淺析壓力容器制造過程中的材料代用

張淑君

（宜興市三木化工裝備有限公司，宜興 214258）

淺析壓力容器制造過程中的材料代用

張淑君

（宜興市三木化工裝備有限公司，宜興 214258）

制造壓力容器時，由于某種材料的短缺問題，需要進行材料代用。材料代用要注重把握以厚代薄、以高代低的原則，切實保證材料代用不對壓力容器整體產生較大影響，保證壓力容器整體性能的穩定。基于此，主要對壓力容器制造過程中的材料代用問題進行研究，主要分析了材料代用的基本原則、基本程序，并對材料代用過程中可能出現的問題進行闡述，以期能為壓力容器制造過程中的材料待用問題提供參考和建議。

壓力容器 制造 材料代用

壓力容器在制造過程中，如何進行材料選擇，關系到壓力容器設計與制造兩大方面的問題。如果在實際生產過程中，由于材料選擇不當，將很難保證壓力容器的制造質量，從而為壓力容器在實際使用時埋下較大安全隱患。本文的研究，以本人在公司工作的實際經驗為依據，闡述在制造容器過程中，如何對庫存材料進行代用，保證設備制造環節的穩定性，并保證壓力容器生產的可靠性。本文對容器制造過程中材料代用問題的研究，將考慮到材料代用對實際制造生產的影響，注重材料代用的原則和程序，切實保證材料代用符合壓力容器生產的實際需要。

1 壓力容器制造過程中材料代用應遵循的基本原則

關于壓力容器制造過程中材料代用應遵循的基本原則，在《固定式壓力容器安全技術監察規程》（以下簡稱“《固容規》”）中有明確規定。《固容規》中提出：“壓力容器制造或者現場組焊單位對主要受壓元件的材料代用，應當事先取得原設計單位的書面批準，并且在竣工圖上做詳細記錄。”材料代用時，要保證代用材料的性能和質量與被代用材料相差不多，且性能要略優于被代用材料，若不符合這一要求，需要加強質量檢驗，判定代用材料是否符合實際生產需求。

1.1 以厚代薄的原則

壓力容器制造時，若是材料性能相同或相似性極大，可以用鋼號較厚的材料代替鋼號較薄的材料。采取這種代用方式，由于鋼號較厚，可能會出現連接處的結構變化問題，針對這一點，要注重焊接工藝的有效應用，避免因為鋼號結構變化，導致焊接存在質量問題。以厚代薄時，需要獲得設計單位的書面證明，確保以厚代薄能保證壓力容器制造不存在質量問題，對壓力容器整體性能也不會造成太大影響。只有這樣，才能進行以厚代薄的材料代用。

1.2 以高代低的原則

以高代低的原則，其內容是指利用性能較高的壓力容器制造材料代替性能較低的壓力容器制造材料。這種代用方式，可以更好地提升壓力容器整體性能，使壓力容器在實際使用中，能保證性能穩定和可靠。但采取這種方式時，要考慮壓力容器生產的實際情況和應用情況，性能較高的材料具有較高成本，必須有針對性地進行材料代用，才能更好地保證壓力容器生產的經濟效益。同時，壓力容器以高代低原則應用時，同樣需要設計部門的書面批準，避免因為材料代用，引發壓力容器生產質量問題[1]。

2 壓力容器材料代用的基本程序

壓力容器材料代用并不是簡單的材料替代，是針對生產的實際情況，做出的一種有效改變，在實際應用過程中，必須注重把握以下幾點內容。

第一，材料代用必須由原來設計單位提供材料的型號、規格及技術條件等重要信息，保證材料在使用過程中，能更好地滿足于實際制造需要。同時，制造主管部門要對原設計單位提供的材料信息進行審核，確保其在壓力容器制造中不會產生不良影響，然后再進行材料代用。

第二，主管部門審核完成后，需要將材料代用申請單進行回郵，由原來設計單位進行審核，并需要進行相關實驗，只有原設計單位允許進行材料代用，才可以執行材料代用，否則，將不允許進行材料代用。

第三，當壓力容器制造完成后，在出廠質量證明書中，要對材料代用部門進行明確地標識，詳細記錄材料代用的具體情況，并且要對材料代用情況進行記錄備案[2]。

3 壓力容器制造中材料代用需要注意的問題

材料代用會在很大程度上影響壓力容器的制造工藝，若在實際生產過程中不對這些關鍵環節進行有效把握，壓力容器竣工后，可能會對容器性能產生極大影響。對此，壓力容器制造中材料代用，必須注意以下問題[3]。

第一，以厚代薄時，厚板會引發連接處的結構變化。例如，厚板與薄板連接，接口處的厚度不一，需要進行削邊處理，使接口處能進行牢靠的焊接，保證焊接接口的穩定性和可靠性。第二，板厚增加后，可能導致材料應力下降，進而影響容器強度不足，在進行以厚代薄時，需要進行必要的強度檢驗，確保壓力容器整體性能的穩定。第三，以厚代薄過程中，換熱器的溫差應力將會出現明顯變化，加大溫差應力，容易出現力系不平衡的現象。在對此問題進行處理的過程中，需要重新設計和計算。第四，小直徑換熱器采用無縫管時，以厚代薄的材料代用，要減小折流板外徑，且外徑減小量要符合壓力容器制造規定的相關標準。第五，增厚開孔補強板應用時，補強板的厚度要控制在一定范圍內，避免補強板四周的應力過于集中，導致壓力容器在使用過程中，焊腳部位出現裂縫現象。第六，采取以厚代薄的材料代用方式，還可能導致部件間的厚度差較大，影響射線探傷質量，嚴重時，可能會出現探傷失敗的后果，影響壓力容器性能。因此，需要對射線探傷進行仔細檢驗，保證其質量。第七，低合金鋼的強度及可焊性問題，極大程度上影響了壓力容器制造環節，在進行材料代用時，要充分考慮焊接工藝的參數設置，且根據實際情況，對熱處理要求進行有效改善。同時，由于兩種材料在腐蝕性能上存在一定的差異，低合金鋼和碳素鋼代用時，不允許以高代低[4]。第八，材料代用以高代低的原則，導致材料性能本身發生較大變化，這樣一來，傳統的焊接模式將發生較大變化。同時，材料性能提升，焊接工作的難度也將加大。第九，材料代用時，設計及制造過程必須把握熱處理狀態，并對焊接進行試板，保證材料性能穩定。第十，壓力容器制造過程中，若是采用以高代低的材料代用方式，還要考慮是否會對壓力容器整體性能的影響，避免材料代用對壓力容器產品類別產生較大的影響。第十一，壓力容器的鍛件綜合性能明顯高于板材，設備法蘭通常應采用鍛件，這樣一來，就需要考慮材質問題，且對同溫度下材料代用后，應力不同對壓力容器整體性能會產生何種影響。對此，在進行材料代用時，必須在考慮原設計情況下，材料代用對應力的影響[5]。

4 結語

本文在對壓力容器制造過程中材料代用問題的研究和分析，以材料代用原則作為課題研究的相關依據，分析了材料代用過程中應注意的問題，避免材料代用影響壓力容器整體性能和質量。因此，在實際制造過程中，必須嚴格執行材料代用的相關標準，按照材料代用基本程序進行材料代用。

[1]侯靜，張紅軍.淺析壓力容器制造過程中的材料代用[J].廣東化工，2013，（8）：153，163.

[2]孫悅.壓力容器設計制造材料代用問題探討[J].科技與企業，2014，（21）：186.

[3]張紅軍.淺析壓力容器制造過程中的材料代用[J].科技與企業，2015，（4）：236.

[4]岳濤.簡析材料代用在壓力容器制造中的應用[J].中國新技術新產品，2014，（3）：129.

[5]郭優.淺談壓力容器制造過程中的材料監檢[J].中國特種設備安全，2014，（10）：30-32.

Analysis of the Material Substitution in the Manufacturing Process of Pressure Vessel

ZHANG Shujun
(Yixing sanmu chemical equipment co., LTD, Yixing 214258)

Pressure ves sels manufacturing, due to s ome material shortage, need to be material substitute. Material substitution should pay attention to grasp with thick and thin, with the principle of high an d low, to ensure material s ubstitute not overall larger impact of pressure ves sel, ensure the stability of the overall performance of pressure vessel. In this paper, the pressure vessel manufacturing materials subst itute problem in the process of research, mainly analyz es the bas ic principles of material substitution, basic procedure, and the possible problems in the process of material to s ubstitute the related elaboration, hope this research can for pressure vessel in the process of manufacturing materials to provide some reference and Suggestions with the question.

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