压力容器定期检验中容器接管测厚问题的探讨

杨育伟 黎 明 朱 稳

（西安特种设备检验检测院 西安 710065）

压力容器定期检验中容器接管测厚问题的探讨

杨育伟 黎 明 朱 稳

（西安特种设备检验检测院 西安 710065）

压力容器定期检验中接管测厚是一个容易被忽略的问题，本文从接管承受内压载荷和开孔补强两方面对此进行了讨论，明确了“无须测厚”和“应当测厚”的适用范围，有利于压力容器定期检验的过程规范和结果正确。

压力容器 定期检验 接管承压能力 接管开孔补强 筒体测厚 接管测厚

压力容器定期检验中容器接管是否需要测厚，这是一个容易被忽略的问题，不同的检验机构对此有不同的理解和做法。容器定期检验对测厚点的位置作了规定，其中包括接管部位[1]（《压力容器定期检验规则》2004版中也有同样的要求）。《质检总局特种设备局关于2013年度特种设备行政许可监督抽查及行政处罚情况的通报》(质检特函〔2013〕68号)附件2中对某检验机构“部分记录的液化石油气储罐厚度测定中缺少接管测厚”的问题进行了通报。在实际检验中对此问题应如何掌握呢，下面笔者对这个问题作一些讨论研究。

1 压力容器设计时有关接管壁厚的问题

接管壁厚除了影响接管的承压能力外，还涉及到容器壳体的开孔补强。适用于容器本体开孔及补强的计算方法，包括等面积法和分析法。分析法适用于弹性薄壳圆筒径向接管的大开孔补强计算（dop≥0.5Di且d≤0.9D，dop为开孔直径；Di为圆筒内径；d为接管中面直径；D为圆筒中面直径，下同）。等面积法适用于非大开孔的圆筒（dop≤1/2Di且≤520mm，Di≤1500mm或dop≤1/3Di且 ≤1000mm，Di＞1500mm）、凸型封头或球壳（dop≤1/2Di）及锥形封头（dop≤1/3Di）上的圆形、椭圆形和长圆形开孔的补强计算[2]。

本文讨论的容器接管测厚所涉及到的容器壳体开孔补强，属于单个开孔等面积补强。单个开孔等面积补强包括补强圈补强、增加壳体厚度和采用厚壁接管的整体补强。补强圈补强和增加壳体厚度整体补强，其接管壁厚不参与开孔补强，仅用于承受内压载荷；厚壁管整体补强，接管壁厚不仅用于承受内压载荷还参与开孔补强。这几种情况对接管壁厚有不同的要求，下面分别讨论。

1.1 补强圈补强和加厚壳体厚度整体补强对接管壁厚的要求

采用这两种补强方式，接管壁厚仅承受内压载荷而不参与开孔补强。接管承受内压载荷时的应力状态和筒体相同，其计算厚度均采用内压圆筒计算公式[3]。筒体和接管的计算厚度分别如下：

式中，pc筒=pc管；接管为无缝钢管，则φ管=1；为讨论方便，取筒体焊接接头系数φ筒=1；并取接管与筒体材质相同且[σ]t管=[σ]t筒。

整理并简化上述两式则得到如下结果：

下面以20#钢无缝钢管为例，对不同管径的接管承受不同内压载荷所需的计算厚度(按外径计算)及相对于常用规格壁厚的厚度余量（厚度余量=常用规格壁厚-计算厚度）进行计算分析，见表1。

表1 接管计算厚度（按外径计算）/厚度余量 mm

从表1的数据可以看出，对于p设≤2.5MPa，外径do=25～89mmm的接管而言，承受内压载荷所需的计算厚度极小（0.04～0.8mm），相对于常用规格壁厚有足够的厚度余量（2.9～3.8mm）。所以，对于采用补强圈补强和加厚壳体厚度整体补强的这类容器上述范围内的接管而言，其接管壁厚不存在承压能力不够的问题，设计时不须计算接管厚度选用常用规格的无缝钢管即可。定期检验时也不须对接管测厚，因为当接管壁厚减薄到0.04～0.8mm时，虽然仍能满足强度要求，但已出现机械接触损伤失效和稳定失效的问题了。

随着设计压力的提高和接管管径的增大，承受内压载荷所需的计算厚度增大，相对于常用规格壁厚的的接管，其厚度余量逐渐减小甚至厚度不够，这时，须通过强度计算确定接管壁厚。所以，定期检验时，对于计算确定壁厚的接管，当筒体的腐蚀减薄量小于等于接管的设计腐蚀裕量时，接管无须测厚。否则，接管应当测厚。

需要强调的是，按强度计算确定壁厚的接管，当接管壁厚腐蚀减薄量超过接管的设计腐蚀裕量时，应对接管壁厚和筒体壁厚分别进行校核，而不能依靠筒体壁厚校核的结果判断接管的承压能力，原因如下：

当然，接管所需的最小厚度为接管和筒体腐蚀减薄后的有效厚度比为：

可见，就承压能力而言，当腐蚀减薄超过腐蚀裕量时，相同的减薄量，对接管的影响远大于对筒体的影响。

1.2 厚壁管整体补强对接管壁厚的要求

厚壁管整体补强包括不另行补强的开孔接管和计算确定补强厚度的开孔接管。

不另行补强的情况即属于厚壁管整体补强。有关规定如下：

1)壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强[4]：

(1) 设计压力≤2.5MPa；

(2) 两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和；对于3个或以上相邻开孔，任意相邻开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于该两孔直径之和的2.5倍；

(3) 接管外径小于或等于89mm；

(4) 接管壁厚满足GB150-2011《压力容器》表6-1的要求，表中接管壁厚腐蚀裕量为1mm，需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚；

(5) 开孔不得开在A、B类接头上；

(6) 钢材的标准抗拉强度下限值Rm≥540MPa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的接管形式。

表2 接管壁厚要求 mm

从上述规定可以看出，设计不另行补强的开孔接管时，接管壁厚也不须计算，按表2的规定选取即可。表2规定的接管壁厚，其腐蚀裕量为1mm（需要加大腐蚀裕量时，应相应增加壁厚）。所以定期检验时，当筒体的腐蚀减薄量≤1mm（或≤加大的腐蚀裕量）时，则不须对接管进行测厚。否则，应对接管测厚。

从表1中的数据可以看出，不另行补强的开孔接管承压所需的计算厚度极小（0.04～0.9mm），腐蚀减薄量超过1mm后，对接管测厚所考虑的不是接管承压问题而是开孔补强问题。所以，当筒体壁厚腐蚀减薄量超过1mm时，不仅应对接管测厚，还应进行接管开孔补强校核计算。

2)除不另行补强的开孔接管外，其他采用厚壁管整体补强的接管均为高参数大管径（设计压力＞2.5MPa、接管外径＞89mm）接管。计算所确定的接管壁厚除须满足承压要求外，还须满足开孔补强的要求。所以，容器定期检验时，当筒体的腐蚀减薄量小于接管的设计腐蚀余量时，可不进行接管测厚。但当筒体的腐蚀减薄量超过接管的设计腐蚀余量时，除应对接管进行测厚外，还须对接管壁厚进行强度校核和开孔补强校核。

2 不同腐蚀减薄所涉及的定接管测厚问题

腐蚀减薄是压力容器主要损伤模式，即将颁布的《承压设备损伤模式识别》标准将腐蚀减薄分为73种。但无论何种性质的腐蚀，定期检验时所面对的无外乎以下三种状态，即均匀腐蚀、局部腐蚀和分散的点腐蚀，接管和筒体均如此。

2.1 均匀腐蚀全面减薄

均匀腐蚀全面减薄对于筒体和接管所产生的减薄效果是相同的。前面的讨论均是按此种情况进行的。总结归纳以上的讨论可知，容器定期检验时，是否需要对接管进行测厚，应根据不同的接管开孔补强形式和对筒体测厚所确定的腐蚀减薄量来判断确定，见表3。

表3 筒体腐蚀减薄程度与接管测厚情况

如前面所强调的，当出现接管“应测厚”的情况时，除测定接管厚度外，应对接管壁厚和筒体壁厚分别进行校核，而不能依靠筒体壁厚校核的结果判断接管的承压能力。对于壁厚参与补强的接管还须进行补强校核。

接管的补强形式和设计时确定壁厚的方法都须查阅容器的设计文件才能确定，由此可见，压力容器定期检验时资料审查的重要性，否则将无法对接管测厚问题进行判断确定。

2.2 局部腐蚀形成凹坑

产生局部腐蚀时，腐蚀程度各处不同，腐蚀所形成的凹坑深度也各处不同，所以，如果接管产生了腐蚀凹坑，则应测厚，并按上述讨论的结果处理。

2.3 分散的点腐蚀

分散的点腐蚀，不影响定级[5]，当然对接管也不须要测厚。

3 总结

从以上的讨论可知，压力容器定期检验时，接管是否需要测厚应根据接管开孔补强形式、接管壁厚确定方法、容器和接管的腐蚀形式和腐蚀程度综合考虑判断确定。同时可以看出，容器定期检验前资料审查的重要性和应审查的内容。如此，才可以确保容器定期检验过程规范和结果正确。

1.杨育伟.超声波连续测厚法检测壁厚“增值”和“减薄”的应用[J].中国特种设备安全,2010,26(1): 46～47.

2.张涛,等.加氢反应器不锈钢堆焊层中超声波的测厚方法[J].中国特种设备安全,2009,25(1): 57～58.

3. 程宇群.进口压力容器采用拼接补强圈的启示[J].中国特种设备安全,2011,27(2): 38～39.

Discussion on Pressure Vessel Connecting Pipe Thickness Measuring in Periodic Inspection

Yang Yuwei Li Ming Zhu Wen
(Xi ′an Special Equipment Inspection Institution Xi′an 710065)

In pressure vessel periodic inspection, thickness measurement of the connecting pipe is easily to be ignored. It is discussed whether it’s necessary to measure the thickness or not from two aspects which are internal pressure load and opening reinforcement in this paper. And the applicable scope of “no need” and “need” of thickness measurement are specifed, which is benefcial to standardize the inspection process and ensure the correct results in pressure vessel periodic inspection.

Pressure vessel Periodic inspection Pressure capacity of connecting pipe Reinforcement for connecting pipe Barrel thickness measuring Connecting pipe thickness measuring

X924.2

B

1673－257X(2014)11－29－04

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.11.009

杨育伟（1961～),男，高级工程师，从其从事承压特种设备检验检测工作，具有锅炉、压力容器、压力管道检验师资格证。

2014-05-20）