我國高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì)的設計(jì)、制(zhì)造與維護之變化
發布日期:2018-08-16 作(zuò)者: 點擊:
伴随我國經濟快速發展,對壓力容器(qì)的需求呈現出向高(gāo)參數(shù)方向發展的去世。這些(xiē)壓力容器(qì)至少(shǎo)具有(yǒu)兩個(gè)方面的特征之一:一是先進的技(jì)術(shù)和(hé)工藝的使用、原料的多(duō)樣化和(hé)劣化,使壓力容器(qì)服役條件極端化,表現為(wèi)更高(gāo)的壓力、更高(gāo)或更低(dī)的溫度、耐受更強的腐蝕介質;而是為(wèi)了提高(gāo)經濟效益,促使極端尺度壓力容器(qì)出現,表現為(wèi)更大(dà)的直徑、更大(dà)的壁厚、更大(dà)的長度或高(gāo)度。
服役環境與設備的高(gāo)參數(shù)化往往會(huì)引起設計(jì)範圍的不斷拓展,設計(jì)邊界變化會(huì)引發失效模式與失效準則的變化。為(wèi)此,在中國一批行(xíng)業學者、專家(jiā)為(wèi)極端條件下的公安參數(shù)壓力容器(qì)的設計(jì)、制(zhì)造與維護進行(xíng)了有(yǒu)效的探索與實踐。
1 高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì)帶來(lái)的變化
高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì),所帶來(lái)的變化都是前所未遇的,設計(jì)壓力容器(qì)建造、使用的各個(gè)環節。
1.1壓力容器(qì)設計(jì)範圍的拓展
壓力容器(qì)的設計(jì)範圍已從傳統化肥工業的35MPa/-196~400℃有(yǒu)了很(hěn)大(dà)大(dà)拓展,已知需求面臨的已是壓力-70~350MPa,溫度為(wèi)-269~900℃,在疲勞、蠕變、複雜腐蝕等苛刻環境下服役的設備。
1.2 失效模式和(hé)準則的改變
高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì)可(kě)能使失效模式和(hé)設計(jì)準則發生(shēng)改變。如服役環境導緻了容器(qì)失效模式的改變,像超高(gāo)壓容器(qì)的腐蝕疲勞失效,高(gāo)溫容器(qì)的蠕變、持久斷裂和(hé)蠕變疲勞失效,複雜腐蝕介質容器(qì)的介質促進斷裂等,都是實例;又如極端尺度也會(huì)導緻失效模式的改變,換熱器(qì)直徑變大(dà)後,殼盛介質的流動由軸向流為(wèi)主變為(wèi)徑向混流,而徑向混流會(huì)誘導管束的異常振動,大(dà)直徑原油儲罐要考慮“屈曲失穩”與“象足變形”等。失效模式的變化往往又會(huì)突破原油設計(jì)準則,如由中低(dī)壓到超高(gāo)壓,彈性設計(jì)必然為(wèi)彈性朔性設計(jì)所代替,由低(dī)溫到高(gāo)溫,必然要考慮蠕變設計(jì)準則。
1.3提出新的材料要求
設計(jì)範圍的拓展必然導緻對材料性能更高(gāo)要求或新材料的開(kāi)發。如超高(gāo)壓容器(qì)材料對斷裂韌性的要求,高(gāo)溫容器(qì)材料對蠕變、持久強度的要求,低(dī)溫容器(qì)材料對低(dī)溫韌性的要求,大(dà)型換熱器(qì)對換熱外徑和(hé)壁厚精度的要求、硫化氫介質環境下服役容器(qì)材料對鋼材純淨度的要求,有(yǒu)色金屬钛、鎬制(zhì)耐腐蝕設備對鐵(tiě)、氣體(tǐ)元素含量的要求,特厚闆和(hé)鍛件的性能均一性要求等。
1.4制(zhì)造裝備和(hé)制(zhì)造方式的變化
高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì)對母機裝備與制(zhì)造方式等提出了更高(gāo)的要求。受限,完成極端尺度壓力容器(qì)的制(zhì)造無疑增添必要的重型裝備,當尺度過大(dà),無法運輸時(shí),需要進行(xíng)現場(chǎng)組裝或現場(chǎng)制(zhì)造,與重型裝備配套的工藝、現場(chǎng)組裝或現場(chǎng)制(zhì)造技(jì)術(shù)室必須克服的難題。其次,為(wèi)在制(zhì)造過程中控制(zhì)極端參數(shù)帶來(lái)的風險,針對具體(tǐ)的失效模式優化工藝,相應提高(gāo)容器(qì)的強度、塑形、高(gāo)溫長時(shí)性能、那(nà)你(nǐ)腐蝕性能、組裝精度,降低(dī)焊接殘餘應力等,都成為(wèi)制(zhì)造單位不容忽視(shì)的新課題。
1.5全新的檢驗要求
高(gāo)參數(shù)壓力容器(qì)設計(jì)、制(zhì)造邊界和(hé)失效模式的變化,必然對檢驗提出新的要求。如材料和(hé)焊接頭的液氦溫區(qū)性能檢驗、。高(gāo)溫長時(shí)性能檢驗、高(gāo)溫腐蝕介質環境性能檢驗、高(gāo)溫疲勞性能檢驗、超厚工件缺陷檢測,洩露檢測等一系列難題。
1.6容器(qì)維護面臨的挑戰
公安參數(shù)壓力容器(qì)失效模式的變化,必然給在役維護帶來(lái)新的挑戰,如中高(gāo)溫下不僅要考慮疲勞破壞還(hái)要考慮蠕變疲勞交互作(zuò)用的壽命預測與安全評估一些(xiē)過程工藝投入運行(xíng)時(shí)間(jiān)不長(如煤直接液化),使用維護經驗本身就欠缺;再加上(shàng)設備的使用參數(shù)很(hěn)高(gāo),對可(kě)靠性要求也高(gāo),如何合理(lǐ)、有(yǒu)效地實施定期檢驗、維護,也是行(xíng)業所關注的焦點。