? Palabras clave del artículo: ¿Sustituir materiales de recipientes a presión por materiales superiores en lugar de inferiores, y gruesos en lugar de finos
? Resumen: Una de las partes más importantes del diseño de recipientes a presión es la selección del material, que está directamente relacionada con la calidad y seguridad del recipiente a presión. Sin embargo, debido a factores como dificultades de adquisición en el proceso de fabricación de equipos, la sustitución de materiales es común. Los problemas comunes de sustitución incluyen: sustituir calidad inferior por buena calidad, sustituir grueso por fino, etc. Estos problemas están directamente relacionados con la calidad y seguridad del barco y las cuestiones de gestión económica de las partes de inversión y construcción, y merecen nuestra atención.
Cómo elegir el material adecuado es el primer paso en el diseño y fabricación de recipientes a presión, y también es un paso intuitivo e importante. En el proceso de diseño y fabricación de recipientes a presión, una vez que los materiales se seleccionan incorrectamente, quedarán grandes peligros ocultos para el uso seguro de los recipientes. Por lo tanto, al seleccionar materiales para recipientes a presión, se deben seleccionar materiales con propiedades mecánicas, propiedades de soldadura y resistencia a la corrosión apropiadas en función de las condiciones de uso específicas del recipiente, como la presión y temperatura de diseño, las características operativas, las características del medio, etc. Además, a la hora de seleccionar los materiales se deben tener plenamente en cuenta otros factores, como la tecnología de procesamiento específica y la economía.
1 Disposiciones específicas para la sustitución de materiales
Durante el proceso de diseño y fabricación de equipos, debido a dificultades en la adquisición de materiales o razones económicas, la sustitución de materiales suele ocurrir en el proceso de diseño de recipientes a presión. Las "Reglas técnicas de supervisión de seguridad para recipientes a presión estacionarios" (TSG R0004-2009) y los "Recipientes a presión de acero" (GB150-1998) tienen disposiciones relevantes sobre la sustitución de materiales. En términos generales, los principales requisitos son: en la selección de materiales alternativos, las partes que soportan presión del recipiente a presión deben tener la misma o similar calidad de apariencia, composición química, tolerancia dimensional, indicadores de rendimiento, elementos de inspección y tasa de inspección que la alternativa. materiales. El principio más básico de la sustitución de materiales es garantizar absolutamente que los requisitos técnicos de los materiales sustituidos no sean inferiores a los de los materiales sustituidos. Para algunos materiales alternativos con una tasa de detección o requisitos de rendimiento menos estrictos, se pueden seleccionar materiales alternativos apropiados mediante inspección y pruebas. Los requisitos del procedimiento para la sustitución de materiales son los siguientes: (1) La sustitución de partes de recipientes que soportan presión debe implementarse estrictamente y debe ser aprobada por el departamento técnico de la unidad de sustitución. Un informe de reinspección o un certificado de calidad del sustituto. el material debe ser presentado y aprobado por la persona a cargo; (2) Solo después de obtener el permiso de la unidad de diseño original y obtener los documentos de certificación se puede realizar la sustitución del material en la fabricación de recipientes a presión; (3) Los planos de diseño, planos de construcción y; Los certificados de calidad de los recipientes a presión deben indicar cuidadosamente las especificaciones, piezas, materiales y especificaciones de materiales sustitutos.
2 Reemplace la calidad inferior por calidad superior
Todos los materiales metálicos utilizados en recipientes a presión deben tener excelentes propiedades, incluidas propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y procesos de fabricación. El rendimiento de cada material es fijo. Desde la perspectiva de la comparación de rendimiento, a menudo existen problemas de "excelente" e "inferior" entre los materiales. Sin embargo, cada recipiente a presión tiene diferentes requisitos de rendimiento del material en diferentes circunstancias, por lo que el juicio de "excelente" o "deficiente" en la sustitución de materiales se basa en las condiciones reales y el análisis específico de cuestiones específicas. A continuación, basándose en mi propia experiencia laboral, el autor analiza principalmente varios problemas típicos de "hacer pasar productos inferiores por buenos".
2.1 En la fabricación de recipientes a presión, el acero de baja aleación comúnmente utilizado es significativamente mejor que el acero al carbono en propiedades mecánicas como resistencia y propiedades mecánicas, pero su rendimiento en trabajo en frío y soldabilidad no son comparables al acero al carbono. . En términos generales, los grados de alta resistencia tienen mala trabajabilidad en frío y soldabilidad, con una correlación negativa entre ambas. Por lo tanto, al realizar sustituciones en esta área, el proceso de soldadura debe ajustarse en consecuencia y también puede haber cambios correspondientes durante el proceso de tratamiento térmico, al que se debe prestar total atención.
2.2 La sustitución de materiales debe considerarse cuidadosa y exhaustivamente; de lo contrario, pueden ocurrir varios riesgos de seguridad en el uso real de recipientes a presión. Por ejemplo, en ambientes húmedos de sulfuro de hidrógeno y equipos con riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión, la susceptibilidad de un recipiente al agrietamiento por corrosión bajo tensión aumenta con el grado de resistencia del acero utilizado en el recipiente, con una correlación positiva entre los dos. En este momento, si los aceros de las series 20R, Q235 y 20R utilizan aceros de baja aleación como 16MnR, pueden ocurrir problemas fácilmente. Por lo tanto, este tipo de comportamiento de "vender productos inferiores como buenos" no es viable en principio y debería prohibirse.
El acero templado tiene ventajas sobre el acero cocido en muchos aspectos, pero en la fabricación de recipientes revestidos de vidrio, el efecto de esmalte del acero templado no es tan bueno como el del acero cocido.
2.3 En términos generales, el acero inoxidable tiene una excelente resistencia a la corrosión, pero en un entorno que contiene iones cloruro, su resistencia a la corrosión no es tan buena como la del acero de baja aleación y el acero al carbono.
2.4 En comparación con el acero inoxidable ordinario, el acero inoxidable con contenido de carbono ultrabajo tiene ventajas de precio y buena resistencia a la corrosión, pero su resistencia térmica a altas temperaturas es mejor. En términos generales, para mejorar la resistencia a la corrosión, se debe reducir el contenido y para mejorar la resistencia a altas temperaturas, se debe aumentar el contenido de carbono. Entonces, en este caso, la temperatura del dispositivo debe diseñarse con precisión y recalcularse si es necesario.
2.5 En principio, las juntas de dilatación, los discos de ruptura, las placas de tubos flexibles y otras piezas no deben sustituirse por productos de alta calidad. En casos especiales, si es necesario el reemplazo, se deben usar materiales alternativos para recalcular y el espesor de la pieza debe ajustarse adecuadamente en función de los resultados para evitar que dichas piezas y sus partes adyacentes fallen o fallen.
2.6 Para la placa de tubos del intercambiador de calor, el rendimiento general de las piezas forjadas es mejor que el de las placas, por lo que generalmente se utilizan piezas forjadas, sin embargo, cuando el espesor de la placa de tubos es inferior a 6 cm, las placas. También se puede utilizar en lugar de piezas forjadas. Sin embargo, cabe señalar que incluso si el espesor, el material y la temperatura de diseño de las piezas forjadas y las placas son los mismos, sus fuerzas permitidas son diferentes. La fuerza permitida de las primeras es ligeramente menor que la de las segundas. Por lo tanto, si es necesario utilizar piezas forjadas en lugar de placas, se debe volver a evaluar el espesor de la placa tubular.
En el caso del acero, diferencias sutiles en la composición química pueden tener un gran impacto en su rendimiento, por lo que debemos prestar total atención al problema del acero "de calidad inferior" para cualquier tipo de recipiente a presión para evitar defectos en el producto. no coincide con el diseño original.
3 Grueso en lugar de delgado
"Reemplazar lo grueso por lo grueso" a menudo cambia el estado de tensión de la carcasa plana similar a una tensión a un estado de deformación plana, lo que es perjudicial para el estado de tensión. del contenedor. En general, es más probable que los contenedores de paredes gruesas produzcan tensiones de tracción tridimensionales que los contenedores de paredes delgadas, lo que puede provocar una fractura frágil por deformación plana.
3.1 se usa para soldadura de igual espesor entre la tapa del contenedor y el cilindro en el diseño original. Si la carcasa del contenedor
usa miembros gruesos en lugar de otros miembros, es fácil aumentarlos. la discontinuidad geométrica de la carcasa, lo que aumentará la tensión local en la conexión entre la culata y el cilindro. En este momento, causará un gran daño al contenedor que es propenso a la corrosión bajo tensión. Puede causar grietas por fatiga, fracturas por fatiga severas.
3.2 Cuando las placas gruesas reemplazan a las delgadas, la estructura de conexión a menudo cambia en consecuencia. Por ejemplo, cuando un cilindro está conectado a una culata engrosada, a menudo es necesario recortar la culata. En equipos compuestos por tubos como cilindro principal, si se aumenta el espesor de la pared del cilindro, también se debe achaflanar el lado del cilindro en la conexión entre la culata y el cilindro. Cuando el espesor aumenta significativamente, suele estar relacionado con cambios en el proceso de soldadura.
3.3 "Reemplazar espesor por espesor" en el nivel general de la carcasa del contenedor no aumentará la tensión local en la conexión entre el cilindro y la culata, pero conducirá inevitablemente a los siguientes efectos adversos. 1) Después de que aumenta el espesor, el método de detección de defectos y el proceso de soldadura en el diseño de la carcasa original también cambiarán en consecuencia, lo que aumentará la dificultad. 2) El aumento en el grosor de la carcasa aumentará inevitablemente el peso del contenedor. aumenta demasiado, inevitablemente afectará la calidad del contenedor y la base y el soporte tendrán efectos adversos. 3) Para los contenedores cuya carcasa también tiene una función de transferencia de calor, el aumento en el espesor de la carcasa definitivamente afectará su efecto de transferencia de calor.
3.4 La fuerza permitida de la placa de acero está estrechamente relacionada con su espesor. "Steel Pressure Vessels" (GB150-1998) señala que la fuerza permitida del acero disminuye a medida que aumenta su espesor, y ambas están correlacionadas negativamente. Por ejemplo, a 20 ℃ -150 ℃, cuando el espesor de 16MnR cambia de 16 mm a 18 mm, su fuerza permitida disminuye de 170 MPa a 167 MPa. A 150 ℃, el espesor es 20 R. Se puede ver que el uso de material más grueso en lugar de material más delgado puede provocar una resistencia insuficiente, por lo que la resistencia del uso de material más grueso en lugar de material delgado debe verificarse en condiciones críticas.