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第四讲固定式压力容器安全技术监察规程制造方德明教授浙江工业大学Dmfang@zjut.edu.cn一、制造部分修订的几项原则1认真贯彻国家节能降耗的方针,在保证安全的前提下尽量避免、减少无谓的消耗,提高我国产品的国际竞争力；2紧紧抓住产品安全的基本要求,尽量避免涉及具体的技术细节或将“老容规”合理的技术细节移植至有关标准中。在充分发挥法规指导作用,保持法规严肃性、稳定性的同时,一方面为新技术、新方法、新结构、新材料的应用拓宽渠道,促进我国压力容器行业整体水平的提高;另一方面力求彻底解决法规与标准相互重叠矛盾的现状,理顺法规与标准的关系；本节主要讲“新容规”与“老容规”在制造要求方面的主要不同之处以及修订的主要理由与根据。3、在认真继承“老容规”多方面合理且必要规定的同时,积极采纳业已成熟的新技术、新方法,满足生产快速发展的需求；4、在充分考虑国情的前提下,主动与国际通行的做法接轨,以促进国内外技术交流,推动我国产品进入国际市场；5、对“老容规”的修订采取审慎、负责的态度,对重大修改进行必要的调研并广泛听取各方面的意见,在制造专业组召开的会议上邀请合肥通用机械研究院有关工程技术人员和部分业内专家参加,会上充分发扬技术民主,使修订工作立足于成熟经验和集思广益的坚实基础上。二、关于焊接工艺评定关于焊接工艺评定主要做了如下几方面修改：1、“老容规”与JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》关于产品施焊前需进行焊评范围的描述有所不同,JB4708的规定更为科学、完善,因此“新容规”4.2.1更改为“压力容器产品施焊前,受压元件焊接接头、与受压元件相焊的焊接接头、熔入永久焊缝内的定位焊接接头、受压元件母材表面堆焊与补焊以及上述焊接接头的返修焊缝都应当进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持”。2、考虑到产品焊接试板数量减少后,应加强对焊接工艺评定过程的监督,以确保其真实性,因此增加了“监检人员应当对焊接工艺的评定过程进行监督”,焊评报告和焊接工艺指导书除经制造单位审批程序外,还应“经过监检人员签字确认”后才能存档的要求（4.2.1）。3、考虑到必要性与可行性，将焊接工艺评定试样的保存期缩短为“5年”，“老容规”是保存至该工艺评定失效为止(4.2.1)。1、删除了相邻焊缝间距、临时附件焊接、定位焊等不甚合理或过细的技术要求（老容规第69第）,保留“不允许强力组装,不宜采用十字焊缝”这隙一基本安全的要求。(4.2.3)三、关于压力容器组焊及焊接返修2、“新容规”强调焊接返修前应进行焊接工艺评定或有经评定合格的焊接工艺支持,以保持返修的质量。3、“新容规”与“老容规”一致规定“要求焊后消除应力热处理的压力容器,一般应在热处理前进行焊接返修”。对于在热处理后进行焊接返修的容器,“新容规”将“老容规”要求“返修后应再做热处理”这一硬性规定,修改为应当根据补焊深度确定是否要进行消除应力处理,在保证产品基本安全的前提下,考虑不同方案的可操作性并尽量节约能源。4.2.4焊接返修4、考虑到镍及镍合金制压力容器和奥氏体不锈钢容器一样,可能有抗晶间腐蚀的要求,因此“新容规”增加了镍及镍合金制压力容器“返修部位仍需保证原有抗晶间腐蚀性能”的规定(4.3.5)。5、删除了“老容规”关于返修记录内容的过细要求，（老容规第71条第4点）。1、为了保证焊后消除应力热处理的效果,“新容规”增加了“热处理前应根据引用标准及图样要求进行焊后热处理;对需要进行现场热处理的情况,应具体提出现场热处理的工艺要求”以及应“绘制热处理的时间与温度关系曲线”的规定。2、取消了“老容规第73第”关于不同容器焊后热处理方法、分段热处理重复加热长度、局部热处理使用限制及保温宽度等过细或过死的规定,以支持新技术、新方法的发展与应用。四、关于焊后热处理(4.6)1、将“老容规”的“外部检查”修改为“外观要求”,因外部检查意味着只检查容器及其承压零部件外表面的质量,而外观要求则要求检查容器及其承压零部件内、外表面的尺寸、形状与表面缺陷,使之更加完善合理。2、删除“原容规”关于咬边等过细的具体要求（老容规第75条第4点）。五、关于外观要求(4.4)关于产品焊接试板，新老容规各有4条，但新容规从字面上要简化得多。1.产品焊接试板与焊接工艺评定的目的一致,都是为了使产品焊接接头的力学性能合格。产品焊接试板是通过检验试板试样力学性能的方式来代表产品焊接接头的力学性能是否合格,因此它是对产品焊接接头力学性能的事后检验,如需要制备产品焊接试板时每台产品至少制备一块。2.焊接工艺评定是产品施焊前通过检验评定试板试样力学性能的方式来验证焊接工艺的正确性,且焊接工艺评定在一定条件下是可以替代的,即施焊单位可以通过一定数量的焊接工艺评定来覆盖大多数产品,具有重要的节约作用。6、关于产品焊接试板(4.3)因此,产品焊接试板与焊接工艺评定的目的虽然一致,但二者所起的作用却有所差异的。先进工业国家都是只做焊接工艺评定而很少涉及产品焊接试板,如美国标准规定只有当用户要求或对产品冲击韧性有严格要求时才制备产品焊接试板。我国的法规、标准对产品焊接试板与焊接工艺评定并重,在对所有产品要求焊前进行焊接工艺评定(或有评定合格的焊接工艺支持)的同时,对大多数产品还要求按台制备产品焊接试板。此外，“原容规”还要求对无需按台制备产品焊接试板的容器,采取“以批代台”的办法制备产品焊接试板。这种过于苛刻的要求，在焊接工艺评定已在容器制造行业全面普及并得到认真执行的今天,必然造成大量材料、工时的无谓消耗与浪费。为此新容规适当减少产品焊接试板数量（第七十四条第四点）。“新容规”在如下条件下需制备产品焊接试板的修订：1、碳钢、低合金钢制低温压力容器。为了防止低温下的脆断,应对低温压力容器的焊接接头提出严格的冲击韧性要求,这又分为两种情况,一种是碳钢、低合金钢制低温压力容器,考虑到其焊接接头的冲击韧性可能存在的分散性,需制备产品焊接试板以便严格检验冲击韧性等力学性能指标是否合格;一种是奥氏体不锈钢制低温容器,由于奥氏体不锈钢的韧性储备十分丰富,一般可免于制备产品焊接试板。2、抗拉强度大于等于540MPa低合金钢压力容器。3、需经过热处理以达到设计要求的材料力学性能指标的压力容器。这类容器对母材及焊接接头的力学性能均有较严格的要求,为了检验其焊接接头的力学性能是否满足设计要求,需制备产品焊接试板。4、图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的压力容器。考虑到这类容器一旦出现事故,可能诱发难以估量的人员伤亡与环境污染,应从各方面严格要求,确保其质量与安全。5、图样要求制备产品焊接试板的压力容器。1、除液压试验与气压试验等两种传统的耐压试验方法外，“新容规”为适应容器规格大型化的需要，可进行“气液组合压力的试验”。七、关于耐压试验(4.7)需进行气液组合压力试验的容器,多指压力低、容积大、主要盛装气态介质的容器。这类容器需在使用现场制造或组装并在使用现场进行耐压试验。由于承重等原因,这类容器可能无法进行液压试验,而进行气压试验,由于气体的可压缩性,可能使试验耗时过长,甚至难以实现。气液组合压力试验则是解决这一问题的有效途径,它可根据容器及其基础的承重能力,先向容器内部注入一定量的液体,然后再注入气体直至达到指定的试验压力。由于组合压力试验所用的液体、气体应分别符合液压、气压试验对试验介质的要求。考虑到气液组合压力试验存在一定气相空间,为安全计其压力系数、试验前的应力校核、试验时容器金属最低温度、升降压及安全防护要求、合格标准等均应符合气压试验的有关要求。2、为保证法规的科学性、严谨性,将“老容规”耐压试验中对试验介质的温度要求更改为对容器金属的温度要求;删除“老容规”中对不同材料制容器耐压试验时有关温度的具体规定,仅保留如下原则要求:不同材料制压力容器耐压试验时,“容器金属温度按引用标准的规定执行。如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高,则需相应提高容器金属温度。3、考虑到新材料、新技术的出现与应用,考虑到试验现场条件的复杂性,将“原容规”关于“奥氏体不锈钢压力容器用水进行液压试验时,应严格控制水中氯离子含量不超过25mg/L”的硬性规定,修改为“不同材料制压力容器对水中氯离子含量的限制,按引用标准的规定和图样要求。4、将“原容规”对耐压试验时“升压到规定的试验压力，保压30分钟，然后降至规定试验压力”的“80%”(指液压)或“87%”(指气压)的规定,修改为“升压到规定的试验压力，保压足够时间，然后降至设计压力”。之所以做出上述修改，是基于如下理由为：（1）“老容规”关于降至规定试验压力的百分比,仅是耐压试验压力系数的换算结果,既未考虑耐压试验压力计算公式中温度修正系数[σ]/[σ]t的影响,也未考虑该计算公式得出的数值,仅是耐压试验压力的最低值,只要满足耐压试验时应力校核的条件,完全可以且应当取高于计算结果的压力进行耐压试验,正确的作法应是“降至设计压力”。（2）试验压力下的保压时间长短,与容器的规格、结构复杂程度等多种因素有关,硬性规定一个数值是没有意义的。5、考虑到耐压试验时，因临时受压元件焊接质量不良而存在诱发事故的可能，新容器”增加了“耐压试验时，压力容器上焊接的临时受压元件，应当采取适当的措施，保证其强度与安全性”的要求。6、考虑到夹套搪玻璃设备进行压力试验，有可能诱发搪玻璃层出现裂纹，从而降低其耐蚀功能，因此，删除“原容规”对这类产品进行耐压试验的要求。为满足日益增多的高严密性容器检漏的需要，依据检漏技术的发展现状，将“老容规”中单一的气密性试验，扩充至气密性试验、氨检漏试验、卤素检漏试验及氦检漏试验等四种泄漏试验方法，并对三种新增加的检漏方法提出了原则要求。因加工工艺和对组织、性能的不同要求而不同（“老容规”第102条）。八、泄漏试验(4.8)20世纪末为保证换热管与管板的胀接质量，“老容规”第104、105两条，对胀接的方法、技术要求、检验内容与合格指标都做了较为详细的规定，这在胀接技术日趋成熟、相关标准日益完备的今天实无保留的必要，故“新容规”将技术细节的具体规定全部删除，仅保留需制订胀接工艺规程等原则要求。九、关于胀接(4.10)1、鉴于我国压力容器用钢锻件的生产技术、产品质量与标准日趋成熟，GB150等标准已对锻焊式压力容器的制造与检验做了较为完善严格的规定，锻焊式压力容器产品的质量日益稳定与提高，因此“新容规”仅保留“老容规”对锻焊式压力容器的原则要求，而将材料延伸率、容器圆度、表面粗糙度等过细的具体技术指标全部删除。十、关于锻焊式、铸造、有色金属制压力容器(4.9)2、将“老容规”中铸铁容器更名为铸造容器，以适应对铸铁与铸钢容器的发展需求。3、仅保留“老容规”对铸造容器基本安全的原则要求，将修复方法等过细的技术内容删除。4、有色金属制压力容器20世纪末,我国虽有一定数量的有色金属制压力容器产品,但没有通用的有色金属制压力容器标准,因此,“老容规”用了较大篇幅对各类有色金属压力容器的制造、检验做了规定,是必要的。从2002～2006年,我国铝(JB/T4734)、钛(JB/T4745)、铜(JB/T4755)、镍(JB/T4756)等压力容器的建造标准相继问世,这些标准对上述各种材料制压力容器的设计、材料、零部件制造、检验以及试验要求均作出了完善且详尽的规定。因此,“新容规”仅保存了少数条款,以维系法规在总体框架上的延续性。END