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壓力容器制造對設計的要求
基本要求設計是制造的基礎,在設計階段就應考慮制造的工藝性、可檢測性,也就是說設計者應考慮自己設計的產品能否采用可靠、簡便易行、低廉的方法制造出來,從這一角度出發(fā),制造對設計的要求主要有以下幾個幾方面。
選材方面選材不僅要考慮材料的力學性能、彎曲性能、耐蝕性能及價格等因素,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計者的主要職責,直接關系到制造的難易程度和產品的安全性。如碳素鋼和低合金鋼隨著標準抗拉強度下限值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準抗拉強度下限值Rm及是否用于低溫容器而進一步限制C、S、P含量。
設計時采用強度級別較高的材料時,還一定要注意有嚴格可行的技術要求并對制造企業(yè)的制造能力、制造經驗進行充分考察了解,不能將報價的高低作為評判標準。
另外,對于鋼材,應盡可能選擇壓力容器專用鋼;選用境外牌號的材料、新材料、材料制造單位制造的材料,應符合TSG 21的有關規(guī)定,便于制造、采購和使用。
技術要求一般產品的技術要求可寫在圖樣上,稱為圖樣技術要求,對于復雜的重大產品也可另訂產品技術條件。設計者制定的技術要求,除應正確、全面、恰當外,還應注重注意以下幾方面:
①技術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,例如當要求對壓力容器進行泄漏試驗時,一定要同時明確泄漏試驗的種類、方法標準和允許的泄漏量等,否則泄漏試驗要求只能是紙上談兵。
技術要求的高低和造價密切相關,考慮產品的經濟性是設計者的責任,但絕不能因此而盲目降低技術要求,如有的圖樣將碳素鋼或低合金鋼制容器的設計溫度定為-20℃,其目的可能是想避開價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隱患,因為運行操作中難免會有波動,再加上環(huán)境溫度的影響,增加了發(fā)生低溫脆斷的危險性。
②焊后熱處理、無損檢測百分比等,往往與厚度有關,不同材料有不同的厚度界限,俗稱門檻值,門檻值上下的技術要求則截然不同。
當設計中的名義厚度接近門檻值時,設計者對所提技術要求一定要格外慎重,因為制造方為滿足產品厚度不小于圖樣標注的最小成形厚度(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,且可能達到或超過上述厚度界限的門檻值,而標準(GB/T 150.2及材料標準)中厚度界限的劃分是以鋼材厚度為基準的。
結構方面結構設計應與計算并重,結構不僅是計算的基礎,也直接影響到制造的質量。在可能的條件下應盡量采用易于制造、易于檢測的結構。
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,底部不易達到金屬填滿,電流大易焊穿,電流小則可能產生根部未焊透,質量不易保證.
因此,此種結構僅用于接管與管法蘭及容器的環(huán)向焊接接頭等,標準( GB/T150.1)要求采用相當于雙面焊的全焊透對接接頭,亦即要求可全焊透的焊接方法,如氣體保護焊打底。
又如對重要容器的大口徑接管,在條件允許下宜采用整體補強的嵌入式接管,它不僅方便施焊,改善受力狀況,而且可以進行射線或超聲檢測,易于保證焊接接頭的質量,但采用此種結構時應注意嵌入式接管與殼體連接側要有一定的寬度,以利于全部( 100%)射線或超聲檢測。
設計時,一方面應重視不同結構的選擇比較,另一方面對與制造工藝密切相關的結構,設計者可以只提要求而將具體結構的設計交由制造方選擇處理,這一點對專業(yè)設計單位中對制造工藝不甚熟悉的設計者尤為重要。
現(xiàn)以焊接結構為例,標準( GBIT 150.3)中給出的焊接結構僅是提示性的,制造時可以參照但并非要求強制執(zhí)行,實際上許多制造企業(yè)多年來已各自形成了一套行之有效的常用焊接結構,除非特殊的接頭結構要求,設計者沒必要硬性規(guī)定坡口的型式、尺寸與角度,僅在圖樣上提出主要要求(如應全焊透或局部焊透)即可。
制造知識設計人員應該掌握的基本知識有: (1)對下料成形、焊接、熱處理、無損檢測、耐壓試驗等關鍵制造環(huán)節(jié)的方法、基本原理、主要質量要求有初步了解,不僅有助于結構設計與技術要求的制定,也可對制造方的生產能力與工藝路線能否保證產品的質量有個正確的判斷。
(2)了解產品制造標準中對制造、檢驗與驗收都有哪些方面的要求,在設計工作需要時方便查閱。如果能對提出上述要求的原因有一定的了解,則有助于對制造標準的應用,以做出更經濟合理的設計。
(3)了解所設計的產品制造的主要工藝過程以及其中對產品質量產生重大影響的關鍵工序,以便從產品整體質量出發(fā),全面考慮選材、結構及技術要求。
(4)了解與制造、檢驗、檢測等方面有關的新技術、新工藝,并合理地將其應用到所設計的產品中,推動技術進步。



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