压力容器制造中材料代用的讨论

车 达

（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林吉林 132002）

压力容器制造中材料代用的讨论

车 达

（中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林吉林 132002）

随着社会的发展进步，各种易燃易爆物质的数量逐渐增多，压力容器的制造也盛行起来。但是由于压力容器的制造受到各种因素的影响与制约，导致材料代用的情况成为一种极为普遍的现象。从了解材料代用的具体规定入手，分别从材料代用的以优代劣以及以厚代薄两个方面进行分析，以促进压力容器制造中材料代用水平的提高。

压力容器；材料代用；以优代劣；以厚代薄

压力容器制造材料的选用是十分严格的，因为材料质量不仅关系着压力容器的使用效果，还关系着人们的生命财产安全。因此，在压力容器的制造过程中对于材料的管理流程一定要严格遵守，要根据各自制造情况的不同来选择合适的制造材料，进而有利于压力容器的制造质量与水平的提高。

1 材料代用的具体规定

在压力容器的制造过程中，由于其本身对于材料的选择以及技术性要求都比较高，造成了压力容器的制造过程及采购材料过程中存在着很多的问题，由此材料代用开始逐渐流行起来，并取得了较好的成效。根据《固定式压力容器安全技术监督规程》的相关规定，我们可以知道，在选择压力容器的代用材料时，不仅要求代用材料与原来的材料在外形等物理方面的性质相似，而且要求代用材料在化学方面的性质与原材料的相似程度也不能超出规定的要求。

与此同时，在采用代用材料制造容器的过程中，相关工作人员还需要注意两个方面的内容。一方面，材料代用需要遵循的原则，一定要保证代用材料质量与规格、标准等方面的要求能够达标。同时在技术方面要求代用材料的技术水平一定不能低于被代用材料，这样才能保证制造成品的质量得到保证。另一方面，代用材料需要遵守三个相应的手续要求。第一，代用材料的质量能否过关以及投入使用，需要相关部门的批复。第二，在代用材料投入使用之前，一定要获得原来的设计单位的准许。第三，压力容器在制造完成出厂之前，一定要对其规格以及各个环节的程序进行严格的检查，从而为压力容器的质量提供必要的保证。

2 以优代劣

在代用材料的使用过程中，会出现材料的“优”与“劣”的情况。但是需要注意的是，在我们判断代用材料的质量是优或者是劣时，一定要根据实际的情况来具体问题具体分析。为了更好地了解代用材料的优与劣的问题，本文将主要从以下几个方面进行具体的介绍。

1）在选择代用材料时，一定要综合考虑各方面的因素，以免压力容器损坏而造成安全隐患。比如当在湿硫酸铜的环境下，压力容器又存在腐蚀开裂的风险的情况下，如果将Q245R系列的钢材用Q345R等低合金钢代用难免会出现风险，给人们的生命财产安全造成威胁。因此，当这种“以优代劣”的情况出现时，在理论上就应该不被接受或者不被允许。

2）在压力容器的制作过程中，它对于容器材料的强度以及力学方面的其他特征的要求都十分严格。而且在其制作过程中，工作人员经常会采用碳素钢而非低合金钢。我们知道，低合金钢在机械能方面的性能远远比碳素钢的性能高的多，但是之所以没有采用碳素钢制作压力容器，最重要的原因是低合金钢的机械能越高，它本身的冷加工性和可焊性就越低，所以如果此种材料来制作容器，难免发生安全隐患。

3）一般来说，超低碳不锈钢的性能远远优于普通不锈钢，它不仅价格便宜而且其耐腐蚀性是极强的。但是超低碳不锈钢之所以在压力容器制作过程中不被使用，则是因为它的高温热强性较低，所以材料代用会选择普通不锈钢而非超低碳不锈钢。在此过程中值得我们注意的是，当我们想要增强材料的抗腐蚀性，就要相应地降低普通不锈钢中碳的含量，而要增强材料的高温性，就要降低碳的含量，这样一来就显得材料中碳的含量的控制比较困难，所以一定要采用先进的技术来合理控制材料中碳的含量，进而提高压力容器的质量。

3 以厚代薄

在压力容器制作过程中，“以厚代薄”是在材料代用中提高压力容器质量的重要措施。但是我们还是应该注意以下几方面的问题。首先，在对容器的一些部分采取“以厚代薄”的措施的话，就会造成容器的不均衡性，这样就会使不均衡的部分出现断裂等问题，进而影响着容器本身的质量。其次，在利用厚板代替薄板时，我们需要极其注意由此导致的容器整体结构的变化，所以一定要对已经采取“以厚代薄”的部分进行削边处理，来保证容器整体结构的平衡性与合理性。第三，如在容器表层进行“以厚代薄”，难免使容器的厚度增加，从而影响容器本身的传热能力，所以在此过程中，一定要注重工艺流程来使容器的质量得到保证。

4 其他注意事项

在实际的材料代用过程中，首先一定要根据实际的材料状况，对焊接的工艺进行相应的修改。其次，在采用高级材料来代替低级材料的验收过程中，工作人员可以只对低级材料进行相关标准的衡量进行验收，无需在用验收高级材料的标准来衡量低级的材料。最后，我们在进行材料代用的过程中，虽然两种材料的性能比较接近，但是毕竟是两种不同的材料，所以难免会存在本质上的差别。因此，材料的低温韧度储备的标准就会相应地发生变化，这时工作人员就要按照相应的规定来严格执行，尽可能地将变化程度降到最低。除此之外，值得我们注意的是，容器作为一种技术性比较高的设备，它在采用“以厚代薄”的材料代用方式时，其相应部位的厚度增加，一定会给容器造成影响。因此在必要的时候工作人员一定要对其加厚的部位进行超声波检测，从而尽可能地保证容器本身的性质以及质量不会受到影响。

5 结束语

通过上文的分析可知，材料代用已经成为容器制作中材料选用的主要方式。但是值得注意的是在材料代用的过程中，我们一定要注重材料本身的特点、性能以及环境的影响，从而使“以优代劣”以及“以厚代薄”过程中出现的问题能够得到有效的解决，进而促进压力容器质量的提高。

［1］ 张淑君.浅析压力容器制造过程中的材料代用［J］.现代制造技术与装备，2015，（6）.

图2 半自动化控制流程

1）离子交换柱之间的关系说明；每根离子交换柱都是重复同一个单元操作，且进料、出料的顺序及吸附或洗脱时间都相同，首先是a交换柱进物料A，然后b、c交换柱也依次进物料A，相隔时间根据物料流速定，当最后一个离子交换柱进完物料A后手动停止物料A打料泵；物料C及物料B泵也是在最后一个离子交换柱进完相关料液后手动关泵；待下一轮离子交换柱进料时重复单元操作。

注：只有离子交换柱a的流量计与阀门联锁控制，其余的离子交换柱不与泵做联锁控制。

2）进料系统说明：开始生产时手动开启FV2a及泵Pa，当流量计FV2a累计到xxxL时开启阀门FV1a，及泵Pc，关闭阀门FV102a；FI-3a累计到xxxL时关闭阀门FV-1a，开启阀门FV-3a，开启泵Pb；FI-5a累计到xxxL时关闭阀门FV-3a。

3）出料系统说明：开始生产时手动开启FV101a，当CI1a到xxus/m时，开启HV2a关闭HV1a，当流量计累积到xxxL时关闭HV2a，开启HV1a，待排污结束手动关闭HV1a。

4）离子交换柱联锁控制补充说明离子柱a：

信号I-1：FI-4a累计到xxxL时关闭阀门FV-2a，开启阀门FV-1a，开启泵Pa；

信号I-2：FI-3a累计到xxxL时关闭阀门FV-1a，开启阀门FV-3a，开启泵Pb；

信号I-3：FI-5a累计到xxxL时关闭阀门FV-3a；

信号I-4：CI-1a到xxxus/cm时开启阀门HV-2a，关闭阀门HV-1a；

信号I-5：FQ-6a到xxxL时关闭阀门HV-2a，开启阀门HV-1a。

5）离子交换组柱联锁控制补充说明以离子柱b为例，离子柱c同离子柱b：

信号I-1：FI-4b累计到xxxL时关闭阀门FV-2b，开启阀门FV-1b；

信号I-2：FI-3b累计到xxxL时关闭阀门FV-1b，开启阀门FV-3b；

信号I-3：FI-5b累计到xxxL时关闭阀门FV-3b；

信号I-4：CI-1b到140us/cm时开启阀门HV-2b，关闭阀门HV-1b；

信号I-5：FQ-6b到xxxL时关闭阀门HV-2b，开启阀门HV-1b。

4 结论

上述的研究及论证该表明，系统可以完成离子柱的连续化生产，并已经应用到实际生产中，建设方反映效果很好，设备、仪表运行稳定，很大程度改善了原有手动操作频繁、失误率高、产品质量有波动的情况。

参考文献

［1］ HGT20507—2000.自动化仪表选型设计规定［S］.

［2］ HGT21581—2010.自控安装图册［S］.

［3］ 化工工艺设计手册（上、下册）.

Discussion of Pressure Vessel Manufacture of Material Substitution

Che Da

With the social development and progress，the number of various flammable and explosive substances began to increase，pressure vessels have begun to fl ourish.However，due to the fabrication of pressure vessels subject to various factors and constraints，resulting in the case of material substitution has become a very common phenomenon.Therefore，this article through the understanding of the specifi c provisions of the material substitution，respectively，on behalf of the inferior and superior to the thickgeneration thin analyzed from two aspects of material substitution in order to promote the manufacture of pressure vessels to improve the level of material substitution.

pressure vessel；material substitution；gifted substituting inferior；-generation thin to thick

TH49

A

1003-6490（2016）07-0072-02

2016-07-06

车达（1982—），女，满族，吉林吉林人，工程师，主要研究方向为化工设备。