压力容器受压元件制造材料工艺减薄量增加严谨性

1、压力容器受压元件制造材料工艺减薄量增加严谨性摘 要：压力容器受压元件厚度的选取，必须考虑材 料厚度变化对材料力学性能的影响，特别是临界厚度前后的 材料强度的变化。从 GB150.2-2011 表 2 碳素钢和低合金钢钢 板许用应力列表中我们可以看出，在材料厚度范围位于临界 值时，部分材料的强度指标和许用应力随板厚的增加而降低 所以我们工艺人员考虑加工成形减薄量而增加板厚时，必须 严格遵守 GB150-2011 标准的有关规定和程序文件的要求， 恰当选取合适材料厚度，并按标准相关公式进行验算，以确 保受压元件成形后的最小厚度能满足产品强度要求。下面本 文通过实例来说明其重要性。关键词：压力容器；

2、设计；计算强度；设计厚度；名义 厚度；有效厚度；最小形成厚度1.名词解释GB150-2011 规定： 计算厚度是指按本标准相应公式计算得到的厚度。 设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和。 名义厚度是指设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆 整至材料标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。有效厚度是指减去腐蚀裕量和材料厚度负偏差。最小成形厚度是指受压元件成形后保证设计要求的最 小厚度。本文讨论的厚度是名义厚度，不包括加工减薄量。从 GB150.4-2011 6.1.1 规定制造单位应根据制造工艺确定加工 余量，以确保受压元件成形后的实际厚度不小于设计图样标 注的最小成形厚度。因而元件的加工减薄量由制造单

3、位根据 各自的加工工艺和加工能力自行选取，只要保证产品的实际 厚度不小于有效厚度就可以。这样可以使制造单位根据自身 条件调节加工减薄量，从而更能主动保证产品强度所需求的 厚度，更切合实际地符合我国制造业实际情况。但同时也因 为有些材料在设计厚度处于临界厚度，材料加厚导致力学性 能下降较大，而导致产品强度不能满足产品强度要求，因而 本文通过实例说明受压元件加工减薄量材料加厚的严谨性。 特别是封头制造单位这一问题尤其应引起我们的注意。2.实例某台储气罐，椭圆形圭寸头如下图，材质16MnDR,设计 内径Di=1800mm,封头内曲面深度hi=4050mm，腐蚀裕度 C2=1mm,焊缝系数=1,设计压

4、力=2.7MPa,设计温度t=20C, 图样上圭寸头名义厚度=15mm，制造单位选用17mm厚度钢 板压制，该制造单位压制封头时最大成形减薄量为，即 17mm （含钢板厚度负偏差）。（1）从GB150.2-2011查表2得出16MnDR不同状态下 强度指标如下表：此封头设计数据，Di=1800mm, hi=450mm得到 Di/ (2hi) =1800/ (2450) =2,根据此数据，从GB150.3-2011 表5-1椭圆封头系数K值表查出，K=1.00，为标准封头。选用17mm厚度钢板压制封头，满足GB150-2011 设计要求。16MnDR钢板厚度负偏差C1=0.3mm，封头成形后 最

5、小厚度=17-2.04=14.96mm，图样厚度-钢板厚度负偏差 =15-0.3=14.7mm,，满足 GB150-2011 的要求。15mm 图样厚度满足设计强度要求。根据GB150.3-2011(5-1)椭圆封头厚度计算公式考虑腐蚀裕量C2=1mm，圭寸头设计厚度二+C2=13.48+1=14.48mm，钢板负偏差 C1=0.3mm， 14.48+0.3=14.78mm，现图样厚度=15mm14.78mm，即满足 设计强度要求。( 5)制造单位选用 17mm 钢板，材料板厚增加，虽然 满足了 GB150-2011封头最小厚度？R图样厚度-材料厚度负偏 差的要求，其强度反而不符合产品设计强度要求，其强度验 算如下，同样从 GB150.2-2011 表 2 查得 16MnDR 17mm 钢板 的许用应力=174MPa，这样结论：以上说明，若单从工艺考虑增加工艺减薄量，片 面满足受压元件成形最小厚度?R图样厚度-材料负偏差的要 求，忽视某些材料设计板厚处于临界状态，材料力学性能随 厚度增加而降低较大的因素，将会使我们可能制造出强度不 合格的受压元件。当然，除上例材料外，还有 09MnNiDR，15MnNiDR 等材 料在临界点附近，某些材料在某个工作温度点附近，都有可 能出现上述类似的问题，因此，除设计人员人员在选用材料 设计