探讨压力容器材料代用中应注意的问题

张艺龄

摘   要：材料代用是压力容器生产、检修与改造过程中常见的情况，如果材料代用不当，则压力容器的安全性能会受到较大的影响。在社会工业发展对压力容器的使用需求逐渐提高的时代背景下，应尤其重视材料代用问题，对压力容器材料代用过程中可能产生的问题进行深入分析和研究，并提出相应的应对策略，高质量地完成压力容器的材料代用过程。

关键词：压力容器;材料代用;应对策略

在制造压力容器过程中，如果所采购的材料量不够，或者设计要求的材料无法获得，则需要进行材料代用，也就是用相近的其他材料代用设计文件中的材料。在我国现有的压力容器制造体系下，对压力容器的制造过程分为设计与建造两个方面，并且设计和建造是两个相互独立的体系，这就导致了材料代用过程中容易出现问题，为了减少对压力容器性能的影响，针对材料代用中应注意的问题进行分析和研究。

1    代用材料与介质的相容性情况

代用材料与介质需要有良好的相容性，像湿硫化氢或碱类有应力腐蚀倾向的介质尤为突出。如湿硫化氢工作介质发生应力腐蚀倾向，设计文件中必须要求入孔筒节、风头和筒体使用正火板材，而在实际因素的综合考量之下，拟定以Q345R代替Q245R，但是受到Q345R抗应力腐蚀性能较弱的影响，无法实现材料代用。除以上案例外，奥氏体不锈钢的材料代用工作也要考虑相类似的问题。在代用材料与介质相容性符合要求的基础上，才能用新材料替代设计文件中的材料。

2    代用材料的强度是否符合要求

随着我国工业生产效率的提升，各个领域中对工业生产设备的要求也有所提高，需要工业生产设备有更高的性能和工作效率。在压力容器的制造过程中，选择和使用代用材料时，其强度是否符合要求也是重要的考量因素。压力容器实物如图1所示。

对于板材来说，其许用应力随着材料厚度的增加而降低。比如在设计文件中，150 ℃的温度环境下，文件中选择的是厚度为16 mm的Q245R材料，在实际制造过程中拟定采用厚度为18 mm的Q245R材料替代，這时就需要进行代用材料强度的重新审核和校验。在同样的150 ℃温度环境下，厚度为16 mm的Q245R材料许用应力是140 MPa，但18 mm的Q245R却是133 MPa，则代用材料厚度无法满足设计要求，不能以18 mm的Q245R材料替代16 mm的Q245R材料。进行代用材料的选择时，要充分重视厚度的变化，在某一制造材料没有强度数据的情况下，不能出现代用材料制造的情况，要充分保证代用材料的强度符合设计要求，才能将代用材料投入到压力容器的生产与制造工作中[1]。

3    代用材料对焊接工作的影响

在不同材料类型与特质的情况下，焊接工作效果会受到不同的影响，并且在压力容器的制造过程中，焊接工作是尤为重要的，焊接效果对压力容器的性能有着极大的影响。所以进行代用材料的选择时，还要尤其重视对焊接工作是否产生影响。作为压力容器的焊接工作人员，要详细审查材料代用单，对焊接工艺能否覆盖所有代用材料进行评定，在代用材料之下，焊接工作是否需要预热、选择坡口形式等，及时更改原有的焊接程序。其次，还要对代用材料的焊接性能，与焊接材料的可焊性进行充分核实，必要时进行实验验证。一般情况下，强度越高的材料，可焊性能越低，所以如果代用材料的强度较高时，则需要对焊接工艺进行重新审查。针对因材料种类的变化而导致的焊接过程中的问题，应采取相应的解决措施进行解决，确保焊接质量[2]。

4    ASME材料代用的问题

按照ASME建造的压力容器，要有完善的质量控制体系的约束。此外，在明确的材料代用程序和批准授权人要求之下，对ASME材料代用应首先征求业主的意见[3]。

5    其他问题

材料的厚度还会影响材料使用温度的下限值，针对厚度范围所对应的温度下限进行相应的操作。如果材料代用过程中涉及传热问题，则重点考量两种材料的导热系数以及线膨胀系数。注意对代用材料无损检测技术的选择，根据代用材料的实际情况补充无损检测要求，以提高无损检测结果的准确性[4]。

6    结语

综上所述，为了避免因材料代用而导致的压力容器性能和质量问题，在材料代用过程中应重视各方面的问题，包括代用材料与介质的相容性情况、代用材料对焊接工作的影响以及在代用材料下温度下限值、无损检测要求的变化等，严格按照相关标准和规范要求进行材料代用工作，确保代用材料不会对压力容器的性能与质量造成影响。

[参考文献]

[1]郝国永，缐伟，尹亚斌，等.压力容器材料代用中应注意的问题[J].石油和化工设备，2018（12）：47-49.

[2]刘亚坤.压力容器材料代用问题探讨[J].一重技术，2018（2）：9-11，78.

[3]董子亮.压力容器制造过程中的材料代用思考[J].中外企业家，2017（5）：221.

[4]刘佩铭.对压力容器制造中材料代用的探讨[J].化工管理，2017（4）：130.