壓力容器制造中材料代用的討論

車 達

（中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院，吉林吉林 132002）

壓力容器制造中材料代用的討論

車 達

（中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院，吉林吉林 132002）

隨著社會的發展進步，各種易燃易爆物質的數量逐漸增多，壓力容器的制造也盛行起來。但是由于壓力容器的制造受到各種因素的影響與制約，導致材料代用的情況成為一種極為普遍的現象。從了解材料代用的具體規定入手，分別從材料代用的以優代劣以及以厚代薄兩個方面進行分析，以促進壓力容器制造中材料代用水平的提高。

壓力容器；材料代用；以優代劣；以厚代薄

壓力容器制造材料的選用是十分嚴格的，因為材料質量不僅關系著壓力容器的使用效果，還關系著人們的生命財產安全。因此，在壓力容器的制造過程中對于材料的管理流程一定要嚴格遵守，要根據各自制造情況的不同來選擇合適的制造材料，進而有利于壓力容器的制造質量與水平的提高。

1 材料代用的具體規定

在壓力容器的制造過程中，由于其本身對于材料的選擇以及技術性要求都比較高，造成了壓力容器的制造過程及采購材料過程中存在著很多的問題，由此材料代用開始逐漸流行起來，并取得了較好的成效。根據《固定式壓力容器安全技術監督規程》的相關規定，我們可以知道，在選擇壓力容器的代用材料時，不僅要求代用材料與原來的材料在外形等物理方面的性質相似，而且要求代用材料在化學方面的性質與原材料的相似程度也不能超出規定的要求。

與此同時，在采用代用材料制造容器的過程中，相關工作人員還需要注意兩個方面的內容。一方面，材料代用需要遵循的原則，一定要保證代用材料質量與規格、標準等方面的要求能夠達標。同時在技術方面要求代用材料的技術水平一定不能低于被代用材料，這樣才能保證制造成品的質量得到保證。另一方面，代用材料需要遵守三個相應的手續要求。第一，代用材料的質量能否過關以及投入使用，需要相關部門的批復。第二，在代用材料投入使用之前，一定要獲得原來的設計單位的準許。第三，壓力容器在制造完成出廠之前，一定要對其規格以及各個環節的程序進行嚴格的檢查，從而為壓力容器的質量提供必要的保證。

2 以優代劣

在代用材料的使用過程中，會出現材料的“優”與“劣”的情況。但是需要注意的是，在我們判斷代用材料的質量是優或者是劣時，一定要根據實際的情況來具體問題具體分析。為了更好地了解代用材料的優與劣的問題，本文將主要從以下幾個方面進行具體的介紹。

1）在選擇代用材料時，一定要綜合考慮各方面的因素，以免壓力容器損壞而造成安全隱患。比如當在濕硫酸銅的環境下，壓力容器又存在腐蝕開裂的風險的情況下，如果將Q245R系列的鋼材用Q345R等低合金鋼代用難免會出現風險，給人們的生命財產安全造成威脅。因此，當這種“以優代劣”的情況出現時，在理論上就應該不被接受或者不被允許。

2）在壓力容器的制作過程中，它對于容器材料的強度以及力學方面的其他特征的要求都十分嚴格。而且在其制作過程中，工作人員經常會采用碳素鋼而非低合金鋼。我們知道，低合金鋼在機械能方面的性能遠遠比碳素鋼的性能高的多，但是之所以沒有采用碳素鋼制作壓力容器，最重要的原因是低合金鋼的機械能越高，它本身的冷加工性和可焊性就越低，所以如果此種材料來制作容器，難免發生安全隱患。

3）一般來說，超低碳不銹鋼的性能遠遠優于普通不銹鋼，它不僅價格便宜而且其耐腐蝕性是極強的。但是超低碳不銹鋼之所以在壓力容器制作過程中不被使用，則是因為它的高溫熱強性較低，所以材料代用會選擇普通不銹鋼而非超低碳不銹鋼。在此過程中值得我們注意的是，當我們想要增強材料的抗腐蝕性，就要相應地降低普通不銹鋼中碳的含量，而要增強材料的高溫性，就要降低碳的含量，這樣一來就顯得材料中碳的含量的控制比較困難，所以一定要采用先進的技術來合理控制材料中碳的含量，進而提高壓力容器的質量。

3 以厚代薄

在壓力容器制作過程中，“以厚代薄”是在材料代用中提高壓力容器質量的重要措施。但是我們還是應該注意以下幾方面的問題。首先，在對容器的一些部分采取“以厚代薄”的措施的話，就會造成容器的不均衡性，這樣就會使不均衡的部分出現斷裂等問題，進而影響著容器本身的質量。其次，在利用厚板代替薄板時，我們需要極其注意由此導致的容器整體結構的變化，所以一定要對已經采取“以厚代薄”的部分進行削邊處理，來保證容器整體結構的平衡性與合理性。第三，如在容器表層進行“以厚代薄”，難免使容器的厚度增加，從而影響容器本身的傳熱能力，所以在此過程中，一定要注重工藝流程來使容器的質量得到保證。

4 其他注意事項

在實際的材料代用過程中，首先一定要根據實際的材料狀況，對焊接的工藝進行相應的修改。其次，在采用高級材料來代替低級材料的驗收過程中，工作人員可以只對低級材料進行相關標準的衡量進行驗收，無需在用驗收高級材料的標準來衡量低級的材料。最后，我們在進行材料代用的過程中，雖然兩種材料的性能比較接近，但是畢竟是兩種不同的材料，所以難免會存在本質上的差別。因此，材料的低溫韌度儲備的標準就會相應地發生變化，這時工作人員就要按照相應的規定來嚴格執行，盡可能地將變化程度降到最低。除此之外，值得我們注意的是，容器作為一種技術性比較高的設備，它在采用“以厚代薄”的材料代用方式時，其相應部位的厚度增加，一定會給容器造成影響。因此在必要的時候工作人員一定要對其加厚的部位進行超聲波檢測，從而盡可能地保證容器本身的性質以及質量不會受到影響。

5 結束語

通過上文的分析可知，材料代用已經成為容器制作中材料選用的主要方式。但是值得注意的是在材料代用的過程中，我們一定要注重材料本身的特點、性能以及環境的影響，從而使“以優代劣”以及“以厚代薄”過程中出現的問題能夠得到有效的解決，進而促進壓力容器質量的提高。

［1］ 張淑君.淺析壓力容器制造過程中的材料代用［J］.現代制造技術與裝備，2015，（6）.

圖2 半自動化控制流程

1）離子交換柱之間的關系說明；每根離子交換柱都是重復同一個單元操作，且進料、出料的順序及吸附或洗脫時間都相同，首先是a交換柱進物料A，然后b、c交換柱也依次進物料A，相隔時間根據物料流速定，當最后一個離子交換柱進完物料A后手動停止物料A打料泵；物料C及物料B泵也是在最后一個離子交換柱進完相關料液后手動關泵；待下一輪離子交換柱進料時重復單元操作。

注：只有離子交換柱a的流量計與閥門聯鎖控制，其余的離子交換柱不與泵做聯鎖控制。

2）進料系統說明：開始生產時手動開啟FV2a及泵Pa，當流量計FV2a累計到xxxL時開啟閥門FV1a，及泵Pc，關閉閥門FV102a；FI-3a累計到xxxL時關閉閥門FV-1a，開啟閥門FV-3a，開啟泵Pb；FI-5a累計到xxxL時關閉閥門FV-3a。

3）出料系統說明：開始生產時手動開啟FV101a，當CI1a到xxus/m時，開啟HV2a關閉HV1a，當流量計累積到xxxL時關閉HV2a，開啟HV1a，待排污結束手動關閉HV1a。

4）離子交換柱聯鎖控制補充說明離子柱a：

信號I-1：FI-4a累計到xxxL時關閉閥門FV-2a，開啟閥門FV-1a，開啟泵Pa；

信號I-2：FI-3a累計到xxxL時關閉閥門FV-1a，開啟閥門FV-3a，開啟泵Pb；

信號I-3：FI-5a累計到xxxL時關閉閥門FV-3a；

信號I-4：CI-1a到xxxus/cm時開啟閥門HV-2a，關閉閥門HV-1a；

信號I-5：FQ-6a到xxxL時關閉閥門HV-2a，開啟閥門HV-1a。

5）離子交換組柱聯鎖控制補充說明以離子柱b為例，離子柱c同離子柱b：

信號I-1：FI-4b累計到xxxL時關閉閥門FV-2b，開啟閥門FV-1b；

信號I-2：FI-3b累計到xxxL時關閉閥門FV-1b，開啟閥門FV-3b；

信號I-3：FI-5b累計到xxxL時關閉閥門FV-3b；

信號I-4：CI-1b到140us/cm時開啟閥門HV-2b，關閉閥門HV-1b；

信號I-5：FQ-6b到xxxL時關閉閥門HV-2b，開啟閥門HV-1b。

4 結論

上述的研究及論證該表明，系統可以完成離子柱的連續化生產，并已經應用到實際生產中，建設方反映效果很好，設備、儀表運行穩定，很大程度改善了原有手動操作頻繁、失誤率高、產品質量有波動的情況。

參考文獻

［1］ HGT20507—2000.自動化儀表選型設計規定［S］.

［2］ HGT21581—2010.自控安裝圖冊［S］.

［3］ 化工工藝設計手冊（上、下冊）.

Discussion of Pressure Vessel Manufacture of Material Substitution

Che Da

With the social development and progress，the number of various flammable and explosive substances began to increase，pressure vessels have begun to fl ourish.However，due to the fabrication of pressure vessels subject to various factors and constraints，resulting in the case of material substitution has become a very common phenomenon.Therefore，this article through the understanding of the specifi c provisions of the material substitution，respectively，on behalf of the inferior and superior to the thickgeneration thin analyzed from two aspects of material substitution in order to promote the manufacture of pressure vessels to improve the level of material substitution.

pressure vessel；material substitution；gifted substituting inferior；-generation thin to thick

TH49

A

1003-6490（2016）07-0072-02

2016-07-06

車達（1982—），女，滿族，吉林吉林人，工程師，主要研究方向為化工設備。