不锈钢复合钢板制造压力容器设计厚度探讨

第44卷第4期 2007年8月 化 工 设 备 与 管 道 PROCESS EQU IPMENT 压力容器; 设计厚度; 成品厚度 中图分类号: TQ050. 4 + 1文献标识码: A文章编号: 100923281(2007) 0420014202 D iscussion of Design Thickness of Pressure Vessel Fabricated by Sta inless Steel Clad Plate XiaoW enli Han Yumei (CNPC Eastchina Design Institute, Q ingdao 266071) Abstract In this article, the fact that the difference existed between the design thickness of the vessel fabricated by stainless steel clad plate and the final thicknessof the productmay result in severe consequencewas indicated. The aspects needed to be noted in fab2 rication were, then, presented. Keywords stainless steel clad plate, pressure vessel, design thickness, thickness of product 收稿日期: 2007201212 作者简介:肖文丽(1963 ) , 女,高级工程师。从事非标设备及压力 容器设计工作,获省部级优秀设计奖多项。 随着原油加工量的日益增加,以及降低原油采 购成本、 增加原油加工利润的需要,加工原油呈现出 高硫、 高酸等劣质化的趋势。为了满足装置长周期 安全平稳运行的需要,目前,设计压力容器时大量采 用不锈钢复合钢板。标准 1 中规定 :原油中S 1. 0% (质量分数)为高硫原油,酸值大于 0. 5mg (KOH) /g为高酸原油,加工高硫、 高酸原油时,设备 选材也推荐了大量的不锈钢复合钢板。 1 概 述 制造厂制造压力容器时,首先要订购板材,订购 不锈钢复合板制造的压力容器板材有两种方式:一 是直接从复合板厂购买板材;二是从钢厂分别购买 基材与复材,到复合板厂加工复合。笔者了解到:容 器制造厂一般直接按设计图纸上的钢板规格厚度订 货,复合板加工厂按GB /T 8165或JB 4733生产加 工;而监检单位一般仅测量封头厚度,筒体厚度满足 材料标准要求即可。 GB 150 钢制压力容器 第10章规定:“10. 2冷 热加工成形 冷卷筒节投料的钢板厚度 s不得小 于其名义厚度减钢板负偏差。 ” 如果订购板材时不 对厚度附加特殊要求,不考虑不锈钢复合钢板复合 时的加工减薄量,按名义厚度订购的钢板就无法满 足GB 150的要求,甚至不能满足设计的最小厚度要 求。笔者在设计中几次遇到压力容器成品厚度不满 足GB 150要求的情况,好在设计时留有一定裕度, 经设计者重新核算仍满足设计要求,未造成重大损 失。 2 不锈钢复合板的公差要求 GB /T 81651997 不锈钢复合钢板和钢带 中 规定:复合钢板和钢带的厚度允许偏差见表1。 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表1 厚度允许偏差 覆层厚度允许偏差复合钢板钢带总厚度允许偏差 级、 级 级 复合钢板总厚度/mm允许偏差, % 钢带钢板 级、 级 级 不大于覆层 公称尺寸的 9% ,且不 大于1mm 不大于覆层 公称尺寸的 10% ,且 不大于1mm 48 +10 - 89 815+9 - 78 1625+8 - 67 2630+7 - 56 3160+6 - 45 60协商协商 JB 47331996 压力容器用爆炸不锈钢复合钢 板 中规定:复合钢板厚度允许偏差见表2。 表2 厚度允许偏差 覆层厚度允许偏差基层厚度允许偏差总厚度允许偏差 覆层公称厚度的 10% ,且不大于 1. 0mm 基材标准偏差之上下限 各减0. 5mm 覆层允许偏差+基 层允许偏差 由表1、2可以看出,不锈钢复合钢板在加工复 合过程中允许有一定的尺寸偏差,所以不管设计或 制造,为了保证压力容器的安全使用,对此均应给予 足够的重视。 3 计算实例 某装置用加热炉原料油缓冲罐:设计压力为0. 6 MPa,设计温度350,介质为原油,由于介质含酸 量大(高达13. 82 mg (KOH) /g) ,所以设备选材为 316L +20R ( II级板 ) , 设备几何尺寸为直径 4 200 mm,切线长15 000 mm立式容器,焊缝系数取0. 85, 按GB 150钢制压力容器 计算壁厚 = 17. 3 mm, 实际壁厚取: 3 +18 mm。 制造厂按不锈钢复合钢板316L +20R厚度3 + 18 mm向复合板厂订货。 若订货要求满足标准GB /T 81651997不锈 钢复合钢板和钢带 的规定,则最终板材满足标准 的最小厚度为:容器板允许负偏差为0. 25 mm,覆层 允许负偏差30. 09 =0. 27 mm,复合钢板总厚度允 许负偏差(3 + 18)0. 06 = 1. 26 mm,基材偏差为 1. 26 - 0. 27 = 0. 99 mm,则基材总的最大负偏差为 0. 25 +0. 99 =1. 24 mm。在不考虑覆层强度的前提 下基层的有效厚度 e= 18 - 1. 24 = 16. 76 mm 计 算厚度17. 3 mm,不能满足设计要求。 若订货要求满足标准JB 47331996 压力容器 用爆炸不锈钢复合钢板 的规定,则最终板材满足 标准的最小厚度为:容器板允许负偏差为0. 25 mm, 基层允许最大负偏差为0. 25 + 0. 5 = 0. 75 mm。在 不考虑覆层强度的前提下基层的有效厚度 e=18 - 0. 75 =17. 25 mm 计算厚度17. 3 mm,同样不能满 足设计要求。 由以上计算比较可知,标准JB 47331996压 力容器用爆炸不锈钢复合钢板 负偏差较小,但不 管怎样均不能满足GB 150 钢制压力容器 第10章 规定:“10. 2冷热加工成形 冷卷筒节投料的钢 板厚度 s不得小于其名义厚度减钢板负偏差。 ” 即 不得小于18 - 0. 25 = 17. 75 mm的要求,所以不管 设计还是制造都应充分重视。 4 注意的问题 根据以上计算分析可以看出,不锈钢复合钢板 制压力容器,由于增加了一个复合板的复合生产过 程,使钢板增加了部分负偏差,造成成品的最终厚度 不能满足GB 150 钢制压力容器 的要求,甚至不能 满足设计计算的最小厚度要求,由此提出不锈钢复 合钢板制压力容器应注意以下问题: (1)设计单位:首先应在有关的设计文件中说明 图纸中注出的厚度为设备成形后的最小厚度,以保证 设备的有效壁厚;其次也可以在设计时适当增加安全 裕度,如以上计算中取设计厚度为3 +20mm,虽然造 成一定的材料浪费,但确保了设备的安全。 (2)制造单位:首先应完全吃透设计文件,掌握 标准规范要求,才能使制造的产品满足设计及规范 要求,如复合钢板订货时,为满足图纸或GB 150要 求,就应该对板材厚度提出要求;其次对制造厂分别 购买基层与覆层板,由复合板厂复合时,制造厂必须 考虑复合板生产时厚度减薄量,对基层和覆层预留 一定的裕量,避免厚度超标造成损失。 参考文献 1 SH /T 309