压力容器制造监检中钢材代用条件探讨

1、压力容器制造监检中钢材代用条件探讨 压力容器安全技术监察规程（以下简称容规）和gb150-1998钢制压力容器（以下简称gb150）规定了材料代用应办理的审批手续，审查项目以及代用后续处理的原则。至于代用条件，也是对代用材料与被代用材料的性能对比关系原则性地描述为：“代用材料性能优于被代用材料”，“代用钢材应与被代用钢材具有相同或相近的化学成份、交货状态、检验项目、性能指标和检验率以及尺寸公差和外形质量等”。在审查材料代用的具体情况时，究竟如何理解和把握性能“优于”和“相同或相近”，我们感到有必要作进一步的探讨。虽然材料代用许可决定于“原设计单位”，但事关安全，作为监检人员也应以有适当的了解和

2、予以足够的关注。1 依据容规和gb150应核查的项目1.1 材料代用审批手续主要核查内容是：是否“事先取得原设计单位出具的设计更改批准文件”；该文件是否为签字完整、表达准确的有效文件；该文件是否为针对发生材料代用之产品型号、规格的对应文件等。1.2 代用材料的来源主要核查内容是：钢材生产国；钢材生产企业；钢材牌号和执行标准；质量证明书及其有效性。值得注意的是，当用国外材料代替国产材料时，“材料生产国”不应理解为借用材料是哪个国家生产的，而应理解为是按哪个国家的规范和标准生产的。即使是本国企业生产的钢材，只要是按照国外规范和标准生产的钢材，就应视为“国外材料”。1.3 代用的后续处理措施主要核查

3、内容是：是否按质量保证程序进行了有关性能的复查或复验；是否进行过焊接工艺评定；制作过程中的施焊工艺是否与针对代用材料所作的工艺评定的内容相适应；热处理工艺是否与代用材料适应等。1.4 应关注的性能项目（至少）化学成份：含碳量、硫磷含量、焊接冷裂纹敏感性组成等。与被代用材料处于同种环境下的抗腐蚀性能。许用温度范围。强度值及屈强比。最低冲击温度和冲击功。交货状态。板最负偏差，要注意与被代用材料不等时对于板厚的影响。许用应力和对于板厚的影响。要注意到，当代用材料为“国外材料”时，许用应力值应按照本国规范和标准规定的安全系数计算获得。2 对性能“优于”、“相同或相近”的理解2.1 化学成份钢材含碳量低

4、于0.25是规范的规定，必须符合之。硫、磷含量低于或等于被代用材料之同项含量可认为是“优于”或“相近”。其它元素含量如与被代用材料逐项相等可认为是“相同”，不然，则可按焊接冷裂纹敏感性组成（pcm）进行比较，如果pcm（代用材料）（被代用材料），则也可认为是“优于”或“相近”。2.2抗腐蚀性能使用材料在同等环境下的年腐蚀率低于或等于被代用材料之该值，则认为是“优于”或“相近”。如前者“略大于”后者，亦可认为是“相近”，但应注意对钢板成形厚度的影响。所谓“略大于”，指按容器的设计腐蚀寿命计算，所需要的腐蚀裕量最大不会超过3 mm，否则应判为不可代用。2.3 许用温度范围代用材料的许用温度范围下限

5、低于、上限高于容器的设计温度，应视为可代用。2.4 同种交货状态下的冲击功用种交货状态下，代用材料在相同冲击温度下的冲击功值大于被代用材料之值或在更低温度下取得与被代用材料相同的冲击功值，可认为是“优于”。需要注意的是，国内标准冲击试样是横向取样。而某些国外标准冲击试样是纵向取样，两者数据要经过换算后才能比较。2.5 综合力学性能关于屈服强度s和抗拉强度b，只要按被代用材料所在规范计取许用应力和选用计算公式，所得计算壁厚与采用被代用材料的壁厚相等，可认为是“相近”。或者，代用材料所需厚度略厚但不会造成制造、检验要求的不适应，也不会因此而需要对容器结构作任何调整，那么也可认为是“相近”。关于屈强比，一般应符合s/b0.85，然而，考察容器壳体钢材牧阅埽鼋龉铝乜疾歃?subs、b和s/b是不够的，尚应综合考察材料吸收外力作功的能力，现推荐考察该能力的一个综合指标。从壳体上截取尺度为ttt之立方单元，设该单元承受单向拉伸应力。设拉力方向的变形为t，材料对应于点的弹性模量为k。则该单元吸收的功为：w=kt2t设材料延伸率为s，且st/t，则上式改写为：w=kt3s若代用钢材单元吸收功w1大于被代用材