幻灯片改钢制压力容器母材力学性能

1、钢制固定式压力容器的母材力学性能试件、焊接工艺评定试件、产品焊接试件的冲击试验温度和合格指标的选择朱海鹰 辛忠仁 辛忠智（中国化工装备协会 北京100011）1摘要：钢制固定式压力容器的焊接工艺评定试件和产品焊接试件的冲击试验温度和合格指标如何确定，说法不一。笔者根据钢制固定式压力容器现行的安全技术规范和标准对此问题进行分析，力求使认识与法规标准一致。关键词：压力容器 冲击试验温度和合格指标 选择2钢制压力容器的焊接工艺评定试件和产品焊接试件冲击试验温度和合格指标如何确定，众说纷芸，说法不一，这是一个值得探讨的问题。笔者将以案例的方式，对此问题进行分析，力求使认识与压力容器的法规标准一致。31

2、、首先应明确钢制低温压力容器的概念按照压力容器安全技术监察规程（以下简称容规）和GB1501998钢制压力容器（以下简称GB150），钢制低温压力容器指设计温度低于和等于-20的压力容器。其设计、制造、检验和验收按照GB150附录C。对于钢制低温压力容器，其母材力学性能试件（以下简称母材试件）、焊接工艺评定试件（以下简称焊评试件）和产品焊接试件（以下简称产品试件）的冲击试验温度均按设计温度确定，且均低于或等于-20。4案例1. 有一台钢制压力容器，设计要求采用16mm的16MnR做壳体（筒体，封头）材料，容器的设计温度为-20，其母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度和合格指标（三个试样的

3、平均值，以下相同）见表1。5表1 设计温度-20压力容器6案例2. 有一台钢制压力容器，设计要求采用16mm的15MnNbR做壳体材料，容器的设计温度为-20，其母材试件，焊评试件，产品试件的冲击试验温度和合格指标见表2。7表2 设计温度-20的压力容器8案例3. 有一台钢制低温绝热压力容器，设计要求内容器采用12mm的0Cr18Ni9做壳体材料，介质为液氧，设计温度为-196，其母材试件、焊接试件、产品试件的冲击试验温度和合格指标见表3。9表3 设计温度-196压力容器注：对于奥氏体不锈钢制低温压力容器，产品焊接试板可不做低温冲击试验，因奥氏体不锈钢母材无冲击要求。10从GB150附录C和J

4、B4744钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验第8章可以看出，碳钢和低合金钢制低温压力容器的焊接工艺评定和产品焊接试件低温冲击试验合格指标与母材抗拉强度下限值b有关，b越高，则合格指标越高。对于奥氏体钢制低温压力容器，焊接工艺评定和产品焊接试件低温冲击试验合格指标均为31J（GB150 C2.1.7 ,C4.3.1）或试样的侧向膨胀量0.38mm(JB4744的8.4)，而与母材标准抗拉强度下限值无关。112、应明确母材力学性能试件、焊接工艺评定试件、产品焊接试件低温冲击试验温度界限按照容规第78条和GB150的4.2.7条，母材力学性能试件和产品焊接试件的低温冲击试验温度指低于0的试验温度

5、。因此对于容规和GB150管辖范围内的压力容器；母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度低于0就叫低温冲击试验，而大于或等于0的都属于常温冲击试验。按照GB/T229金属夏比缺口冲击试验方法“室温冲击试验应在1035进行，对试验温度要求严格的试验应在202进行”。12按照JB4744的8.3条“根据图样要求进行常温或低温冲击，其试验方法按GB/T229有关规定，若低温冲击合格，可免做常温冲击。”因此设计温度大于或等于0的压力容器，焊接试件的冲击试验温度为常温。做常温冲击试验，试验温度一般为1035，当然做0冲击也是可以的。 13但是，对于设计温度低于0高于-20 钢制压力容器的母材力学性能试

6、件、焊接工艺评定试件和产品焊接试件的冲击试验温度和合格指标应根据其设计温度、母材钢号、母材厚度并按照容规78条和GB150 4.2.7确定。14案例4. 有一台钢制压力容器，设计要求采用16mm的16MnR做壳体材料，介质为液化石油气，容器设计温度为50，其母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度和合格标准见表4。15表4 设计温度50压力容器16案例5. 有一台钢制压力容器，设计要求采用30mm的16MnR做壳体材料，容器设计温度为10，其母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度和合格标准见表5。17表5 设计温度-10压力容器18案例6. 有一台钢制压力容器，设计要求采用30mm的16

7、MnR做壳体材料，容器设计温度为11，其母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度和合格标准见表6。19表6 设计温度-11压力容器20案例7. 有一台钢制压力容器，设计要求采用40mm的16MnR做壳体材料，容器设计温度为10，其母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度和合格标准见表7。21表7 设计温度-10压力容器22从此上案例，可以看出焊接工艺评定试件和产品焊接试件常温冲击试验的合格指标与母材的力学性能指标无关。表8列出了压力容器常用钢材常温冲击合格指标。23表8 常用钢材常温冲击试验合格指标243.固定式压力容器设计载荷条件与焊接工艺评定试件、产品焊接试件冲击试验温度的关系 压力容

8、器设计是依据设计载荷条件决定，压力容器设计压力(P)和设计温度(t)组成压力容器的设计载荷条件，而压力容器的设计载荷条件(P、t)决定了压力容器材料的选用、强度计算公式的选择、压力容器壁厚的确定、耐压试验的压力和气密性试验的压力等；25 同时压力容器的制造、检验和验收也必须满足压力容器设计载荷条件，并按设计载荷条件的要求进行，达到设计载荷条件的要求。因此压力容器设计载荷条件决定了压力容器制造、检验、验收的要求。压力容器的焊接工艺评定试件、产品焊接试件冲击试验温度也必须由压力容器设计载荷条件(P、t)确定，也就是说必须按照设计温度(t)来确定 。 264.结语从以上分析可以看出：4.1对于容规和

9、GB150管辖范围内的压力容器；母材试件、焊评试件、产品试件的冲击试验温度低于0就叫低温冲击试验，而大于或等于0的都属于常温冲击试验。274.2钢制低温压力容器的焊接工艺评定试件和产品焊接试件冲击试验温度按设计温度确定。对于碳钢和低合金钢制低温压力容器，其焊接工艺评定试件和产品焊接试件的低温冲击试验合格指标与母材标准抗拉强度下限值b有关，b越高，则合格指标越高；对于奥氏体钢制低温压力容器，焊接工艺评定和产品焊接试件低温冲击试验合格指标均为31J（GB150 C2.1.7 ,C4.3.1）或试样的侧向膨胀量0.38mm(JB4744的8.4)，而与母材标准抗拉强度下限值无关。284.3对于设计温度低于0高于-20 钢制压力容器的母材力学性能试件、焊接工艺评定试件和产品焊接试件的冲击试验温度和合格指标与设计温度、母材牌号、母材厚度有关。4.4对于设计温度高于及等于0钢制压力容器的焊接工艺评定试件和产品焊接试件的冲击试验温度按设计温度确定，其合格指标与母材的力学性能无关。294.5值得注意的是，压力容器母材试件的力学性能试验和焊接试件的焊接接头力学性能试验是两个不可混淆的概念。30母材力学性能试验的取样位置、试验项目、取样数量、试样的形式和尺寸、