我国重型压力容器轻量化设计制造技术研究进展

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近年来，随着世界经济形势的快速变化、资源品质劣化和能源结构调整，压力容器除了向大型化、介质苛刻化、服役温度极端化等方向发展之外，还呈现出重型压力容器轻量化的态势。目前，重型压力容器轻量化有调整材料许用强度系数、提高材料强度、选用更高的屈服强度、采用应变强化工艺等途径。文中分别从强度安全系数调整、高强钢应用、应变强化三个方面介绍了我国近五年来在重型压力容器轻量化方面所做的相关技术研究进展、存在的技术难点，分析了轻量化措施可能给压力容器安全带来的影响，并提出了解决方案。

1 强度安全系数调整材料的强度安全系数是压力容器设计时计算材料许用强度的折减量的表征，它包括了迄今为止未被人们认知的与材料性能、设计选择、计算方法、制造工艺、检验项目、操作经验、管理水平等环节相关的-系列不确定因素的经验性的预估。在保证压力容器本质安全的前提下，合理降低材料强度安全系数，是实现压力容器轻量化的重要途径之-，也是当前压力容器技术发展的主要方向。

自压力容器标准出现以来，世界各国强度安全系数-直进行调整，总体趋势是随着技术的不断进步，压力容器原材料、结构、制造、检验、使用维护等环节影响本质安全的不确定性因素不断减少，强度安全系数在不断地降低。如2009版美国ASME锅炉压力容器设计规范第Ⅷ卷第 1分篇常规设计抗拉强度安全系数目前已降低到3.5，Ⅷ- 2篇分析设计目前已降低到2.4。欧盟国家抗拉强度安全系数过去就较低，目前 EN 13445-2009(燃烧压力容器》中抗拉强度安全系数也为2.4。

我国压力容器标准化工作始于20世纪70年· 60 ·代，相对于工业发达国家起步晚。2000年以来，我国开始了大规模的石化、化工项目建设，客观上为压力容器相关技术进步提供了得天独厚的条件，使我国压力容器材料、设计、制造、检验、使用管理、失效分析与预防等相关技术得到飞速发展，达到了工业发达国家同期水平。据此，2009年修订的TSG R0004-2009(固定式压力容器安全技术监察规程》将常规设计抗拉强度安全系数从3.oN整到2.7，分析设计抗拉强度安全系数从2.7调整到2.4。GB 150-1998《钢制压力容器》和JB 4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准》等我国基础设计标准也在相应进行调整，使我国逐步走上了以技术进步提高容器本质安全、通过降低强度安全系数实现压力容器轻量化的良性循环之路。表 1列出了各国压力容器强度安全系数的比较。按调整后的许用强度系数，材料许用应力由抗拉强度决定 的压力容器将节庶10%的金属材料，由屈服强度(或规定非比例延伸强度)决定的压力容器将节庶6%的金属材料，节材效果显著。

但材料许用强度系数的调整不是简单意味着容器壁厚的减薄，而