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化工机械
2013年
试验法设计简单压力容器关键问题的研究
李隆骏胡家扬马刚洪君华张洪波朱湘康
(台州市特神设备监督俭验中心)
摘财简単压力客器爆破试验设计方法的设计依据、腐做裕量的速择以及作为检验手段的爆试
验压力值的社制等关健问题进行研究,并得出初步结论。
关词压力容试验法膚做裕量爆政压力值
中图分类号TQ053.2
文献标识码A
文章号0254-6094(2013)01-0014-04
2007年7月1日实施的安全技术规范
“简单压力容器制造单位应当采取有效的措施确
IIG RO003-2007《简单压力容器安全技术监察规保生产工艺稳定”。工艺稳定是组批生产的前
程》(以下简称《简单容规》)首次引人压力容器爆提,只有工艺稳定了,才能保证随机抽取的样品具
破试验设计的概念,爆破试验在《简单容规》中充有代表性,进而样品的爆破试验结果才是可取的。
当双重角色,既是设计方法又是检验手段,这是该这就需要设计人员深人第一线,熟悉所委托制造
标准中最突出的亮点!。
单位的制造工艺,然后进行多次随机抽样试验,直
笔者基于对文献[1]条文的理解,并参考欧到爆破试验的合格结果具有相当多次的可重复性
盟标准、《ASME锅炉及压力容器规范》Ⅷ第一册后,其主要受压元件的实测壁厚(暂定义为试验
及在长期简单压力容器监检工作的实际经验,对厚度)オ可作为设计的依据。由于各个制造单位
试验法设计的简单压力容器的重点问题进行了较制造工艺不尽相同,因此即使是同一主体材料、同
深人的研究?。
型号、同一规格的简单压力容器,都需要设计单
1试验法设计依指
位付出相当多的精力,设计成本相当高。
文献[1]中第18条规定:“简单压力容器主
b.试验法设计需要控制周向永久变形率,
要受压元件的壁厚应当采用试验方法或者计算方但对于形状不规则、无法计算周向永久变形率的
法”;第19条规定:“用试验方法确定主要受压元简单压力容器,文献[1]并没有给出设计途径。
件壁厚时,在室温下的爆破压力不应小于5倍的GB150.1-2011《压力容器》标准颁布后,其附录C
设计压力,且周向永久变形率不应当大于1%”。“以验证性爆破试验确定容器的设计压力”以爆
TSGR0004《固定式压力容器安全技术监察破试验压力来倒推设计压力,使该问题终于有了
规程》(以下简称《固容规》)3.5款对试验法设计解决途径“。附录C1.2规定:“本附录适用于无
提出了“技术评审”的规定。虽然文献[1]早法按照CB150.3进行结构设计计算的压力容器
于文献[3]颁布,没有进行技术评审的规定,但也或受压元件”,这一点与文献[1]在适用范围上有
给了设计单位一个提醒,即采取什么设计计算途不同之处。但是因为试验法设计的简单压力容器
径才能保证试验法设计的简单压力容器主要受压不进行无损检测,文献[4]附录C也未提及这种
元件的壁厚符合文献[1]第19条的规定。需要情况下计算公式中焊接接头系数该如何选择。针
重点考虑的问题主要有:
对这点,笔者另有建议,供国内专家参考。文献
a.样品的代表性。文献[1]第22条规定:[2]把除计算设计外的另一种设计方法叫验证试
李骏,男,1971年11月生,高级工程师。浙江省台州市,318000。
万方数括
第40卷第1期
化工机械
验方法。其中明确写到:“凡容器或容器部件的来说,只要试验法的封头设计厚度不低于计算法
强度难以准确地计算,其最大许用工作压力可按得出的设计厚度,从强度和使用寿命来说应是没
本节规定”,意即优先采用计算方法。对于无法有问题的。因此,试验法封头的厚度设计完全可
计算的,也没有笼统地采用爆破试验设计,而是以以计算法的设计结果为依据。只要验证性试验
“视载荷情况及制造材料的不同,采用一种适当能通过、符合文献[]第19条规定就行。
的试验程序来决定”。该文献把验证试验分为两
大量的一线实践证明,爆破试验的破口一般
种方式以确定最大许用工作内压,一种是以受试在筒体中部,呈纵向破裂,破口极少出现在封头部
件达到屈服为准的试验,这些试验仅限于屈强比位,即使出现,也多与封头本身存在缺陷有关。
不大于0.625的材料;另一种是以受试件爆破为2腐蚀裕量
准的试验。其中,验证试验程序分4种:脆性涂料
文献[1]第19条规定:“用试验方法确定主
试验程序、应变测量试验程序、位移测量试验程序要受压元件壁厚时,在室温下的爆破压力不应小
和爆破试验程序,前3种适用于第一种试验方式,于5倍的设计压力,且周向永久变形率不应当大
即有明显屈服点的材料制造的内压容器,而爆破于1%”。对于按爆破试验设计的简单压力容器,
试验程序适用于任何材料。其最大许用王作压力在制造过程中取消了射线检测,直接以对产品进
的计算公式与文献[4]附录C中的完全相同。
行抽样爆破试验代替,其中,第35条规定的抽样
c.封头的设计。目前最典型的简单压力容爆破试验的合格标准为
器产品就是钢制储气罐,其产品多由筒体和两个
a.周向永久变形率不超过1%;
凸形封头(不包括球冠形封头),或仅由两个凸形
b.爆破压力不低于5倍的设计压力
封头焊接而成;封头一般无拼缝;容器的最高设计
无碎片产生
压力1.6MPa;设计温度在-20~150℃之间;最大
d.玻口起裂点不在焊接接头
容积1000L;直径小160~中800mm不等;工作压
设计与产品检验是两个截然不同的环节,对
力一般分为0.80、1.00、1.25、1.50MPa等数个等比以上两个条款可知,作为设计手段的爆破试验
级;介质一般为空气;容器壁厚一般在6mm以内,与作为制造环节检验手段的爆破试验,对周向永
绝大多数在2.0~4.5m范围,是典型的薄壁结久变形率与爆破压力值的规定是相同的。这就带
构;主体材料主要以Q235B钢板为主;组批生产、来了个新的问题:假如制造过程中产品检验时
按批抽样检验。对该类型简单压力容器而言,主周向永久变形率刚好达到或接近于1%,那这台
要受压元件就是筒体和封头,而封头是无法测量或这批简单压力容器是否合格
周向永久变形率的,也就是无法依据文献[1]第
作为设计于段的爆破试验,其所确定的主要
19条来确定封头的试验厚度。
受压元件的试验壁厚可视为相当于计算法设计的
文献[1]自2007年开始实施,至今已四年有计算厚度。对于常规的计算法设计来说,
余。据了解,自2007年以来,仅以笔者所在的浙设计厚度=计算厚度腐蚀裕量。计算厚度是强
江省台州地区为例,钢制储气罐日产量达两万多度的保证,而腐蚀裕量是使用寿命的保证,这是常
个。采用试验法设计的占一半以上。因此,在生规计算法设计的基本理念。所以,试验法设计时,
产实践中试验法设计方法已经成熟,对同一主体爆破试验合格得出的试验壁厚只能认为是强度的
材料、同结构型式、同型号的简单压力容器储气罐保证,考虑使用寿命时,腐蚀裕量必需另行增加。
而言,试验法设计的试验壁厚数据已趋于稳定,同
对于基本上全为薄壁容器的简单压力容器产
生产工艺的各制造单位设计数据已基本接近。
品,当考虑了腐蚀裕量后,壁厚增加了,爆破试验
如果计算法设计完全依据文献[1]第20条时周向永久变形率必然会下降、爆破压力值必然
规定执行,不另行增加壁厚余量,则同类型产品中会提高。所以,上文提到的“假如制造过程中产

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