浅析压力容器制造过程中的材料代用

张淑君

（宜兴市三木化工装备有限公司，宜兴 214258）

浅析压力容器制造过程中的材料代用

张淑君

（宜兴市三木化工装备有限公司，宜兴 214258）

制造压力容器时，由于某种材料的短缺问题，需要进行材料代用。材料代用要注重把握以厚代薄、以高代低的原则，切实保证材料代用不对压力容器整体产生较大影响，保证压力容器整体性能的稳定。基于此，主要对压力容器制造过程中的材料代用问题进行研究，主要分析了材料代用的基本原则、基本程序，并对材料代用过程中可能出现的问题进行阐述，以期能为压力容器制造过程中的材料待用问题提供参考和建议。

压力容器 制造 材料代用

压力容器在制造过程中，如何进行材料选择，关系到压力容器设计与制造两大方面的问题。如果在实际生产过程中，由于材料选择不当，将很难保证压力容器的制造质量，从而为压力容器在实际使用时埋下较大安全隐患。本文的研究，以本人在公司工作的实际经验为依据，阐述在制造容器过程中，如何对库存材料进行代用，保证设备制造环节的稳定性，并保证压力容器生产的可靠性。本文对容器制造过程中材料代用问题的研究，将考虑到材料代用对实际制造生产的影响，注重材料代用的原则和程序，切实保证材料代用符合压力容器生产的实际需要。

1 压力容器制造过程中材料代用应遵循的基本原则

关于压力容器制造过程中材料代用应遵循的基本原则，在《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称“《固容规》”）中有明确规定。《固容规》中提出：“压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件的材料代用，应当事先取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录。”材料代用时，要保证代用材料的性能和质量与被代用材料相差不多，且性能要略优于被代用材料，若不符合这一要求，需要加强质量检验，判定代用材料是否符合实际生产需求。

1.1 以厚代薄的原则

压力容器制造时，若是材料性能相同或相似性极大，可以用钢号较厚的材料代替钢号较薄的材料。采取这种代用方式，由于钢号较厚，可能会出现连接处的结构变化问题，针对这一点，要注重焊接工艺的有效应用，避免因为钢号结构变化，导致焊接存在质量问题。以厚代薄时，需要获得设计单位的书面证明，确保以厚代薄能保证压力容器制造不存在质量问题，对压力容器整体性能也不会造成太大影响。只有这样，才能进行以厚代薄的材料代用。

1.2 以高代低的原则

以高代低的原则，其内容是指利用性能较高的压力容器制造材料代替性能较低的压力容器制造材料。这种代用方式，可以更好地提升压力容器整体性能，使压力容器在实际使用中，能保证性能稳定和可靠。但采取这种方式时，要考虑压力容器生产的实际情况和应用情况，性能较高的材料具有较高成本，必须有针对性地进行材料代用，才能更好地保证压力容器生产的经济效益。同时，压力容器以高代低原则应用时，同样需要设计部门的书面批准，避免因为材料代用，引发压力容器生产质量问题[1]。

2 压力容器材料代用的基本程序

压力容器材料代用并不是简单的材料替代，是针对生产的实际情况，做出的一种有效改变，在实际应用过程中，必须注重把握以下几点内容。

第一，材料代用必须由原来设计单位提供材料的型号、规格及技术条件等重要信息，保证材料在使用过程中，能更好地满足于实际制造需要。同时，制造主管部门要对原设计单位提供的材料信息进行审核，确保其在压力容器制造中不会产生不良影响，然后再进行材料代用。

第二，主管部门审核完成后，需要将材料代用申请单进行回邮，由原来设计单位进行审核，并需要进行相关实验，只有原设计单位允许进行材料代用，才可以执行材料代用，否则，将不允许进行材料代用。

第三，当压力容器制造完成后，在出厂质量证明书中，要对材料代用部门进行明确地标识，详细记录材料代用的具体情况，并且要对材料代用情况进行记录备案[2]。

3 压力容器制造中材料代用需要注意的问题

材料代用会在很大程度上影响压力容器的制造工艺，若在实际生产过程中不对这些关键环节进行有效把握，压力容器竣工后，可能会对容器性能产生极大影响。对此，压力容器制造中材料代用，必须注意以下问题[3]。

第一，以厚代薄时，厚板会引发连接处的结构变化。例如，厚板与薄板连接，接口处的厚度不一，需要进行削边处理，使接口处能进行牢靠的焊接，保证焊接接口的稳定性和可靠性。第二，板厚增加后，可能导致材料应力下降，进而影响容器强度不足，在进行以厚代薄时，需要进行必要的强度检验，确保压力容器整体性能的稳定。第三，以厚代薄过程中，换热器的温差应力将会出现明显变化，加大温差应力，容易出现力系不平衡的现象。在对此问题进行处理的过程中，需要重新设计和计算。第四，小直径换热器采用无缝管时，以厚代薄的材料代用，要减小折流板外径，且外径减小量要符合压力容器制造规定的相关标准。第五，增厚开孔补强板应用时，补强板的厚度要控制在一定范围内，避免补强板四周的应力过于集中，导致压力容器在使用过程中，焊脚部位出现裂缝现象。第六，采取以厚代薄的材料代用方式，还可能导致部件间的厚度差较大，影响射线探伤质量，严重时，可能会出现探伤失败的后果，影响压力容器性能。因此，需要对射线探伤进行仔细检验，保证其质量。第七，低合金钢的强度及可焊性问题，极大程度上影响了压力容器制造环节，在进行材料代用时，要充分考虑焊接工艺的参数设置，且根据实际情况，对热处理要求进行有效改善。同时，由于两种材料在腐蚀性能上存在一定的差异，低合金钢和碳素钢代用时，不允许以高代低[4]。第八，材料代用以高代低的原则，导致材料性能本身发生较大变化，这样一来，传统的焊接模式将发生较大变化。同时，材料性能提升，焊接工作的难度也将加大。第九，材料代用时，设计及制造过程必须把握热处理状态，并对焊接进行试板，保证材料性能稳定。第十，压力容器制造过程中，若是采用以高代低的材料代用方式，还要考虑是否会对压力容器整体性能的影响，避免材料代用对压力容器产品类别产生较大的影响。第十一，压力容器的锻件综合性能明显高于板材，设备法兰通常应采用锻件，这样一来，就需要考虑材质问题，且对同温度下材料代用后，应力不同对压力容器整体性能会产生何种影响。对此，在进行材料代用时，必须在考虑原设计情况下，材料代用对应力的影响[5]。

4 结语

本文在对压力容器制造过程中材料代用问题的研究和分析，以材料代用原则作为课题研究的相关依据，分析了材料代用过程中应注意的问题，避免材料代用影响压力容器整体性能和质量。因此，在实际制造过程中，必须严格执行材料代用的相关标准，按照材料代用基本程序进行材料代用。

[1]侯静，张红军.浅析压力容器制造过程中的材料代用[J].广东化工，2013，（8）：153，163.

[2]孙悦.压力容器设计制造材料代用问题探讨[J].科技与企业，2014，（21）：186.

[3]张红军.浅析压力容器制造过程中的材料代用[J].科技与企业，2015，（4）：236.

[4]岳涛.简析材料代用在压力容器制造中的应用[J].中国新技术新产品，2014，（3）：129.

[5]郭优.浅谈压力容器制造过程中的材料监检[J].中国特种设备安全，2014，（10）：30-32.

Analysis of the Material Substitution in the Manufacturing Process of Pressure Vessel

ZHANG Shujun
(Yixing sanmu chemical equipment co., LTD, Yixing 214258)

Pressure ves sels manufacturing, due to s ome material shortage, need to be material substitute. Material substitution should pay attention to grasp with thick and thin, with the principle of high an d low, to ensure material s ubstitute not overall larger impact of pressure ves sel, ensure the stability of the overall performance of pressure vessel. In this paper, the pressure vessel manufacturing materials subst itute problem in the process of research, mainly analyz es the bas ic principles of material substitution, basic procedure, and the possible problems in the process of material to s ubstitute the related elaboration, hope this research can for pressure vessel in the process of manufacturing materials to provide some reference and Suggestions with the question.

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