验合格并不能保证5年以斤圆筒操作
按GB150式(5?1)算出内斥圆筒的计算厚的安全性。
度δ=5.0mm,不再外加设计裕量,取有效厚度
(2)圆筒使用10年后,腐蚀裕暈全部被腐蚀
等于计算厚度,8=8=5.0m,加上腐蚀裕量掉,如果设备还要继续使用(设备超期服役的现象
5mm,取名义厚度Cn=10mmo
大量存在),这吋按照GB150式(3-3)算出的
按GB150式(3-3)算出水压试验压力pァ试验压力进行水压试验,试验应力达到最大值
=0.70MPa;按GB150式(3-7)算出水乐试验141.4MPa,九乎是制造厂水试验应力
应力值?=141.4MPa:算H09b西=2115SMPa:70.85MPa的2倍,即使当初制造厂水压试验合
<0.9b,计算通过。
格,此吋试验应力几予提高了100%,是否能够合
而实际上在水床试验时,腐似裕量5mm并没格就很成问题。因此按照GB150式(3-3)算出
有被腐蚀掉,仍然与有效厚度的5mm共同参与了的试验压力进行制造厂水压试验,不能保证后期水
水压试验,共同承受着水压试验左力。在水圧试验。压试验的安全性。
压力的作用下,圆筒的实际内应力只与圆筒的实际
B150式(3-3)没有考虑腐蚀裕量的影响
厚度有关,面与圆筒的有效厚度无关。将名义厚度带有全部腐蚀裕量的新制设备和腐蚀裕量全部被腐
减去厚度负偏差(8-G)所得到的实际厚度替代蚀掉的H设备,按照GB150式(3-3)计算出的
GB150式(3-7)中的有效厚度な,则GB150式水试验斥力值是相的,这是山丁设备腐蚀诚
3-7)改为本义式(1)
薄,后期设备水压试验的内应力必然均大于制造厂
的水压试验内应力,越往后则大得越多。设备后期
进行水压试验是难免的,试验压力又不能降低,制
由于实际厚度人于有效厚度,由式(1)计算造』水乐试验合格并不能保讦斤期水乐试验也能够
出的水压试验实际内应力值只有70.85MPa,比按合格,不做水试验不行,做了又怕打不住辰的难
GB150式(3-7)计算出的141.4MPa要小得多。题一直困抗着设备斤期的水压试验。
这就是说,通过水压试验,只有在圆筒内应力不大
综上所述,在压力容器设计腐蚀裕量较人的情
丁70.85MPa的前提下才能保证圆筒是安全的。
况下,按GB150式(3-3)计算出的试验床力既
同理,圆筒设计温度下的计算应力値也只与圆不能保证设备操作的安全性又不能保证斤期水乐试
筒的实际厚度有关、而与圆筒的有效厚度无关。将验的安全性,巾此提出了完善GB150式(3-3
名义厚度减去厚度负偏差所得到的际厚度替代的必要性。
GB150式(5-2)中的有效厚度,则GB150
2试验压力计算公式
式(5-2)改为本文式(2
分析GB150式(3-3)可以看出,试验压力
等」设计力乘上两个系数,一个系数是强度削躬
2(n-(G)
系数(设计温度ド材料许用应力与试验温度ド材料
用以上设计数据带入式(1)计算出不同实际许用立力之比),另一个系数(1.25)是安全系数,
厚度圆筒的水压试验应力,并带入式(2)计算出公式在考虑强度削弱系数的基础上,令试验压力比
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4油气I地面工程第25卷第5期(2006.5)
设计压力人25%,即公式的安全裕量是25%。当算,无论是在全过程操作状谷或是后期任何时候进
圆筒厚度一定,圆筒的内应力与圆筒所受的内力行水压试验,设备都是安全的
成正比,试验压力比设计压力提高25%,其目的
圆飴有腐蚀裕量的情况下,按照式(3)计算
是令压力试验时圆筒的内应力比操作状念下圆筒的山圆筒的水压试验压力比按照GB150式(3-3
内成力提高25%,以此米保证设备操作状态的安计算出的水压试验压力要人,无疑是增加了设备的
全。如果圆筒材料不腐蚀,腐蚀裕量等丁零,公式交全性。
的使用是安全的。只要圆筒材料有腐似裕量,使用
压力试验交全系数(水压试验1.25)是设备
过程中圆筒的厚度必然会因腐蚀而减薄,交全系数安全性的基本保障,不能因为有没有腐蚀裕量而有
就会降低,公式的交全性也会随之降低。
所不同,认为圆筒有腐蚀裕量就降低了压力试验交
为了保证GB150式(3-3)不因腐蚀裕量的全系数的做法是不可取的。式(3)搭建了一个平
存在而降低其安?性,可以在原公式的基础上再乘台,令有设计腐蚀裕量的设备与没有设计腐似裕量
个腐蚀裕量系数,完善后的公式见本文式(3)
的设备具有相同的安?系数,具有相呵的安?
Dr-1.25
保障
q7'6
)和GB150式(3-7)适用
式中:(Gn-G)/腐蚀裕量系数
」圆筒没有设计腐似裕量的情况、,也适用」设计腐
Cn-(C)实际厚度
蚀裕量全部被腐蚀掉的情况。当圆筒的设计腐蚀裕
Gn名义厚度,mm
量没有完仝被腐蚀掉时,计算试验压力和试验应力
G厚度负偏差
mm
是不适用的。
一有效厚度,mm
同寸需要指出,虽然按照式(3)的计算提高
腐蚀裕量系数是计算实际厚度是有效厚度的倍了试验压力,但是并不需要增加圆筒的厚度,因为
数。如果没有腐蝕裕量,实际厚度等于有效厚度,按照式(3)提高的倍数,在式(1)圆筒水压试验
腐蚀裕暈系数等丁1,则接式(3)计算的数值与应力计算中又按同样的倍数降了下来。计入腐蚀裕
按GB150式(3?3)计算的数值相同。如果设计量系数的最大水压试验乐力值(141.7MPa)仅比
存在腐蚀裕量,实际厚度大」有效厚度,腐蚀裕量不考虑腐似裕量系数的最大水爪试验斥力值
系数大丁1,则按式(3)计算的水乐试验乐力按(14.4MPa)大了Q2%、一般不会增加圆筒
比例增加。
厚度。
仍然取上述设计数据,分別带入式(1)、x
3.公式的应用
(2)和式(3)。
式(2)是对GB150式(5-2)的修改,是
由计算结果看
为了方便述行相关公式的研究,由试验压力计入腐
(1)按式(2)计算出的圆筒设训温度下的讣蚀裕量系数的计算结果看山,实际厚度降釗最小值
算以力d随文际厚度的减薄而增人,当实际厚度时计算应力达倒最人值,工程设计最关心的就是最
降到最小值时计算应力川到最大值
人值,按式(2)计算出的最大值利按GB150式
(2)按式(3)计算出圆筒的水乐试验乐力pr(S-2)计算出数值是相同的,用