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在設備的設計和制造過程中,常常受到材料的采購和選擇困難或者是處于在經濟上的不足考慮和分析,材料代用在壓力容器的設計中廣泛應用。《固定式壓力容器安全技術監督規程》在壓力容器材料代用中做了明確的規定,在其設計和制造中,主要要求是通過壓力容器的承壓部件材料的選擇中要和被代用的材料不僅外形質量相似,而且要充分考慮材料的化學成分、尺寸標準、性能指標和監測方式進行合理的代用。材料代用最基本的原則是:在代用中要杜絕各種指標不達標材料的應用,嚴格確保材料質量和達到絕對保證,在技術上代用材料的技術要求不能夠低于被代用材料,可以通過多種材料選擇方式對材料進行檢測和測試。
材料代用的手續要求為:
(1)容器承壓部件的代用要嚴格進行,須經由代用單位技術部門的批準并上報代用材料的復檢報告或質量證明,由主管負責人核準批復;
(2)必須在獲得原設計單位的允許并拿到證明文件后,才可以在壓力容器制造時進行材料代用;
(3)壓力容器的設計圖、施工圖以及出廠時的質量證明書中要細致標注代用材料的規格部位、材質和規格。
以優代劣
壓力容器所用的全部金屬材料要具有優良的性能,包括材料的力學性能、耐腐蝕性、耐高溫性和制作工藝等。每一種材料的性能都是固定不變的從性能比較的角度出發,常常會出現材料間的“優”和“劣”的問題。但每種壓力容器對對材料性能的要求在不同情況下也是不一樣的,所以,材料代用中的“優”與“劣”判斷從實際出發,具體問題具體分析。下面,筆者基于自身工作經驗,主要探討了幾種典型的“以優代劣”問題。
2.1 壓力容器制作中,在強度、力學特征等機械能方面,其常用到的低合金鋼盡管明顯優于碳素鋼,但其冷加工性能與可焊性都比不過碳素鋼。一般來說,強度級別高的,其冷加工性能與可焊性就較差,二者負相關。所以在進行這方面的代用時,應相應調整焊接工藝,在熱處理時也可能會有相應變化,應給予充分重視。
2.2材料代用時進行細致、周全的考慮,否則壓力容器實際使用中可能會出現各種安全隱患。比如處于濕硫化氫環境下及存在應力腐蝕開裂風險的設備中,容器對應力腐蝕開裂地敏感性隨容器使用的鋼材的強度級別的提高而增大,二者正相關。此時若將20R和Q235和20R系列的鋼材用16MnR等低合金鋼待用就極易產生問題,因此,此類“以優代劣”行徑在原則是行不通的,應當被禁止。鎮靜鋼在許多性能方面上,鎮靜鋼都比沸騰鋼要更占優勢,但在搪玻璃容器制造時,鎮靜鋼的搪瓷效果反而不如沸騰鋼好。
2.3 一般來說, 不銹鋼的耐腐蝕性較出色但在含有氯離子的環境下,其耐腐蝕性卻不如低合金鋼和碳素鋼。
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