浅谈压力容器材料的质量控制

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

材料的质量控制是压力容器生产过程中至关重要的-个环节。材料错用是引起压力容器事故最主要的原因之-。下面从4个方面来谈压力容器材料的质量控制。

1 设计选材环节的控制1.1 设计选材的基本原则1.1.1 根据压力容器的使用条件确定材料相应的性能要求压力容器的使用条件包括设计温度、设计压力、介质特性、工艺操作特点和气候环境等。压力容器钢材的基本要求是较高的强度、良好的塑性、韧性。另外。对于高温下使用的压力容器。材料必须满足高温下的热强性、抗高温氧化性能；含氢环境下使用的压力容器，材料必须满足抗氢腐蚀及氢脆性能：低温环境下使用的压力容器，材料必须满足低温冲击韧性要求等等。例如，某设计单位设计的第三类中压存储容器，壳体材料选用 16MnR (注：16MnR在 GB713-2008为 Q345R)，壁厚 16mm，其工作温度为-18℃，而设计温度选择为-21cI。如果该容器的设计文件选择为-20℃.按照法规标准，选择 16MnR是准确的，而该容器设计温度选择为-21clC，按照 GB150第四章表 4-2(注：GB150-2011为第 4.1.11表 4)，则应选用最低冲击试验温度为-40C的 16MnDR C”。

1.1.2 综合良好加工工艺性与容器材料性能之间的协调在满足以上的使用性能前提下.压力容器材料的选择还必须考虑制造工艺性能.主要包括材料的冷加收稿 13期 ：2013-01-03工成型性能和可焊性等。对于制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件.要求钢材具有良好的冷加工成型性能和塑性；当压力容器在较高的压力条件下使用时，需要所用的钢材具有的较高的强度。提高碳含量或采用高合金钢可以使钢的强度提高。但钢的可焊性与塑性变差。所以，在选材时要综合考虑材料的强度、塑性、韧性与可焊性，在满足强度的前提，尽量选用塑性、韧性与可焊性好的材料[引。

1.1.3 压力容器用材的质量和规格必须符合现行标准或规范压力容器用材除满足上述性能外。还得满足现行法规和标准的要求，如 ，IsG R0004-2009(固定式压力容器安全技术监察规程》第2条、GB150.2-201 1和材料标准如 GB2451l-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》等对压力容器材料的化学成分、力学性能、制造工艺及热处理状态提出了要求。在设计选材时必须满足上述标准的相关要求。

1.2 设计人员需在设计文件中明确材料的技术要求当设计人员按上述要求为压力容器选择了合适的材料后。设计者应该在图纸或设计文件中明确所选材料的技术要求，如材料牌号、产品标准、质量级别、交货状态(热处理状态)及检验要求等，如有其它附加技术要求(如厚度允许偏差和表面加工类型)也须在图纸技术要求或明细栏内注明，以便材料采购人员能准确的填报材料采购单及材料检验员在材料入厂时进行必要的验收。例如，某单位设计的-台低温压力容器储罐，设计温度为-30℃。选用的接管材料为 10号钢管，但在相应设计图样和技术文件中却未指明所用钢管的标准代号，以至制造单位错误地选用了 GB/T8163的 1O号钢管。正确的应是在设计图样和技术文件中指明采用GB6479的 10号钢管[。

2013年第2期 特 种 设 备 安 全 技 术 ·33·2 采购环节的控制2.1 采购计划单的编制材料采购员需按设计文件或法规标准要求填报采购计划单。材料采购计划单需清晰地描述所需材料的技术要求，除材料牌号、产品标准、质量级别外还需包含交货状态(热处理状态)、冲击试验要求和超声检测等内容。当图纸或设计文件有要求时，按图纸或设计文件的要求 ；如图纸或设计文件无要求时 ，按 GR0004-2009(固定式压力容器安全技术监察规程》第 2条、GB150.2-2011和材料标准的要求，而不仅仅是按照材料牌号去采购。

2.2 供货方的选择合格供货方的确定很重要，特别是如果把中间经销商作为供货方来选择的话。要注重供货方经销物资的质量。更要注重经销物资的人的品质。现在的钢材市场比较混乱，-些经销商为了不当得利，经常弄虚作假、以次充好 ，对他们-定要注意。当从钢材生产厂家直接购货时，应认真考察生产厂家的质量可信度，不能简单地信任供方提供的产品样本、营业执照等资料，要有对材料生产厂家设备、质量管理体系(不仅仅是-张认证证书，要调查其是否在真正运行)和历史业绩的要求[3]。为了能采购到满意合格的压力容器材料，应选择质量稳定、供货能力强、信誉好的供货商。当确定做为合格供货方后 ，还需对合格供货方实行动态管理，定期组织相关部门对合格供货方进行评审[6]。

2.3 材料代用在压力容器生产过程中.常常会出现材料采购困难或者出于经济上的考虑。会出现材料代用的现象[2]。

对于主要受压元件的材料代用。应当事先取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录[5]。

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E2]。

对于材料以优”代劣”的理解：在材料代用时，-般会要求代用材料的性能优于被代用的材料，但材料的优与劣往往是相对的，即材料在-方面性能处于优势，在另-方面性能却可能处于劣势。例如，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；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；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；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；以厚代北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- 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[2]。所以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。

3 入厂验收环节的控制调研结果表明.材料复验数据与材质证明书及相关标准的符合性好 ，复验材料的合格率总体在 99%以上。基于此。TSG R0004-2009(固定式压力容器安全技术监察规程》基本免除了钢板、钢管的复验，但《固定式压力容器安全技术监察规程》第 2.1(7)条又规定压力容器制造单位应当对所取得的压力容器用材料及材料质量证明书的真实性和-致性负责”，即压力容器制造单位需要对所购买的材料质量负责。所以压力容器制造单位不能因为《固定式压力容器安全技术监察规程》减低了材料复验的要求而忽视材料人厂验收环节的控制。

首先，在材料入厂后，材料检验员需要验证质量证明书的真伪.当对材料经销商提供的质量证明书复印件有怀疑时.要求提供质量证明书原件或提供质量证明书给材料生产商辨别真伪。受利益驱动，不排除经销商和部分钢铁厂铤而走险，弄虚作假、私改材料质量证明书后再复芋提供给用户。例如，某容器厂采购员向钢材经销商采购-段材质为O0Cr17Ni14Mo2、规格为32510、产品标准为GB/T13296-91锅炉、换热器用不锈钢无缝钢管”的管子。该经销商就把买来符合 GB/T14976-94标准相应材质、相应规格的管子质量证明书上的标准号给改成了 GB/T13296-91，并堂而皇之地在改后复印的材料质量证明书上盖上了其检验章和经办人章-3]。在上面例子中，其实 GB/T13296-91标准规定的管子最大外径是 159，该容器厂质检人员验收时-看就有点怀疑，经查结果是伪造的质量证明书，经销商这时承认确实是做了手脚-3]∮着，核对质量证明书与相应材料标准中各项规定如化学成分、交货状态、力学性能是否相符；再接着，核实实物上的标识(如材料牌号、标准号、炉批号等)与质量证明书的信息是否-致：最后，检查材料的外观质量、(下转第41页)2013年第2期 特 种 设 备 安 全 技 术 ·41·能减排的解决方案和服务。

4 应用情况南京某单位-台卧室内燃三回程 6t/h燃气蒸汽锅炉，2005年 6月投用 ，运行至今。2010年 5月，南京锅检院会同日本三浦工业株式会社对该台锅炉进行了工业锅炉远程在线监测系统硬件的设计安装。装设了给水流量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度、排烟温度、排烟氧量、环境温度、燃料消耗量、给水硬度、耗电量传感器，并从原锅炉运行控制柜引入了低水位、高水位、火焰、运行 、报警等信号。2010年 6月，对该工业锅炉远程在线监测系统进行了软件调试。

该工业锅炉远程在线监测系统安装运行后.极大地方便了锅炉使用单位、锅检院及时了解、掌握该锅炉的运行情况。通过该工业锅炉远程在线监测系统，发现该锅炉存在着大马拉小车”的现象。6月至 9月间，该锅炉运行最高负荷为 4.94t/h，最低负荷为 0.13t/h。锅炉额定负荷为 6t/h，90%的时间(约 2800小时)运行在50%负荷 以下 ；排烟温度最高为 193.7℃，最低为133oC，相差约 60℃。如果用烟气来加热给水 ，使193.7℃的排烟温度降低到 133cI，可节约燃料约为4%。该系统对指导锅炉使用单位有的放矢地进行节能运行提供了有力条件。

5 结 论工业锅炉远程在线监测系统是实现工业锅炉安全、节能运行远程监控 自动化系统的核心.在工业锅炉锅炉信息化管理中扮演着非常重要的角色。工业锅炉远程在线监测系统为锅炉使用单位、监察部门提供了统-而完整的实时数据采集、存储和监视，记录着锅炉运行过程状况。

如果全国61万余台工业锅炉应用该系统～大大促进国内工业锅炉经济运行水平。热效率可提高 5%～6%，锅炉使用单位、锅炉制造单位、节能服务机构的信息化工作及综合竞争力会进-步提高，因此可以预见，工业锅炉远程在线监测系统-定会在锅炉信息化过程中发挥重大作用，发挥出重大的经济和社会效益。