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壓力容器制造對(duì)設(shè)計(jì)的要求
基本要求設(shè)計(jì)是制造的基礎(chǔ),在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮制造的工藝性、可檢測(cè)性,也就是說(shuō)設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否采用可靠、簡(jiǎn)便易行、低廉的方法制造出來(lái),從這一角度出發(fā),制造對(duì)設(shè)計(jì)的要求主要有以下幾個(gè)幾方面。
選材方面選材不僅要考慮材料的力學(xué)性能、彎曲性能、耐蝕性能及價(jià)格等因素,也要充分考慮可焊性等冷熱加工性能。
材料的正確選用是設(shè)計(jì)者的主要職責(zé),直接關(guān)系到制造的難易程度和產(chǎn)品的安全性。如碳素鋼和低合金鋼隨著標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm的提高,需提高鋼材的韌性及塑性:
用于焊接的碳素鋼和低合金鋼限制C、S、P含量,壓力容器專用碳素鋼和低合金鋼依標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值Rm及是否用于低溫容器而進(jìn)一步限制C、S、P含量。
設(shè)計(jì)時(shí)采用強(qiáng)度級(jí)別較高的材料時(shí),還一定要注意有嚴(yán)格可行的技術(shù)要求并對(duì)制造企業(yè)的制造能力、制造經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行充分考察了解,不能將報(bào)價(jià)的高低作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
另外,對(duì)于鋼材,應(yīng)盡可能選擇壓力容器專用鋼;選用境外牌號(hào)的材料、新材料、材料制造單位制造的材料,應(yīng)符合TSG 21的有關(guān)規(guī)定,便于制造、采購(gòu)和使用。
技術(shù)要求一般產(chǎn)品的技術(shù)要求可寫在圖樣上,稱為圖樣技術(shù)要求,對(duì)于復(fù)雜的重大產(chǎn)品也可另訂產(chǎn)品技術(shù)條件。設(shè)計(jì)者制定的技術(shù)要求,除應(yīng)正確、全面、恰當(dāng)外,還應(yīng)注重注意以下幾方面:
①技術(shù)要求一定要完整明確,有要求就一定要有檢查的手段和合格指標(biāo),例如當(dāng)要求對(duì)壓力容器進(jìn)行泄漏試驗(yàn)時(shí),一定要同時(shí)明確泄漏試驗(yàn)的種類、方法標(biāo)準(zhǔn)和允許的泄漏量等,否則泄漏試驗(yàn)要求只能是紙上談兵。
技術(shù)要求的高低和造價(jià)密切相關(guān),考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性是設(shè)計(jì)者的責(zé)任,但絕不能因此而盲目降低技術(shù)要求,如有的圖樣將碳素鋼或低合金鋼制容器的設(shè)計(jì)溫度定為-20℃,其目的可能是想避開價(jià)格較高的低溫壓力容器用鋼,這種貌似合法的做法可能帶來(lái)隱患,因?yàn)檫\(yùn)行操作中難免會(huì)有波動(dòng),再加上環(huán)境溫度的影響,增加了發(fā)生低溫脆斷的危險(xiǎn)性。
②焊后熱處理、無(wú)損檢測(cè)百分比等,往往與厚度有關(guān),不同材料有不同的厚度界限,俗稱門檻值,門檻值上下的技術(shù)要求則截然不同。
當(dāng)設(shè)計(jì)中的名義厚度接近門檻值時(shí),設(shè)計(jì)者對(duì)所提技術(shù)要求一定要格外慎重,因?yàn)橹圃旆綖闈M足產(chǎn)品厚度不小于圖樣標(biāo)注的最小成形厚度(或名義厚度)并考慮工藝減薄等因素的影響,往往要進(jìn)行厚度(或第二次厚度)圓整,以確定鋼材厚度,即制造方選擇的鋼材厚度可能要大于名義厚度,且可能達(dá)到或超過上述厚度界限的門檻值,而標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 150.2及材料標(biāo)準(zhǔn))中厚度界限的劃分是以鋼材厚度為基準(zhǔn)的。
結(jié)構(gòu)方面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與計(jì)算并重,結(jié)構(gòu)不僅是計(jì)算的基礎(chǔ),也直接影響到制造的質(zhì)量。在可能的條件下應(yīng)盡量采用易于制造、易于檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
以焊接接頭型式為例,由于雙焊面可在背面挑焊根,和單面焊相比易于保證焊接質(zhì)量,宜優(yōu)先選用;單面焊分為帶墊板的單面焊和不帶墊板的單面焊,不帶墊板的單面焊施焊時(shí),底部不易達(dá)到金屬填滿,電流大易焊穿,電流小則可能產(chǎn)生根部未焊透,質(zhì)量不易保證.
因此,此種結(jié)構(gòu)僅用于接管與管法蘭及容器的環(huán)向焊接接頭等,標(biāo)準(zhǔn)( GB/T150.1)要求采用相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接接頭,亦即要求可全焊透的焊接方法,如氣體保護(hù)焊打底。
又如對(duì)重要容器的大口徑接管,在條件允許下宜采用整體補(bǔ)強(qiáng)的嵌入式接管,它不僅方便施焊,改善受力狀況,而且可以進(jìn)行射線或超聲檢測(cè),易于保證焊接接頭的質(zhì)量,但采用此種結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意嵌入式接管與殼體連接側(cè)要有一定的寬度,以利于全部( 100%)射線或超聲檢測(cè)。
設(shè)計(jì)時(shí),一方面應(yīng)重視不同結(jié)構(gòu)的選擇比較,另一方面對(duì)與制造工藝密切相關(guān)的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)者可以只提要求而將具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)交由制造方選擇處理,這一點(diǎn)對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)單位中對(duì)制造工藝不甚熟悉的設(shè)計(jì)者尤為重要。
現(xiàn)以焊接結(jié)構(gòu)為例,標(biāo)準(zhǔn)( GBIT 150.3)中給出的焊接結(jié)構(gòu)僅是提示性的,制造時(shí)可以參照但并非要求強(qiáng)制執(zhí)行,實(shí)際上許多制造企業(yè)多年來(lái)已各自形成了一套行之有效的常用焊接結(jié)構(gòu),除非特殊的接頭結(jié)構(gòu)要求,設(shè)計(jì)者沒必要硬性規(guī)定坡口的型式、尺寸與角度,僅在圖樣上提出主要要求(如應(yīng)全焊透或局部焊透)即可。
制造知識(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該掌握的基本知識(shí)有: (1)對(duì)下料成形、焊接、熱處理、無(wú)損檢測(cè)、耐壓試驗(yàn)等關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)的方法、基本原理、主要質(zhì)量要求有初步了解,不僅有助于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)要求的制定,也可對(duì)制造方的生產(chǎn)能力與工藝路線能否保證產(chǎn)品的質(zhì)量有個(gè)正確的判斷。
(2)了解產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收都有哪些方面的要求,在設(shè)計(jì)工作需要時(shí)方便查閱。如果能對(duì)提出上述要求的原因有一定的了解,則有助于對(duì)制造標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,以做出更經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。
(3)了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制造的主要工藝過程以及其中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重大影響的關(guān)鍵工序,以便從產(chǎn)品整體質(zhì)量出發(fā),全面考慮選材、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。
(4)了解與制造、檢驗(yàn)、檢測(cè)等方面有關(guān)的新技術(shù)、新工藝,并合理地將其應(yīng)用到所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中,推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。



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