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2压力容器的焊后检查和焊后返修
任何的一种科技制品，在完成之后都需要有事后的检查和返厂维修，压力容器也不列外。压力容器在焊接完毕之后，应当首先检查它的焊缝外观和尺寸是否符合预定目标和目标参数、实验压力容器焊接完毕之后的抗热能力和对热的处理、检查压力容器是否在焊接的时候出现裂痕等损伤、检查压力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透气的现象出现。关于压力容器在焊接完毕之后的返厂检查必须要严格做到以下几点：
（1）焊接的返修次数不宜超过两次；
（2）如果需要对焊接之后的压力容器进行返厂检修，必须要提交它要返修的原因并且对原因作出分析，同时提出要维修的建议；
（3）在压力容器回厂返修之前，必须要将其清洗干净，可以采用表面扫描的方式确定已经清洗干净；
（4）等待补焊的部位一定要开阔、平整、以便于进行补焊工作的进行。
从广义上讲，凡盛装有压力介质的容器即为压力容器，也就是说，凡承受流体介质压力的密闭设备均可称为压力容器。压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒、污染环境等灾难性事故，所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。
检验是压力容器安全管理的重要环节。压力容器检验的目的就是防止压力容器发生失效事故，特别是预防危害最严重的破裂事故发生。因此，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。
一、各种无损检测方法的特点和选用原则
无损检测在承压设备上应用时，主要有以下四个特点：
(一)无损检测应与破坏性检测相结合。无损检测的最大特点是在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，具有一般检测所无可比拟的优越性。但是无损检测技术自身还有局限性，不能代替破坏性检测。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。
(二)正确选用实施无损检测的时间。在进行承压设备无损检测时，应根据检测目的，结合设备工况、材质和制造工艺的特点，正确选用无损检测实施时间。例如，锻件的超声波探伤，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前。
(三)正确选用最适当的无损检测方法。对于承压设备进行无损检测时，由于各种检测方法都具有一定的特点，不能适用于所有工件和所有缺陷，应根据实际情况，灵活地选择最合适的无损检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延展方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。
(四)综合应用各种无损检测方法。在无损检测中，任何一种无损检测方法都不是万能的。因此，在无损检测中，应尽可能多采用几种检测方法，互相取长补短，取得更多的缺陷信息，从而对实际情况有更清晰的了解。例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准；而射线对缺陷的定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果可靠准确。
各种无损检测方法都具有一定的特点和局限性，《承压设备无损检测》对无损检测方法的应用提出了一些原则性要求。
应在遵循承压设备安全技术法规和相关产品标准及有关技术文件和图样规定的基础上，根据承压设备结构、材质、制造方法、介质、使用条件和失效模式，选择最合适的无损检测方法。
射线和超声检测适用于检测承压设备的内部缺陷；磁粉检测适用于检测铁磁性材料制承压设备表面和近表面缺陷；渗透检侧适用于检测非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备表面开口缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷。
凡铁磁性材料制作的承压设备和零部件，应采用磁粉检测方法检测表面或近表面缺陷，确因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗透检测。
当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应符合各自的合格级别；如采用同种检测方法的不同检测工艺进行检测，当检测结果不一致时，应以危险度大的评定级别为准。
重要承压设备对接焊接接头应尽量采用x射线源进行透照检测。确因厚度、几何尺寸或工作场地所限无法采用x射线源时，也可采用r源进行射线透照。此时应尽可能采用高梯度噪声比(TI或T2)胶片：但对于抗拉强度大于540MPa的高强度材料对接焊接接头则必须采用高梯度噪声比的胶片。
二、压力容器制造过程中的无损检测
压力容器制造过程中的无损检测主要是控制容器焊接质量。
(一)射线检测
射线检测方法适用于压力容器壳体或接管对接焊缝内部缺陷的检测，一般x射线探伤机适于检测的钢厚度小于等于80mm，lr-192检测厚度范围为20～100mm，co—60检测厚度为40～200mm。
(二)表面检测
磁粉或渗透方法通常用于压力容器制造时钢板坡口、角焊缝和对接焊缝的表面检测，也用于大型锻件等机加工后的表面检测。
(三)超声波检测
超声检测法适用于厚度大于6mm的压力容器壳体或大口径接管与壳体的对接焊缝内部缺陷的检测。
三、在用压力容器的无损检测
在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。
(一)表面检测
表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，非铁磁性材料采用渗透法检测。
(二)超声检测
超声检测法主要用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹。超声法也用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。由于超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，而且与射线相比对人无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。
(三)射线检测
x射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，对于人不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素进行Y射线照相。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。
(四)涡流检测
对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。
(五)磁记忆检测
磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。通常采用磁记忆检测仪器对压力容器焊缝进行快速扫查，以发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。
(六)红外检测
许多高温压力容器内部有一层珍珠岩等保温材料，以使压力容器壳体的温度低于材料的允许使用温度，如果内部保温层出现裂纹或部分脱落，则会使压力容器壳体超温运行而导致热损伤。采用常规红外熟成像技术可以很容易发现压力容器壳体的局部超温现象。压力容器上的高应力集中部位在经大量疲劳载荷后，如出现早期疲劳损伤，会出现热斑迹图象。压力容器壳体上疲劳热斑迹的红外热成像检测可以及早发现压力容器壳体上存在的薄弱部位，为以后的重点检测提供依据。
参考文献：
[1]强天鹏主编，压力容器检验，2005
[2]美国ASME锅炉压力容器规范第v卷中国石油设备工业协会译
关键词：锅炉；压力容器；检验
中图分类号： TU74 文献标识码： A
Key words：boiler；pressure vessel；inspection
引言
随着我国经济的飞速发展，锅炉行业发展迅猛，其产品技术性能已经接近国际先进水平，并逐步拥有了独立开发研制新一代产品的能力。锅炉是经济发展时代不可或缺的产品，其主要功能是利用燃料或其他能源的热能，将水加热为热水或蒸汽。锅炉中产生的热水或蒸汽可以为工业生产和人民生活提供所需热能，也可以通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。锅炉在使用过程中要求连续运行，不能随意停车，否则会对生产线或区域生产和生活的正常进行造成严重影响。因此，有必要对锅炉压力容器压力管道的安装开展严格的监督检验工作。
一、锅炉压力容器检验的重要性
锅炉压力容器被广泛应用于日常生活和工业生产中，由于其特殊的结构，密封，承压及介质等原因，极易发生爆炸，不仅会破坏日常生活设备，造成环境的污染，还会给人们的生命财产造成严重的威胁。为此，开展锅炉压力容器检验工作有着非常重要的意义。在开展锅炉压力容器检验过程中，检验机构一定要严格遵循国家相关法律规定，按照有关检查程序来开展日常检验工作，唯有如此，才能够将锅炉压力容器检验工作高质量完成，以避免各类事故的发生。
二、锅炉压力容器压力管道安装质量监督检验内容
锅炉压力容器及压力管道的安装质量监督检验内容主要包括：对锅炉压力容器及压力管道进行安装所涉及的安全运行项目检验，对安装单位的锅炉压力容器及压力管道安装质量保证体系运转情况检查两个方面。
锅炉的安装质量检验内容包括：技术资料：主要查对安装检验的各项记录，看它们是否符合规程及技术要求；锅炉基础：检查基础及基准线；钢结构：锅炉钢架是否符合标准，直接影响锅炉整体安装质量；锅筒：查其位置的找正；水管系统：水冷壁、对流管束及其胀管的质量；省煤器：查其支撑架的标高和水平度；蒸汽过热器和空气预热器；查其安装尺寸偏差；焊接质量：查其焊缝缺陷；安全附件：是否齐全及符合规定；水压试验：是衡量组装质量的主要标志。 压力容器的安装质量检验内容包括：制造厂资料，施工资料，设备名牌，安全附件、保护装置，外观质量，支座、管道膨胀情况，安装焊缝外观，安装焊缝探伤抽查，水压试验，保温、平台、扶梯；压力管道的安装质量检验内容包括：技术资料，管道走向、坡度、膨胀指示器、膨胀测点、蠕胀测点、监视段及支吊架位置，管道外观质量，管道安装焊缝质量，支吊架安装焊缝质量，管道膨胀状况，水压试验，蠕胀测点径向距离测量，蠕胀测点两侧管道外径或周长测量，管道的疏水、放水系统安装情况。
锅炉压力容器压力管道安装质量保证体系运转情况的主要检查内容是：质量管理人员的落实及到岗情况；无损检测人员的资格及管理情况；焊工的资格及管理情况；其他人员的资格及管理情况；技术图纸会审、技术交底和设计变更情况；工艺纪律、工艺管理，焊接工艺评定报告、焊接工艺和焊接工艺纪律的执行情况，以及焊后对口错边量及表面质量与热处理工艺，各质量控制环节、控制点；金属材料及焊接材料存放环境；材料的验收、保管和发放；无损检测管理；安装检验管理；质量反馈和处理；设备及工装完好率；设备专管情况及计量器具管理。
三、锅炉压力容器压力管道安装质量监督检验工作中常见问题
1、部分国外进口的锅炉压力容器制造材料，由于与我国相关产品的规定不尽相同，所以缺少承压部件强度计算书、热力计算书、水循环计算书、过热器和再热器壁温计算书等资料，使得锅炉压力容器在具体安装工作过程中产生了一定困难；有的锅炉压力容器供应商虽然已经提供部分资料，但仍缺失锅炉压力容器的质量检测报告，影响了锅炉压力容器的安装质量。
2、一些电建公司锅检站的质量保证体系不完善，锅炉压力容器检验人员、无损检测人员和具有电力部门资格证书人员数量少，有些无损检测人员只具有质监系统的资格证书，而不具备专业的电力系统资格证书，这造成了锅炉压力容器压力管道安装队伍的混乱局面，不利于锅炉压力容器压力管道检测工作的进行。另外，焊接人员的资格证书不够全面，真正具有电力部门焊工考委会签发证件的焊工人员少，个别焊工还存在证件超期现象。
3、焊接方面的焊接工艺评定参数不全、评定数据不完整，这严重影响了焊接评定结果，而且评定后制作的评定报告还存在缺失试验报告、书写错误等问题，甚至还出现评定报告与作用指导不一致的现象。
4、一些质监人员在对锅炉压力容器压力管道进行安装检验时，不能及时提交自检报告，个别建设单位和安装单位不能及时对锅炉压力容器压力管道的安装质量监检意见通知书进行处理，不能够按时上交特种设备监督检验意见反馈单。
5、由于锅炉压力容器检验站的质量监督检验人员紧张，所以对锅炉压力容器压力管道安装监督检验工作的人员投入较少，特别是对热工、化学安装监督检验的人员投入就更少了。这对锅炉压力容器压力管道的实际安装质量产生了严重影响。
四、对锅炉压力容器压力管道安装质量监督检验工作建议
1、锅炉压力容器压力管道的安装单位在施工过程中，不仅要严格执行电力行业的规程、标准，并遵守国家有关锅炉压力容器、压力管道的法律、法规，还要不断对自身充电，提高自身的专业知识及专业素养水平，以便更好地做好锅炉压力容器压力管道安装监督检验工作。
2、锅炉压力容器压力管道的安装监督检验工作分为三个阶段，安装单位在从其中的一个阶段进入到下一个阶段验收之前，应根据《电力工业锅炉压力容器检验规程》中对锅炉压力容器压力管道安装质量监检所规定的项目、内容和要求，出具前一阶段的全面检验报告。
3、锅炉压力容器压力管道的安装监督检验工作必须由专业的监理人员进行，这就需要得到电建公司的大力支持，尤其是安装单位的责任工程师的全力支持。在锅炉压力容器压力管道的安装过程中，必须有习惯的专业责任工程师在现场监督检验。
4、锅炉压力容器压力管道的安装监督检验工作要重点加强焊口无损检测抽查和焊接工艺评定监督工作的力度。压力管道水压试验前的监检分为压力管道安装开始前、压力管道施工中和压力管道水压试验前三个阶段。其中，在压力管道安装开始前主要需检查安装告知和技术准备工作，压力管道施工中主要需检验管道材质、焊接、无损检测、管道铺设、附属设备安装、工艺评定报告，作业指导书，需持证人员持证情况等，压力管道水压试验主要对安装焊口进行监督检验。
5、要保证锅炉压力容器压力管道安装监督检验工作的顺利进行，必须得到责任工程师的帮助，因此，有必要提高责任工程师的工作地位。责任工程师是电力工业三级锅炉压力容器安全监督管理机构的最后一级，对锅炉压力容器压力管道的工地工作进行直接的监督检验，其工作力度和工作效果直接影响到锅炉压力容器压力管道安装工作的正常开展，因此，良好开展锅炉压力容器压力管道安装监督检验工作的一个重要条件，就是提高责任工程师的地位。
五、锅炉压力容器的制造质量
1、如何有效提高制造工艺
设计单位根据所需参数进行设计，绘制出锅炉容器的制造图纸，然后交由工厂完成锅炉的制造工作。为了确保锅炉的制造质量得到有效保证，工厂应当制定详细的工艺工序管理办法，在生产之前就做好保证。由于不同制造单位的生产环境不同，因此应当以工厂的实际情况为基础来制定详细的生产方案，为了确保生产质量，还应当灵活调整生产流程、并从模具的制造、工艺的制定等方面来提升锅炉压力容器的质量。在生产中还应当做好工序的记录工作，确保出现事故之后能够通过查阅记录的方式来确定主要责任人。
2、提高锅炉压力容器的制造质量
在对大量的制造方法开展评估之后发现，锅炉压力容器的使用仍然存在大量大大小小的缺陷。由于这些瑕疵的存在，使得某些批次的锅炉容器无法顺利出厂投入使用，这种容器就应当在分析原因，做出改进之后，再出厂投入实际生产。有的锅炉压力容器缺陷属一般性缺陷，对实际使用不产生影响，能够出厂投入使用。相关制造单位应当组织专职人员对制造的工艺进行监督，构建合适的管理体系来提升锅炉容器的质量。
3、提高焊接工作的质量
在锅炉压力容器的制造过程当中，往往需要焊接大量的连接部位，由于施焊人员的技术水平参差不齐，在筒节、封头、平板等关键性焊接部位容易出现焊接头缺陷的现象，出现不合格的焊缝。
焊缝的质量高低直接影响了锅炉压力容器的质量。为了确保焊接的高质量，制造单位在提高人员技术素质的同时应当加强对焊材的质量，切实提高焊接材料的质量，使用高质量的焊接材料，并建立起完善的质量管理体系，确保责任到人，才能确保锅炉容器的产品质量。
4、严格控制各个制造工序的质量
按照图纸要求，从原材料开始到各道制造工序的完成，严格检验其外观质量、结构尺寸及焊缝质量，不合格者决不出厂。
锅炉压力容器及压力管道属于特种设备，锅炉压力容器定期检验工作不论是对于工作人员的生命安全，还是对企业的整体效益来讲都有着非常重要的意义。为此，确保锅炉压力容器检验工作的顺利开展，预防锅炉容器工作中危险事故的发生对检验工作来讲极为关键。
参考文献
引言
一般来讲锅炉压力容器一旦投入使用往往需要连续工作，如果在实际使用中出现任何事故苗头则会产生较大的危险事故，一方面造成较大经济方面损失，另一方面也会产生较大的人身伤害。由此，对于锅炉压力容器严格检验就显得至关重要。为了确保锅炉压力容器在实际使用中的安全运行，更加需要检验人员提高检验技术，以及关注检验中常见的问题。
1锅炉压力容器检验的几点要求
锅炉压力容器容易发生安全事故，尤其是供电、供暖等行业中的锅炉压力容器需要长时间运作，如果不加强管理的话，一旦发生意外，不仅会造成人员的伤亡，还会造成财产的损失，所以需要进行认真的检验工作。检验工作的主要内容如下：①抗压力检验，主要是对非运作情况下对锅炉压力容器进行测验，通过提高液体压力和气体压力，检测抗压的最大值，以便及时发现问题。②具有检验资格的检验单位对锅炉压力容器在线运行的外部检验，最少每年进行一次。③对锅炉压力容器进行内部和外部兼顾的检验，在设备非运作的情况下进行操作，安全状况等级较低的至少三年检验一次，而安全状况等级较高的可以五至六年检验一次。
2锅炉压力容器存在的问题
①锅炉压力容器设备出厂前就有质量的问题。表现在制作的原料不过关，或是劣质原料，或是不适合制作锅炉压力容器的原料；制作的技术水平不高，没有对设备进行技术处理，尤其是防腐蚀、抗氧化等方面的处理，导致设备在使用一段时间后出现泄漏、爆炸等。②锅炉压力容器其他构件有漏电的现象，设备的运转受到影响。③防雷问题。锅炉房整体接地防雷、线路防雷缺失，雷电天气影响锅炉压力容器自动控制系统电器元件的正常运行，当对锅炉进行内部检验时，一旦自动控制的供气系统受到影响，在检验时仍向设备内供气，当内部介质达到一定浓度时，检验人员用普通灯光照射检验的时候会发生爆炸。④锅炉的压力容器的抗热性和导热性不佳。高温的液体和蒸汽的高压使设备出现泄漏，危害人员的健康[1]。
3关于保证锅炉压力容器检验效果的几点措施
产厂家要保障设备的质量，使用企业引进设备的时候要做好监管。一方面，生产锅炉压力容器的厂家要提高生产技术，选用符合国家质量要求标准的材料，保证设备的质量，而且要不断创新技术，提高信息化水平，提高压力容器抗高温、抗压力、抗腐蚀的功能；另一方面，使用锅炉压力容器的企业，在引进设备的时候，要做好监管工作，选择口碑好的制造厂家，使用单位要及时与具有检验资质的检验单位联系，遵循我国以及行业内的标准规范进行检验操作，进行压力的测试、内部和外部的检验[2]。②做好锅炉设备整体的防雷设置，尤其是接地防雷。电路控制系统要选用优质的材料，避免漏电，这样可以避免锅炉其他构件漏电影响设备。这里需要强调一点，在进行锅炉压力容器内部检验时，要注意锅炉压力容器的通风换气,并设置专人进行监护，检验员需采用手电和安全电压的照明设备。③改善锅炉压力容器的检验质量。锅炉压力容器的检验是锅炉压力容器使用管理的重中之重，检验质量较高则能够从很大程度上将锅炉压力容器后续使用的安全性予以良好保证，使锅炉压力容器能够顺利运行。而如果检验质量较低则无法对设备后续使用予以充分性保障，在检验过程中要严格对照国家、行业标准，一旦相应检验数值超出了锅炉压力容器方面规定的允许值，则需要立即报告，以便及时对问题区域予以良好处理解决[3]。
4结语
总之，对于锅炉压力容器的严格检验不仅是锅炉压力容器安全运行的客观需求，而且也是提高锅炉压力容器有效使用的必然要求。因此在锅炉压力容器工程设计以及制造等环节中就需要强化对材料使用和材料的导热性、抗热性，以及电器设备的设置、防雷等方面的重视，时刻将电气安全作为是检验工作中不可忽视的一部分。这样才能真正的避免锅炉压力容器在后续使用中出现安全问题，最大程度减少经济方面以及人身方面的损害。
参考文献：
[1]陶雪荣.八五攻关课题“在役锅炉压力容器安全评估与爆炸预防技术研究”概况[J].中国特种设备安全,2016,03:30-34.
中图分类号:TH49 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0095-01
近些年来,伴随着社会经济的快速发展,我国的压力容器已逐渐被广泛使用于各个经济领域中,尤其是压力容器在化工、石油等经济领域中的使用最为广泛,约占整个系统的62%。在设计压力容器时,其质量的优劣与整套设备的先进性、可靠性以及安全性等存在密切关系,能直接影响着整个国民经济以及人民的生命财产安全[1]。设计作为一项较强的综合型的工作,对设计人员提出更高的要求,设计人员需要具备丰富的专业知识及技能。比如,熟练掌握压力容器的组织结构、材料性能、零件的受力情况以及容器的制造、检验等方面。目前,设计是一项画图电脑化以及计算电算化的结合体,设计人员通常借助电算工具进行数据统计,缺乏熟练掌握压力容器的设计指标,并未确认容器输入数据的正确与否,仅侧重于结果,忽视了其的计算过程,进而易于出现错误的结论以及存在一定的安全隐患,这严重影响着压力容器的安全使用,需要引以为视。
1 我国压力容器设计中常见的技术问题
1.1 毫无节制的加设标准容器的法兰厚度
按照GB150—1998《钢制压力容器》规定,在选取JB4700～4707标准容器法兰时,可免除计算其的法兰强度。但在设计管壳式的换热器以及由塔节共同构成的塔器过程中,对于其所选取的法兰,均应参照标准容器法兰,并给予校核。事实上,在设计管壳式的换热器中,进行容器法兰校核的目的在于:在计算固定管板的法兰时,为表现其和法兰垫片的压紧力存在密切的参量,才加以校核管箱法兰。而对塔器法兰进行附加校核,是为了验证塔节的法兰强度是否经过风载荷或者地震载荷的转换压力后校核,两者的核算本无密切关联,但其的校核结果常常会出现厚度不够的现象。因此,对于这一问题,设计人员在设计时,应加以注意。
1.2 预防应力腐蚀破裂的对策问题
应力腐蚀常出现于不同的腐蚀系统,但不论何种,均由于金属材质在固定腐蚀环境下合并承受持久高温的拉应力作用而形成的晶界或者穿晶裂纹,当裂纹的体积逐渐演变成一定数值时,即便应力尚未达到材质的承载极限,也会引发空前绝后的破裂。较为常见的应力腐蚀系统有:无水液氨、碳钢、奥氏体不锈钢、湿H2S和低合金钢等。由应力腐蚀而产生的持久高温拉应力,通常出现在容器操作时的热应力、容器内压导致的常规应力以及容器焊接时的残余应力等,其中由于容器焊接时而产生的残余应力占多数。腐蚀系统的不同,其形成的应力腐蚀指标、环境条件也有所差异,但只要达到各自相应的数值,便会出现相同的腐蚀形状、危险程度、破坏特点[2]。对于这一问题,在实际设计中,通常采用预防应力腐蚀破裂的基本对策,例如,改善应力的腐蚀环境、改进容器的结构设计、降低其的设计应力、提升制造的精确度等,这些方面对各种应力腐蚀系统均能适用。由于湿H2S系统的应力腐蚀常伴有酸性的腐蚀,因此,对其的设计,应更加仔细及严格,切忌误认为这种预防方法的效果和适用性有所差别。
1.3 压力容器的寿命设计问题
由于设计人员在操作压力容器时未能很好确定其的操作参数,进而难以精确估计整个容器的使用寿命。若压力容器的运行时间超出其所设计的使用寿命时,缺少相关的法规政策规定检修人员如何处理压力容器的故障,从而造成不必要的安全事故。对此,压力容器的寿命设计问题始终是国内设计单位及人员极其避及的问题之一。然而,在现实生活中,设计人员难免会遇到有关压力容器的寿命设计问题,具体原因主要包括以下几个方面:第一,材料的力学性能方面,比如高温断裂、蠕变等对时间的依存性较大。第二,载荷方面的因素,比如周期性的载荷。第三,受到腐蚀的因素制约,进一步影响了容器的使用寿命等。
依据GB150—1998《钢制压力容器》的规定要求,设计人员在设计压力容器的使用寿命中,应根据预计的容器介质及寿命加以计算金属材质的腐蚀速度,进而确定其的腐蚀裕量。容器的腐蚀速度主要包括两个方面,即介质本身的腐蚀与介质流动对压力容器材料的磨蚀。《压力容器安全技术监察规程》中的相关规则规定:“为预防及避免容器操作时超过其预计寿命而发生相应的安全事故,通常情况下,设计单位应在容器的设计图纸上标注其的使用寿命”。另外,在其他的法规政策中也有所规定[3]。
压力容器的预计使用寿命并非等于其的实际寿命,其仅是设计人员为使后续的操作依次进行而做出的估算。在设计图纸上标注预计寿命,目的是为了给容器的操作及使用者引以为戒,当容器的实际使用寿命超出预计的寿命时,能及时采取相应的解救对策,从而避免不必要的安全事故发生。
最后,压力容器的寿命设计作为一个较为复杂的难题,包含着材料选取、结构设置以及腐蚀数据等众多的设计要素,其预计的准确与否,主要取决于设计人员的水平及经验。不论是为了满足设计的要求,还是提升设计人员的水平,均应在设计图纸上标明容器的预计寿命。
2 结语
总而言之,压力容器的设计作为安全技术与操作过程有机结合的重要产物,有效合理的设计,将取得令人满意的成果[4]。对于上述举例的技术问题,是设计压力容器的过程中,极易被忽略且发生的关键,设计人员应给予高度重视,并引以为戒,避免相关技术问题的发生,从而造成不必要的技术损失。
参考文献
[1] 申长吉.压力容器设计过程中常见的问题分析[J].自动化应用,2011(6).
中图分类号：TF703文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00
0 引言
在分析应用压力容器用钢过程中，主要的晶种涉及到Q245R、Q345R，16MnDR。其中，压力容器使用的钢中板表面横裂纹出现较多，主要代表为16MnDR和Q345R为主。这里通过相关的手段进行中板表面缺陷的分析，排查相关的重点参数，主要方法包括加热打回炉观察、金相分析、电镜观察以及酸浸检验等[1]，最后提出相关的措施，有效保证压力容器用钢的质量，使得经济效益能够得到明显提高。
1钢板及铸坯表面缺陷分析
1.1 钢板缺陷的微观分析
利用电子投射镜对于钢板的相关典型缺点问题进行检查，裂纹则是沿表层斜向而进入钢基，氧化亚铁在裂纹内进行镶嵌，经过仔细观察，相关的杂物、有害元素并没有发现。珠光体+铁素体则是在钢种的组织，这种显微观察可在3%硝酸酒精侵蚀后实现，厚约40 μm的脱碳层可以明显在钢板裂纹周围发现。这样可以进行有效推断，脱碳层厚度则是说明，在钢板轧制过程中，连铸坯缺陷并没有进行相应的有效焊合处理而成，这样就造成了钢板裂纹。
1.2 钢板缺陷的宏观形貌
在钢板下表面，进行相应的坯料纵向轧制过程中，严重裂纹出现在钢板东侧的400～500 mm位置，形状则表现为不规则的裂纹，这样基本可以判断其为山峰状的3～4 mm深度的横裂缺陷。
1. 3铸坯表面缺陷检验
进行铸坯的“打回炉”分析则是进行快速判定的有效手段，特别适用于裂纹发生的开始阶段。在分析“打回炉”过程中，先进行正常加热连铸坯，表面较厚的氧化铁皮的除去操作则是通过高压喷水进行，这样就可以对于铸坯缺陷的形貌等问题进行快速的查看，能够利用眼睛进行较为直观的观察。
一般来说，厚1～3mm的氧化铁皮存在于连铸坯表面，观察进行加热除鳞后的铸坯表面，就能较为有效地观察铸坯表面缺陷的严重程度。
2 中板缺陷原因分析
分析铸坯表面以及钢板的缺陷过程，在连铸坯东侧距边部450mm附近，存在一定的横裂纹，这往往是由于后部轧制中并没有进行相应的有效焊合处理。经过跟踪分析，在铸坯内弧表面发现横裂纹，充分考虑缺陷特性基础上，可以分析相关的钢质内部的夹杂以及气体的影响，还可以同时分析矫直时二冷夹辊、铸坯的应力状态等外部应力问题[2，3]。
2. 1连铸机设备的影响
由于钢厂的装备使用时间比较长，部分参数的调控能力经过改进后仍不能有效满足生产要求。分析二冷区铸坯产生的应变，可以发现，夹辊不对中容易引起这个问题。所以，支撑辊的对中精度应该在生产过程中进行有效保证，精度处理在连铸坯凝固末端处应该格外重视。另外，应该控制连铸坯凝固末端夹辊正偏差在3mm内，应该保证临界应力大于变形应力的要求。因此，应该全面检修相关的连铸机，保证相关参数的技术指标。经过相关检修，横裂纹依然通过跟踪发生在铸坯表面上，在通过多次酸浸抽样分析，并没明显改善裂纹的缺陷程度，所以，缺陷突然发生的最直接原因并不是装备方面，不应该把整体对弧的二冷机架作为改善的重点问题。
2. 2化学成分的影响
第一，在氮含量的影响方面。主要通过分析钢内的Al， Ti， Nb的三方面影响分析进行，上述微量合金元素与N结合的氮化物进行分析，这影响着钢的高温延塑性方面问题。
首先，对于Ti的影响方面，TiN则会在Ti的连铸过程中实现，Al形成则受到TiN的抑制，导致铸坯裂纹指数有所降低，形成粗大的晶粒。但是，经过分析，Ti质量分数仅为0.01 %左右，影响坯高温塑性很低；其次，对于Al的影响方面，一般来说，容易在奥氏体晶界析出A1N，这样就是晶界滑移出现，微细析出物粒子造成一定的晶界破坏；第三，在Nb的影响方面，在连铸时，Nb在晶界处析出Nb（CN），这样就会使得铸坯晶间强度有所降低，出现裂纹问题。这里进行六西格玛工具进行检验判断，主要判断Al， Ti， Nb成份的变化影响问题。在16MnDR中，Nb的p=0.96 > 0.05，A1的p=0.97>0.05；在Q345R中，得到Ti的p=0.76 > 0.05，A1的p=0.86 > 0.05。这样，就说明裂纹发生前后变化并不明显。所以，本次批量横裂的主要原因并不是相应的Al， Ti， Nb的变化。但是，还应该根据要求，控制[N]在51×10-6以下。
第二，在硫含量的影响方面。在Mn/S ≤50情况下，容易出现较差的钢高温塑性问题。在本例中，经过分析，Mn/S则大于120，能够满足生产要求，并不是M n/S含量的原因。
第三，分析矫直区脆性方面。拉应力则在连铸机拉钢过程中，作用于铸坯内弧表面，当上述内弧表面的拉应力达到一定的临界值，则会造成内部裂纹问题。其中，分析连铸过程中的钢，其一共存在于三个低塑性脆性区域，第III脆性区则是容易发生在钢坯处于轿直区域的状态下，这样就让横向裂纹出现在铸坯内弧表面中，基本类似于上述出现的裂纹。
相比于正常炉号，有裂纹炉号的二冷室温度较低，能够降低45℃左右，其中，二冷室平均温度在800℃之下，具有位于第III脆性区的铸坯温度，所以，铸坯横裂的主要原因则是由于矫直温度落于高温脆性区所致。
当地气温骤降也是影响原因，使得二冷水温度能够收到影响，由原来的18 ℃降低至6 ℃左右，这主要是由于冷却塔循环冷却则是二冷水的主要方式，12℃的降幅经过相关分析和计算，能够导致出冷区温度降低最少有14℃，这样就造成平均冷却水温度降低的问题，一般来说，能够造成降低8℃左右。
所以，应该对二冷水比水量整体进行降低10%左右，一定要控制好温度，保证其在25～40 ℃之间，这样就能够保证生产质量要求。
3 结语
在分析上述的裂纹结果中，应该做好原材料控制，还应该注意以下几个方面的问题，一是，A1N， Nb（CN）等对高温塑性影响应尽量减少，控制[N]质量分数小于0.0045%，控制A1含量在0.02 -0.04 %；二是，重视冬季的二冷水温度降低问题，应该进行夏、冬的区分调节，保证结晶器入水温度在25～35℃中；三是，检修铸机铸坯凝固末端夹辊过程中，应该保证质量和要求，水平设置二冷凝固末端夹辊，控制其偏差在3.0mm之内。
参考文献：
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0396-01
1、引言
压力容器在高温高压环境中工作比较常见，压力容易承受不同种类或不同强度的载荷的过程中，当局部或整体超过了载荷的临界值，容易导致压力容器出现失稳，突然失去其几何形状。而载荷分布部位不同、载荷的大小不同会造成失稳后的几何形状的不同。压力容器的失稳又可以称为屈曲，此类失稳的原因不是结构的强度不足。论文结合笔者的工作所得，将从压力容器稳定性的计算方法着手，并结合具体的工程实例来进行压力容器的稳定性分析。限于笔者学术研究的水平，文中的内容存在不足，恳请专业人士批评指正。
2、压力容器的稳定性的计算
压力容器中的稳定性的计算式以简单的结构为模型的，如圆筒、外牙球壳、压杆等，以圆筒临界外压为例，求取；临界载荷：
P=hE/（R0（n2-1）[1+nl/（3.14R0）2]2）+0.73E（h/2R0）3X[（2n2-1-u）/[（1+ nl/（3.14R0）2）+（n2-1）]
其中，p为临界外压力，单位为MPa；h为圆筒的有效厚度，单位为毫米；R0为圆筒的外半径，单位为毫米；E外材料弹性模量，单位为MPa；u为泊松比；l为圆筒的长度，单位为毫米，；n为圆筒屈曲时形成的波形数目。由于压力容器的形状不同，所采用的容器设计的规范也有不同的推荐方法，但大多是以此类的计算方法为基础进行推导的。对于圆筒或球壳以外的结构，可以采用类似于球壳或圆筒的计算方式来进行，但存在一定的误差。因而在压力容器的稳定性的分析过程中，可以对结构加以限制，取得合适的安全系数。
3、结构有限元分析
压力容器稳定性分析大多需要有限元的支持，因而在结构的有限元模型建立时需要注意几个方面的内容：其一，有限元模型建立时要注意一些问题，如在分析区域建立模型，要根据实际的情况，对压力容器是否存在外压来计算长度；压力容器的结构是否对称，由于失稳是从对称结构向非对称结构变化的过程，因而需要特别注意；对于对称结构施加对称的负载，这样可以在非线性分析时得到屈曲解，但负载的力需要根据屈曲模态进行分析。其二，有限元模型建立的过程，一般以壳单元shell63为基础进行构建，约束为环向位移，筒体一段约束为轴向位移，在外表面施加压力，建立完整模型。
4、压力容器的稳定性分析
压力容器的稳定性分析是以有限元软件分析方法为基础的，从理论上解释，不同形状的压力容器，受到不同的载荷都可以用有限元软件进行载荷的解析，以Ansys软件为基础的研究最为普遍，其分析一般包含非线性屈曲分析和特征值屈曲分析
4.1 非线性屈曲分析
非线性屈曲的分析的精度比较高，在实际的工程应用中非常广泛，并且此类稳定性评估的精度要高于特征值屈曲分析。在分析时，采用一种逐步递增的非线性静力分析来对压力容器的结构求不稳定的临界载荷。非线性屈曲分析可以对扰动、初始缺陷等特征进行分析。其中初始缺陷对压力容器的结构的临界载荷的影响非常大，由于实际的制造加工和理论图纸设计的形状是存在区别的。因而在制造中，要对壳体或圆筒的圆度等进行规定。在进行压力容器的非线性屈曲分析一般遵循以下的步骤：
（1）求取压力容器结构的特征屈曲模态和特征值屈曲载荷，在此过程中首先要用到特征值屈曲分析法。
（2）在分析特征值屈曲模态时，将初始缺陷与之等同，其中规定变形量，将压力容器的制造加工中的最大误差设置为最大的变形量，最大的载荷为特征值屈曲载荷的1.2倍，在理论计算中，将材料设置为理想的弹塑性材料模型，加载的方式为弧长法。
（3）横坐标的选择过程中以最大的位移点与之对应，而将载荷作为纵坐标，绘制出位移-载荷的曲线图。
（4）在确定极限载荷时，采用两倍弹性斜率法，如下图1所示。
非线性屈曲分析法的好处是可以对任意的结构形状进行极限载荷求解，具有广泛性。压力容器在进行稳定性的分析时，长以安全系数来衡量结构的安全稳定性，在进行强度规定时，许用载荷不能超过极限载荷的2/3，也就是所谓的安全系数要大于1.5。精度与计算方法密切相关的，而将安全系数量化，可以反映压力容器的稳定性。
4.2 特征值屈曲分析
与非线性屈曲分析不同，特征屈曲分析是线性分析方式，对于预测理论屈曲强度具有较好的作用，但是针对一个理想的弹性结构而言的。例如，在计算外压圆筒的特征屈曲分析时，需要和米西斯公式结果相当，而分析压杆的稳定性时，计算特征值屈曲需要与欧拉解相当。特征值屈曲分析对于线性的情况比较实用，但是对许多结构不是线性的或初始缺陷的，其弹性屈曲强度处的分析精确度并不高。一般特征值屈曲分析的结果并没有非线性屈曲分析的精度高，特征值屈曲分析得出非保守结果的可能性较大，在实际的工程案例中应用并不广泛，下图2为结构屈曲过程的示意图。
5、工程应用分析
在某工程的夹套压力容器的分析中，夹套内的理论压力为0.5MPa，在其一端1430mm处有一内径为1185mm，厚度为35mm的接管，其外伸的长度为880mm。在经过线性屈曲分析（特征值屈曲分析）时，得到的临界载荷为3.47MPa；但经过非线性屈曲分析后得到的临界载荷为1.87MPa，其许用的外压力为0.86MPa，因而在设备的稳定性分析中，可以认为设备是安全的。
6、结束语
压力容器在日常的生活中比较常见，也是社会运转不可或缺的设备之一，但是压力容器往往因而高温高压工作的原因，出现失稳的情况，带来了一定的安全隐患，一旦发生较大的事故，将带来恶劣的影响。因而分析压力容器的失稳情况，并针对性的加以载荷的预测和分析，可以为减少此类事故打下较好的基础。论文中的压力容器的失稳以有限元分析为基础，但是有限元在实际的操作中会因为容器的不规则形状和载荷分布的不稳定型，精确性有待进一步的提高。
参考文献
[1]4732-1995，钢制压力容器-分析设计标准标准释义[S].
[2]4732-1995，钢制压力容器-分析设计标准[S].
引言
随着现代工业的发展，压力容器已广泛应用于化工、电力、纺织、医药、机械等行业[1]。在传统的设计中，为了提高设备的安全性，通常将压力容器的壁厚等参数设置的较为保守，使得设计出来的容器笨重，且还浪费材料。随着计算机技术水平的飞速发展，我们在设计过程中可以利用有限元软件对容器进行仿真[2][3]，通过仿真优化设计参数，从而使得设计的容器能够满足安全性能要求，同时也可以节省制造成本[4]。
1.有限元软件ABAQUS的介绍
ABAQUS是一套功能强大的基于有限元方法的工程模拟软件，一般被用来解决相对简单的线性分析到复杂的非线性模拟等问题。ABAQUS不仅能够解决结构分析问题，而且还能够模拟和研究热传导、金属切削、声学、质量扩散等问题。ABAQUS主要有两个分析模块：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。一个完整的分析过程通常包括三个步骤：前处理、模拟计算和后处理。
前处理部分主要包括几何建模、网格划分、接触定义、分析步定义、载荷和边界条件设置等。前处理完成之后，对任务进行创建和提交，若发生错误，需要根据提示对建模中的问题进行修改。等待计算完成之后，查看并分析结果。
2.实例分析
使用有限元软件对内径1300mm，壁厚14mm，筒体长度1330mm，使用材料为Q235-B的搪玻璃反应罐进行有限元分析。内筒设计压力为0.4MPa，弹性模量为 200GPa，泊松比为0.3。
2.1 建立仿真模型
首先，我们根据容器的几何参数进行几何建模，并对材料的性质就行定义。根据实际应用的情况对模型进行约束和压力的施加。在此，我们对容器的四分之一进行建模和分析。模型如图1所示：
图1 仿真模型
2.2 仿真结果
（a） （b）
图2 仿真应力图
（c） （d）
图3 仿真应变图
通过仿真应力图2，可以发现，筒体和封头连接处的应力最大，此外，封头的顶端也受到较大的应力。通过仿真应变图3，我们发现，封头顶端所示的应变较大，连接处较筒体所受的应变也较大。
2.3 仿真与实验结果对比
仿真完成后，根据容器的参数我们进行压力实验，实验压力值如公式1所示： Pt=1.25Pc=0.88MPa…………………………………………….（1）
试验压力下圆筒的应力如公式2所示：
MPa……………… …………………….（2）
通过仿真和实验比较发现，仿真得到的最大应力约为50MPa，实验得到的应力为53MPa，数值相差6%。
3.结论
本文通过有限元仿真简单压力容器，可以得出：
3.1仿真得到的应力和实验得到的实际应力基本相符，说明有限元仿真软件可以在压力容器的制造设计及其检验过程中得到运用。
3.2筒体在受压的情况下，筒体和封头连接处受到的应力和应变较大。这就意味着通常情况下，这两个部位是压力容器较易失效的部位，也提醒我们检验及设计人员，要对这两个部位重视。
参考文献：
[1]梁基照.压力容器优化设计[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]刘伯玉，丁传安.薄壁压力容器的有限元建模研究[J].现代制造技术与装备，2009.
如何进行正确的选材是压力容器设计和创造中的第一步，也是直观重要的一步。在压力容器的设计和制造过程中，一旦材料选取不合适，会对容器的安全使用留下重大隐患。所以，在压力容器选材上，要根据容器的具体使用条件，如设计的压力和温度、操作特征、介质特点等，来选取拥有合适力学、焊接和耐腐蚀性能等物理性能的材料。除此之外，选取材料时还要充分考虑其具体加工工艺和经济性等其他因素。
1 材料代用的具体规定
在设备的设计和制造过程中，常常会出现材料采购困难或者出于经济上的考虑，材料代用的现象经常出现在压力容器的设计过程中。《固定式压力容器安全技术监督规程（tsg r0004-2009）》以及《钢制压力容器（gb150-1998）》对材料代用做了相关规定。一般来讲，主要要求如下：压力容器的承压部件在代用材料的选择上，应和被代用材料有着相同或者相似的外形质量、化学成分、尺寸公差、性能指标、检验项目和检验率等。材料代用最基本的原则是：要绝对保证，在技术要求上，代用材料不得低于被代用材料，个别在检测率或性能项目上要求不严格的代用材料，可以采取检验、测试的方式来选择合适的代用材料。材料代用的手续要求为：（1）容器承压部件的代用要严格进行，须经由代用单位技术部门的批准并上报代用材料的复检报告或质量证明，由主管负责人核准批复；（2）必须在获得原设计单位的允许并拿到证明文件后，才可以在压力容器制造时进行材料代用；（3）压力容器的设计图、施工图以及出厂时的质量证明书中要细致标注代用材料的规格部位、材质和规格。
2 以优代劣
压力容器所用的全部金属材料要具有优良的性能，包括材料的力学性能、耐腐蚀性、耐高温性和制作工艺等。每一种材料的性能都是固定不变的，从性能比较的角度出发，常常会出现材料间的“优”和“劣”的问题。但每种压力容器对对材料性能的要求在不同情况下也是不一样的，所以，材料代用中的“优”与“劣”判断从实际出发，具体问题具体分析。下面，笔者基于自身工作经验，主要探讨了几种典型的“以优代劣”问题。
2.1 压力容器制作中，在强度、力学特征等机械性能方面，其常用到的低合金钢尽管明显优于碳素钢，但其冷加工性能与可焊性都比不过碳素钢。一般来说，强度级别高的，其冷加工性能与可焊性就较差，二者负相关。所以在进行这方面的代用时，应相应调整焊接工艺，在热处理时也可能会有相应变化，应给予充分重视。
2.2 材料代用时进行细致、周全的考虑，否则压力容器实际使用中可能会出现各种安全隐患。比如处于湿硫化氢环境下及存在应力腐蚀开裂风险的设备中，容器对应力腐蚀开裂地敏感性随容器使用的钢材的强度级别的提高而增大，二者正相关。此时若将20r和q235和20r系列的钢材用16mnr等低合金钢待用就极易产生问题，因此，此类“以优代劣”行径在原则是行不通的，应当被禁止。镇静钢在许多性能方面上，镇静钢都比沸腾钢要更占优势，但在搪玻璃容器制造时，镇静钢的搪瓷效果反而不如沸腾钢好。
2.3 一般来说，不锈钢的耐腐蚀性较出色，但在含有氯离子的环境下，其耐腐蚀性却不如低合金钢和碳素钢。
2.4 和普通不锈钢相比，超低碳不锈钢虽然具有价格优势和良好的耐腐蚀性，但前者的高温热强性却更为出色。一般情况下，为了提高耐腐蚀性，需降低含量，而为了提高高温性，则要提高炭的含量。故而，此种情况下的 “以优代劣”，要尤其精确设计设备温度，如有必要，应当重新计算。
2.5 原则上，膨胀节、爆破片、挠性管板及这类零件不能进行以优代劣，特殊情况下必须代用时应以代用的材料为重新进行精密计算，根据结果，适当调整零件厚度，以防止这类零件及其相邻部位出现故障或者失效。
2.6 对热换器管板而言，锻件的总体性能比板材要好，所以通常情况下采用锻件，但当管板厚度小于6cm时也可以用板材代替锻件，但此时要注意，即使锻件和板材的厚度、材质及设计温度都相同，但两者的许应用力却不相同，前者的许应用力稍低于后者。故如需锻件代用板材，应重新核准管板厚度。
对钢材来说，其化学成份上的微小差异都可能对其性能造成重大影响，所以要对待任何类型压力容器钢材的“以优代劣”问题都要予以充分重视，以免导致产品和原设计不符。
3 以厚代薄
“以厚代薄”常常使从平面应力状壳体的受力态转变为平面应变状态，这对容器受力状态来说，是有百害而无一利的，通常情况下，厚壁容器比薄壁容器更容易产生三向拉应力，进而产生平面应变脆性断裂。
3.1 对原设计中封头和筒体间等厚焊接的容器，若对容器壳体的个别部件进以厚代薄，很容易增加壳体的几何不连续情况，从而使封头和筒体间的连接部位受到的局部应力增加，此时，对于有应力腐蚀倾向的容器来说，会造成很大的损害。可能会导致疲劳裂纹，严重的可能造成疲劳断裂。
3.2 在厚板替代薄板时，常常导致连接结构发生相应改变，例如，筒体与加厚的封头连接时，通常需要对封头进行削边处理。对以管道为主要筒体构成的设备，若增加筒壁厚度，在封头与筒体的连接部位也须对筒体侧实施内削边处理。在厚度增加较大时，往往也关系到焊接工艺的变化。
3.3 容器壳体整体层面上的“以厚代薄”，虽然并不会造成筒体连接处和封头的局部应力增加，但不了避免地，仍会导致一下不良影响。1）厚度增加后，原来的壳体设计中的探伤方式和焊接工艺也要进行相应的改变，增加难度；2）壳体厚度的增加必然使容器的重量加大，当容器重量增加过大时，必然会对容器的基础和支座产生不利影响；3）对壳体同时具有传热作用的容器，壳体厚度的增加肯定会影响其传热效果。
3.4 钢板的许应用力和其厚度紧密相连，《钢制压力容器（gb150-1998）》指出，钢材的许应用力随着其板厚的增大而减小，二者负相关。例如20℃-150℃环境下，16mnr板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从170mpa降为167mpa，150℃时，20r的板厚由16mm变为18mm时，其许应用力则从135mpa降为125mpa。由此可知，以厚代薄很可能导致强度不够，故而，对处于临界状态的以厚代薄，必须对验算其强度。
3.5 因为原件厚度与其刚性是成正比的，厚度越大，刚性越强，所以原则上不允许对挠性薄管板、波纹管和膨胀节等元件实行以厚代薄，以防止减弱补偿变形的效果。
3.6 由于换热器的特殊性，对热换器的主要元件进行以厚代薄很容易破坏原来的平衡力系，原则上不可以厚代薄，特殊情况下，必须代用时，需要重新设计计算。
综上所述，以厚代薄的利弊问题是很复杂的，在进行代用时，要由相关设计单位对代用的可行性和影响进行综合考虑后，方可决定其是否可行。对可采取以厚代薄类型的容器，应对其焊接工艺、支座和等进行相应的调整，以尽可能的消除不利影响。
4 其他注意事项
进行材料代用时，应根据实际用材情况对焊接工艺进行适当的调整，一般调整原则为：用高级材料替代低级材料时，实验和验收仍可采用低级材料的标准，不用提高标准；不同材料的耐高温性、韧度等性能不同时，进行最低水压实验时，其相应的温度也可能发生改变，此时，要严格按gb150的相关规定执行；当板厚增加超过gb150所规定的冷卷厚度时，一定要对筒体进行消除应力的热处理；钢板的厚度达到一定水平时，还需要进行超声探伤，必要时，提高水试验的压力。
结语
以钢为材料主体进行设计和制作的压力容器，在材料的机械性能要求上，在考两次材料强度的同时，也应考虑其韧性，在韧性满足的条件下，则应尽可能提高其强度。从这个角度上来说，在压力容器材料选择上要正确界定“优”和“劣”，不要单纯的从材料的厚度和强度来考虑，而要进行综合辨析和考虑。所以，也可以说，压力容器制造中的材料待用并不单单是技术问题，更包含容器的安全性、投资方的经济效益、制造商的成本等经济和管理问题在内的复杂问题。所以，不论是哪种材料代用，其本质上均是变更压力容器的设计方案，应给予相当的重视。
参考文献：
[1]朱海鹰,姚润来,辛忠仁,辛忠智. 钢制压力容器材料选择的几个问题[j].中国化工装备, 2006,(03):66-68.
[2]金元文,濮军.压力容器制造中材料代用的常见问题分析[j].贵州化工,2007,(04):88-89.
[3]陈冬勤.浅析压力容器制造的材料代用问题[j].科技风,2009,(04):42-43.
一、引言
随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等优点，所以其应用日益广泛。目前对压力容器的检测方法有多种，本文主要介绍无损检测的常用技术如射线、超声、磁粉和渗透及新技术如声发射、磁记忆等。
二、无损检测方法
现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。
（一）射线检测
射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。
射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。
（二）超声波检测
超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。
超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。
该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。
（三）磁粉检测
磁粉检测（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。
在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。
磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对探伤有影响。
（四）渗透检测
渗透检测（PenetrantTest，PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。
渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。
该方法操作简单成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。
（五）声发射检测
声发射（Acoustic Emission，AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。
压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。
声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。
（六）磁记忆检测
磁记忆(Metal magnetic memory， MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。
压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。
磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力---变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。
三、展望
作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤(NDI)，到无损检测(NDT)，再到无损评价(NDE)，并且向自动无损评价(ANDE)和定量无损评价(QNDE)发展。相信在不员的将来，新生的纳米材料、微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。
参考文献
[1]魏锋，寿比南等. 压力容器检验及无损检测：化学工业出版社，2003.
[2]王自明.无损检测综合知识：机械工业出版社，2005.
[3]沈功田，张万岭等.压力容器无损检测技术综述：无损检测，2004.
蒸压釜是化工、建材行业中应用较为广泛的一种具有多支座的卧式压力容器。GB150—89《钢制压力容器》只给出了双支座对称布置卧式容器的剪力、弯矩和应力计算方法，而对多支座卧式容器的计算方法仅在文[2]中有一般性说明。HGJ16—89《钢制化工容器强度计算规定》只给出了三支座卧式容器的设计和计算。本文从三弯矩方程出发结合卧式容器的特点，基于材料力学理论基础，比照文[2，3]的推导过程，导出了相应的弯矩和剪力计算公式，按齐克法给出应力校核式，并基于matlab编制了相应的计算及校核程序。
图1 n支座连续外伸梁受力图
1 公式推导
多支座卧式蒸压釜可简化为受均布载荷的外伸梁，假设共有2n-1个支座，见图1。图中L为圆筒两封头切线之间长度;h为封头内壁曲面深度;A为边支座中心线到近端封头切线的距离;q为单位长度上的载荷。
1.1 支座截面弯矩的计算
为求出卧式容器的各项应力，首先求得各截面的剪力和弯矩，多支座卧式容器属静不定结构，需用三弯矩方程求解其剪力和弯矩。对于n支座，三弯矩方程一般性公式为[2]：
(1)
在对多支座卧式容器进行结构设计时，为使其受力状况较好，通常将支座设计成等距布置。即有l1= l2= l3 =⋯ = l2n-2=l，其值为：
(2)
故公式(1)简化为
(3)
在支座n左右，由于对称 ，故
(4)
首先需要计算封头及其内装物料重量和作用于封头上的静载荷对封头切线与轴线交点的等效力矩：
(5)
根据文[4]有
(6)
由公式(4) 、(5) 、(6)组成连立方程如下：
(7)
令 ， ，则上述方程组可以写成：
(8)
其中：
由此方程组可解得各支座截面弯矩Mi(i=1，2，…，n)，并由对称性得
(i=1，2，…，n-1)
(9)
1.2
支座反力的计算
图2 连续外伸梁分解图
当求得各支座截面弯矩之后，把该连续梁分解为2n-2个静定梁，如图2所示。左右端为均布载荷外伸梁、中间为均布载荷简支梁，从而求得支座反力。封头及其内装物料重量为：
并由对称性得
(i=1，2，…，n-1)
1.3
梁内剪力的计算
根据剪支梁的剪力计算公式可求出梁内的剪力，如下：
（13)
求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由对称性可得。
1.4
弯矩的计算
首先根据剪支梁弯矩的计算公式即可求出梁内弯矩，然后采用数学方法求出弯矩的最大值。
1.4.1梁内弯矩的计算
(14)
求出A段以及1~n-1段的弯矩，其它各段由对称性可得。
1.4.2最大弯矩的计算
对方程组 (14) 求一阶导数，以求最大弯矩所在点，如方程组（15）。把求得的x值代入原方程组 (14) ，即可求得各段的最大弯矩。
在求得多支座卧式容器各支座处支反力和弯矩后 ，可作出其剪力图和弯矩图，本文不详细叙述。
(15)
1.5釜体应力计算和校核
多支座卧式容器的应力计算可以按照齐克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文献[1]进行应力校合。
1.5.1 筒体轴向应力计算
(1) 两支座中间处的横截面上:
按各跨中点处的最大弯矩Mmax作用点处，计算横截面的最高点和最低点的轴向应力：
最高点：
(16)
最低点：
(17)
式中，p为设计压力，Mpa；Rm为釜体平均半径，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。
(2) 支座处横截面上
筒体被加强的最高点或筒体不被加强的靠近中间水平平面处：
最高点：
(18)
最低点：
(19)
式中K1、K2为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8—5、式8—6计算，
。
(3) 筒体轴向应力的验算
(20)
式中K3为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8—21进行计算，
=max{ |i=1，2，……，n}。
如τ
1.5.3 圆筒周向应力计算
按支座处无加强圈，先按鞍座垫板不起加强作用进行计算。
(1) 支座处横截面最低点：
(21)
式中K5为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8-20计算，
=max{ |i=1，2，……，n}。
(2) 鞍座边角处
(22)
式中K6为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8-36计算，
， =max{ |i=1，2，……，n}。
(3) 周向应力验算
σ7
2、matlab程序的编制
根据上述推导公式，基于matlab语言编写计算程序。本文利用matlab强大的矩阵计算功能进行方程组的求解，大大的简化的计算的复杂性，且利用matlab的绘图功能可以很方便的绘制出剪力图与弯矩图。程序的PAD图如图3：
SHAPE \* MERGEFORMAT
图 3 matlab程序PAD图
3 五鞍座蒸压釜计算实例
一台五鞍座蒸压釜（结构示意图见图4）。已知：支座个数2n-1=5，设计压力P=1.40Mpa，边支座中心线到近端封头切线的距离A=740mm，封头内壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圆筒平均半径Rm=1006mm，圆筒长度(两封头切线之间)L=26680mm，设计温度下容器材料的许用应力[σ]t=170Mpa，筒体有效厚度δ0=11mm，容器壳体及充满介质时的总重量（包括壳体、内件、物料及保温层）W=1.05×106N。
图 4 五鞍座蒸压釜结构示意图
将已知参数输入matlab程序，得计算结果如下：
支座弯矩
支座反力
跨间最大弯矩 应力校核
（N，mm）
(N)
（N，mm）
（MPa）
M1=-1.32×107
R1=144631
M12max=1.161×108 σ1=60.7
M2=-1.663×107
R2=284397
M23max=5.847×107
σ2=67.3
M3=-1.153×107
R3=235810
M34max=5.847×108
σ3=66.3
M4=-1.663×107
R4=284397
M45max=1.161×108 σ4=93.5
M5=-1.32×107
R5=144631
Mimax=1.161×108
σ5=-10.6
Mmax=-1.32×107 Rmax=284397
σ6=-151.2
σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6
τ=10.86
各项盈利校核均合格
并且程序可以自动生成剪力图和弯矩图，如图5、图6所示。
4 结语
本文所给出的受力分析和强度计算方法，虽然是针对具体的蒸压斧设计而得，但是具有非常普遍的意义，广泛适用于其他多支座卧式容器。同时，在本文中，matlab强大的计算功能与绘图功能得到充分体现，值得在设计与计算中广泛推广。
参考文献
[1] 全国压力容器标准化委员会，GB150—89，钢制压力容器(一)．北京：学院出版社，l989
[2] 全国压力容器标准化委员会，GB150—89，钢制压力容器(三)．北京：学院出版杜，1989
