在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定
含缺陷压力管道的安全评定技术

含缺陷压力管道的安全评定技术摘要:压力管道主要是用来输送液体或者气体的设备,管道运输在多个领域都有广泛的应用。
由于管道运输介质的特殊性,对管道的质量安全有极高的要求,但是管道应用过程中,因为受到腐蚀、外部损伤、制管缺陷等因素的影响,就容易引起管道开裂、泄漏,进而发生爆炸、火灾等安全事故。
所以,对于含缺陷的压力管道要通过合理的技术进行安全评定,判断管道是否能够应用,这样才能有效的保证管道运输的安全。
关键词:安全评定;含缺陷压力管道;技术应用含缺陷压力管道能不能继续应用,对管道运行的经济性和安全性都有较大的影响,因此,需要通过使用合理的技术进行安全评定,明确其是否能够继续进行使用。
有关安全评定的方法国际上有很多,我国也发布了有关含缺陷压力容器安全评定的国家标准,对压力管道的安全评定也适用。
1.缺陷种类对管道含缺陷的种类以及其表现形式有了充分的认识,才能更好的选择适合的安全评定方法。
从缺陷的不同角度来讲,可以分为不同的种类。
1.1不同性质的缺陷按照缺陷性质的不同,管道缺陷主要表现有孔穴、熔合不全、裂纹、夹杂、焊接不足等。
具体来讲,孔穴主要是由于在进行管道焊接时,熔化焊缝吸收的气体没有在冷却前排出而在内部形成,表现形式有气孔和缩孔。
裂纹主要是焊接接头因遭到破坏而产生缝隙,有层状裂纹、冷裂纹、热裂纹等。
1.2不同位置的缺陷按照缺陷所在位置的不同,主要分为内外表面缺陷、穿透缺陷、隐藏缺陷。
内外表面缺陷就是在管道壁的内外侧出现的缺陷。
穿透缺陷是指贯穿管道内外壁的缺陷。
而隐藏缺陷就是存在于管道内外壁内部的缺陷。
1.3不同几何特征的缺陷按照缺陷的不同几何特征,主要有体积型缺陷和平面型缺陷。
体积型的缺陷主要有夹杂、孔穴。
平面型缺陷主要有熔合不全、裂纹等。
对管道进行安全评定时,主要是按照几何特征划分,通过对其表征化来进行安全评定。
2.安全评定技术2.1塑性极限载荷评价压力管道的焊缝一般都是对接式的,焊接缺陷类型主要是环向缺陷,与其他的压力容器相比较,具有较小的缺陷尺寸,管壁较薄,材料具有良好的韧性,所以在极限载荷控制下会容易出现塑形失效。
含缺陷压力容器及管道的安全评定-精选文档

的载荷, P0 为该区域达到屈服时的载荷。
评定图
Kr
Lr
含缺陷结构的失效形式有3种,即脆性断裂、塑性失 稳和弹塑性断裂。通常对3种失效形式分别进行评定,而双
判据准则是将3种断裂评定用一张评定图表示。该图的纵坐
标表示结构脆断的性能(Kr),横坐标表示结构的塑性失效 行为(Lr)。随着研究的深入,R6评定方法几乎每年都进行 修订,至今共进行了6次修订,但英国仍将目前文本称为第 3次修正版(R/H/R6,Revision 3),它是目前广泛采用的断裂 评定方法,也是美国ASME规范IWB-3640和WB-3650管道 评定方法的基础。
第5章含缺陷压力容器及管道的 安全评定
5.1 常用的评价方法
5.1.1断裂力学J积分的评定方法
含缺陷结构的大直径厚壁压力容器及管道也可能产生断裂失 效。随着断裂力学的发展,根据J积分断裂参量而产生的计算方 法,无论在理论上还是在试验研究中都被广泛采用。采用J积分 的评定方法不仅可评判容器及管道所含裂纹的启裂,而且还可 以进行裂纹扩展的计算。它是通过含缺陷容器及管道在载荷作 用下产生的断裂推动力J积分与容器及管道材料的抗断裂阻力进 行比较,从而得到裂纹启裂与失稳的判断。对于含缺陷结构的J 积分,严格的计算方法应该是采用有限元分析方法,但这种方 法非常费时。在工程评定中,通常采用经验或半经验的计算方 法来计算含曲线结构的J积分。
5.1.4 GB/T19624-2019
根据“合于使用”和“最弱环”原
则,用于判别在用含缺陷压使
用的一种安全评定方法。
5.2 GB/T19624-2019
5.2.1 GB/T19624-2019简介
5.2.2 评定方法的分类
5.2.3 安全系数
论析固定式压力容器表面凹坑的安全评定

论析固定式压力容器表面凹坑的安全评定压力容器随着使用时间的增加,安全隐患问题会比较突出,定期检测就显得尤为重要,只有做好压力容器的评定工作,才能确保压力容器一直处于安全状态。
凹坑是固定式压力容器最为常见的缺陷,其形成原因各不相同,但是大部分是使用过程中,由流体腐蚀形成。
如果固定式压力容器存在凹坑缺陷,就会在凹坑位置产生非常高的应力,从而导致压力容器产生裂纹,甚至开裂,进而影响其安全性,因此对其安全评定进行分析有着十分重要的现实意义。
一、凹坑缺陷特征简化规则容器表面的凹坑缺陷为不规则形态存在,为了方便实验,我们将凹坑形状简化为椭球形,长度分别设置为:长轴2A;短轴2B,深度C;,在凹坑的底部位置出现了不规则的曲线,在这里,我们对其进行抛物线处理。
二、容器凹坑应力计算已知条件为容器的内径(2180mm)和容器厚度(16mm),在这里我们分别设为Di和t,在恒定内压(p)条件下,容器的轴向薄膜应力为,容器的周向薄膜应力。
凹坑经规则化处理,长短半轴长度分别设置为A和B,深度设置为C。
分别计算两种凹坑缺陷的最大合成应力:轴向凹坑:在该式中,指的就是轴向最大弯曲应力,具体的计算方法为:;式中的指的是周向最大弯曲应力,具体的计算方法为:;式中的的指的是轴向最大薄膜应力,具体的计算方法为:,;式中的指的是周向最大薄膜应力,具体的计算方法为:;该式中的μ代表的是泊松比。
关于周向凹坑,我们可以得出上述各式,只需要取下列所示即可:三、建模、仿真在容器的外壁上建立一个半椭球形状的凹坑,凹坑具有对称性。
在对容器的凹坑缺陷进行分析的过程中,我们只需取其中的四分之一即可,注意要在凹坑的对称位置进行选取,在进行计算时,要施加约束条件于对称面上。
分析模型的建立采用10节点SOLID1874面体单元,划分方式选择自由网格,同时,需要添加区域网格,目的在于控制网格尺寸。
对于接近凹坑的结构网格需要进行细化处理。
筒体材料为Q345R,密度为7850kg/m3,弹性模量为205×103Mpa,泊松比为0.26,材料屈服极限为345MPa,许用应力为189Mpa。
在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定

在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定自从我国实施改革开放政策之后,有关机械结构设计与改造的活动更加深入、广泛,整个自动化建设进度也持续增长,此种高潮现象将伴随大量起伏能效,并无限期的延续下去。
自从全球经济危机蔓延以来,我国基础建设开始进一步依赖机械自动化研究经验,本文就是联系此类技术现状进行细致分析,希望为后期产业调整创造合理的贡献力量,这是维持国家可持续发展战略价值的有效途径,需要得到研究人员的广泛重视。
机械制造已经开始向数控形态过渡,伴随智能操控框架下的设计要求等进行分析,应该确保内部人员熟练掌握制造流程,完善相关软件的搭接环节,促进硬件设备与人工调试的中和动力的基础上,为后续的产品营销活动奠定实力基础。
计算机软件、硬件种类丰富,机械制造应用活动更是十分广泛,人才稳定诉求极为强烈。
根据系统中心功能可靠地位分析,涉及设备体系、功耗等必须得到稳定处理,这是整个设计活动的中心,所以要维持数据库和相关程序的支撑效能,这是现下机械改造策略得以贯彻实施的有力保证。
有关机械制造自动化事业发展的现状研究整个专业领域包括工业设计流程、装备条件和控制方法等内容,多数人员对这类行业前景误解深刻,忽略自动化机械社会适应能力的挖掘,包括数控维修、设备调整和环保元素追加等。
整个过程延伸的学科交叉观点较多,但只要学员懂得积累这些综合理论,就一定会为跨行业的就业渠道添加光彩。
机械制造及自动化工作条件设计要求操作人员想象力丰富,并且对陌生事物具备灵敏的感知能力,这样才能保证实践经验的积累。
现下就业市场对系统自动化操控能力做出规定,不但要了解内核剪裁和驱动程序的开发,同时要将语言编程技能控制流畅,即设置高级软件开发工程师的主体职位,保证竞聘人员业务素质的完整性。
机械自动化制造前景分析经过一定时期的研究和改革,自动化科技产品样式逐渐丰富,在世界不同行业内部的应用也更加广泛,我国也在零一年开始赢得数控产品800亿的增值收益。
尤其是最近阶段,自动化产品的开发和应用,已经成为国民经济增长的主要依赖项目,同时带动工业信息化发展的趋势。
论凹坑缺陷压力容器的安全评定

论凹坑缺陷压力容器的安全评定【摘要】本文将分析凹坑缺陷压力容器的结构失效形式,和凹坑缺陷压力容器的安全评定方法,以此来提高凹坑缺陷压力容器的使用安全性。
【关键词】凹坑缺陷;压力容器;安全评定0.前言压力容器随着使用时间的增加,就会出现许多安全隐患,做好定期的检测是很有必要的,做好评定,才能保证安全状态。
压力容器壳体上形成凹坑缺陷又是比较常见的,凹坑缺陷的形成存在多方面的原因,但是大多数是焊接时出现的未焊透、咬边、腐蚀、裂纹等表面缺陷或存在气孔和夹渣等体积型方面缺陷, 那么在凹坑缺陷处,压力容器就会产生很高的局部应力,使得在凹坑缺陷处出现裂纹,并引发开裂,严重地会影响压力容器的承载能力,所以对含凹坑缺陷的压力容器进行力学分析,以及安全评定是非常必要的。
并且需要对凹坑缺陷不同的分布状况,做到采用了不同的方法进行安全评定。
1.凹坑缺陷压力容器结构失效的形式凹坑缺陷结构的失效形式包括脆性断裂和塑性失稳为主。
1.1脆性断裂形式脆性断裂主要因素有三个方面,包括容器中存在着缺陷,材料的韧性差,一定的应力应变条件。
脆性断裂可以分内在因素和外在因素。
结构中存在缺陷和材料的韧性差是造成脆性破坏的内因。
外在因素是压力、温度和介质是促成脆性破坏性。
当压力容器存在缺陷时,并且在一定外加应力作用下缺陷附近(尖端)的应力应变就会增强,在根据不同的结构几何特点和缺陷几何情况,那么在应变状态和缺陷几何的组合使应力强度因子达到或者是超过材料的断裂韧性时,缺陷产生快速的失稳扩展,以此导致结构发生脆性断发生。
1.2压力容器塑性失稳当压力容器等旋转壳结构厚度远小于其半径时,往往由内压和离心力引起壁内的拉应力等可视为沿壁厚均匀分布的. 根据韧性材料在塑性状态下的拉伸失稳分析结果,失稳应变等于材料拉伸试件颈缩发生时的应变。
尤其是在一定的温度、应变率或合适的预变形下,很多填隙式或置换式固溶体内会出现材料的特殊塑性失稳现象,那么对于当壳结构材料为塑性强化材料而内压和离心力增至一定数值时,壳体变薄的效果抵消了应变强化效果.变形继续增大时,所受内压反而降低.导致壳结构的另一种破坏形式,通常称之为拉伸塑性失稳。
压力容器安全状况等级评定与检验周期

固容规TSG21-2016安全状况等级评定及检验周期(考试用滴)8.5压力容器安全状况等级评定8.5.1 评定原则1)安全状况等级根据压力容器检验结果综合评定,以其中项11等级最低者为评定等级; 2)需要改造或者修理的压力容器,按照改造或者修理结果进行安全状况等级评定;3)安全附件检验不合格的压力容器不允许投入使用8.5.2 材料问题主要受压元件与原设计不符、材质不明或者材质劣化时,按照以下要求进行安全状况等级评定:1.)用材与原设计不符8.5.3结构问题有不合理的结构,按照以下要求评定安全状况等级。
I.封头854表面裂纹及凹坑(脑补)内外表面不允许有裂纹。
如果有裂纹应打磨消除,打磨后形成的凹坑在允许范围内的,不影响定级;否则,补焊,应力分析,经过补焊合格或者应力分析结果表明不影响安全使用的,可以定为2级或者3级。
855变形、机械接触损伤、工卡具焊迹及电弧灼伤8.5.6咬边有特殊要求的压力容器:1)承受疲劳载荷的,2)采用应力分析设计的压力容器,3)盛装毒性危害程度为极度、高度危害介质的压力容器,4)盛装易爆介质的压力容器,5)标准抗拉强度下限值大于540MPa的低合金钢制压力容器等858环境开裂及机械损伤存在环境开裂倾向或者产生机械损伤现象的压力容器,发现裂纹,应当打磨消除,并按8.5.48.5.9错边和棱角度1)在下表范围内,不承受疲劳载荷且不存在裂纹、未熔合、未焊透等缺陷时,可以定为2级2)错边棱角度不在上表范围内,或者在表内的压力容器承受疲劳载荷或者该部位伴有未熔合、未焊透等缺陷时,应当通过应力分析,确定能否继续使用,在规定的操作条件下和检验周期内,能安全使用的定为3级或者4级。
8510焊缝埋裁缺陷相应压力容器产品标准允许的焊缝埋藏缺陷,不影响定级;超过相应产品标准的,按照以下要求评定安全状况等级:圆形缺陷D单个圆形缺陷的长径大于壁厚的1/2或者大于9mm,定为4级或者5级;圆形缺陷的长径小于壁厚的1/2并且小于9mm,其相应的安全状况等级评定见下表。
压力容器检验师考试题及答案(可编辑)
压力容器检验师考试题及答案身份证号: 考核号: 姓名: 密封线2012年压力容器检验师资格考核试卷(开卷)成绩:题型分值扣分阅卷人签章是非题20分选择题20分简答题20分综合题40分合计100分全国特种设备检验人员资格考核委员会二○一二年三月二十九日一、是非题(正确的在括号内画“√”,错误的在括号内画“×”,共20题,每题1分,共20分)1、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》第1号修改单规定:压力容器定期检验时,检验机构应当根据压力容器的使用情况、失效模式制定检验方案。
( )答案:√ TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 7.42、根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》,焊接工艺评定完成后,焊接工艺评定报告(PQR)和焊接工艺规程(WPS)应当由制造(组焊)单位焊接责任工程师审核,技术负责人批准,并签字确认后存入技术档案。
( ) 答案:×TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》4.2.1(4)3、TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》附件一《移动式压力容器定期检验要求》规定,年度检验中,对于不设人孔的低温深冷型罐车,只需进行真空夹层检查。
( )答案:×TSG R7001―2004《压力容器定期检验规则》附件一二(二)24、按照TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》第2号修改单的规定,小型制冷装置中压力容器的全面检验应在系统停机的状态下进行。
( ) 答案:× TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》第2号修改单附件三三(一)5、按照TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》的规定,使用过程中产生的鼓包,应当查明原因,判断其稳定状况,如果能查清鼓包的起因并且确定其不再扩展,而且不影响压力容器安全使用的,可以定为3级。
含缺陷压力容器安全评定
(1)非金属夹杂 (2)化学成分及组织结构不合格 (3)裂纹 (4)表面缺陷 (5)加工成形缺陷 (6)热处理缺陷
11.1 压力容器缺陷形式
11.1.2 锻件缺陷
(1)非金属夹杂物 (2)夹渣 (3)龟裂 (4)锻造裂纹 (5)褶皱
11.1 压力容器缺陷形式
11 含缺陷压力容器的安全评定
Chapter 11 Safety Assessment of Pressure Vessels with defects
1
本章任务
熟悉压力容器缺陷形式 了解含缺陷压力容器的“合乎使用”原则 了解断裂力学基本理论 了解压力容器安全评定发展过程 了解我国基于GB19624的含缺陷压力容器评定方法
断裂力学不再单纯使用传统设计中的应力作为评价的标准,而使用表征裂纹尖 端附近应力场的断裂参量来建立断裂判据。断裂力学的诞生,并没有取代传统 的强度设计方法,而是它的一个补充,它重点处理宏观缺陷扩展所引起的结构 失效问题。
11.3 安全评定的理论基础——断裂力学基 本理论
断裂力学的基本研究内容包括:① 裂纹的起裂条件;② 裂纹在外部 载荷和其他因素作用下的扩展过程;③ 裂纹扩展到什么程度物体会发生断 裂。另外,为了工程方面的需要,还研究含裂纹的结构在什么条件下破坏; 在一定载荷下,可允许结构含有多大裂纹;在结构裂纹和结构工作条件一定 的情况下,结构还有多长寿命等。
a 2 r
s i n( ) cos ( ) cos (3
2
2
2
)
z
a 2 r
2
cos( ) 2
(平 面 应 变)
0
(平 面 应 力)
KI a
11.3 安全评定的理论基础——断裂力学基 本理论
压力容器强度校核与凹坑评定
凹坑底部δ厚度计算与壁厚裕量: 凹杭1: δ =35.5-2.9=32.6 mm >30.76 mm 凹杭2: δ =35.5-5.6=29.9 mm <30.76 mm 所以凹坑1在壁厚余量范围内,该凹坑允许存在。凹坑2超过了壁厚余量, 应按《定检规》评定是否在允许范围内。
3
压力容器强度校核与凹坑评定
4
压力容器强度校核与凹坑评定
G0 =
C T A RT
=
5.6 35
130 6168×35
= 0.044 p 0.1
评定结果:该凹坑在允许范围内。 结论:这两处凹坑均在允许的范围内可以不作处理。
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谢 谢!
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压力容器强度校核与凹坑评定
压力容器强度校核与凹坑评定
某企业一台储存液化石油气(湿H2S含量约100ppm)的1000m3球罐,其基 本情况如下: 设计压力 1.77MPa,最高工作压力1.6 MPa,设计温度-19ห้องสมุดไป่ตู้50℃,工作温 度-19~45℃,球罐内径:Φ12300mm,壳体材料:16MnR,公称壁厚: 36mm,[σ]50℃=163MPa,焊缝系数:1.0,充装系数:0.85,钢板负偏差: ≤0.25mm,腐蚀裕度:2.0mm,投用日期:2005年10月,设计、制造规范: GB12337-1998及GB150-1998,2008年10月首次开罐检验发现两处裂纹,打 磨后的凹坑表面光滑、过渡平缓,打磨部位无其他表面缺陷和埋藏缺陷, 结构几何连续。其尺寸如下: 缺陷 凹坑1 凹坑2 长度mm 800 260 深度mm 2.9 5.6 宽度mm 36 36 缺陷处实测 壁厚mm 35.5 35.5
凹坑2是否在允许存在,不需要补焊。 (凹坑光滑,过渡平缓,无其它缺陷;不靠近几何不连续区域;…) 凹坑2的规则化和尺寸表征:长轴长度 2A=260mm、短轴长度 2B=36mm、深 度C=5.6 mm。 判断无量纲参数G0的计算条件 R=(12300+35.5)/2=6168 mm T= 35.5-0.5=35 mm T/R=35/6168=0.0057 <0.10 C=5.6 <T/3=11.67 mm 且 C <12 mm 坑底最小厚度 (T-C)=35-5.6=29.4 mm >3 mm 凹杭半长 A=260/2=130 <1.4(RT)0.5 =650.5 mm 凹坑半宽 B=36/2=18 >3C=16.8mm。 因此可按G0计算。
在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定
在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定随着工业生产的不断发展,压力容器在工业生产中扮演着非常重要的角色,但是由于生产过程中不可避免的各种工艺原因,压力容器内壁可能会形成凹坑缺陷。
这些缺陷如果不得到及时修复和安全评定将会对生产和生命安全带来不可预知的风险。
因此,在使用含凹坑缺陷的压力容器之前,需要对其进行安全评定,本文将对于如何对包含凹坑缺陷的压力容器进行安全评定进行讨论。
压力容器凹坑缺陷的特点压力容器内壁形成凹坑缺陷一般具有以下特点:1.凹坑形状各异:随着工艺原因的不同,凹坑的形状也会各异,有的呈圆形、椭圆形或不规则形等。
2.缺陷位置不一:凹坑的位置也不一,有的可能分布均匀,有的则可能分布不均。
3.缺陷深度不同:不同工艺原因形成的凹坑缺陷的深度也不同,有的只有几毫米,有的则可能深达数十毫米或数厘米。
以上几点都会对凹坑缺陷的安全评定造成一定的影响。
压力容器安全评定的方法和流程压力容器安全评定方法压力容器安全评定的方法一般分为以下几种:1.非破坏性检测:利用声波、超声波、磁粉探伤、液体渗透检测等方法,检测容器内壁凹坑缺陷的情况。
2.金相检测:对于必须剖开的压力容器,可以利用微观金相检测对其内壁进行评定。
3.破坏性检测:当其他方法不能充分评定压力容器内壁的情况下,需要进行破坏性检测。
压力容器安全评定流程压力容器安全评定的流程一般如下:1.选择评定方法:根据凹坑缺陷的情况和安全评定的要求,选择最适用的方法进行评定。
2.采集样品:如果使用金相检测或破坏性检测方法,需要先采集样品进行评定。
3.准备设备:根据选择的评定方法,准备相关设备和仪器。
4.实施评定:按照评定流程逐步进行安全评定。
5.录入评定结果:对评定结果进行汇总,并向责任人进行反馈和备案。
评价与分析在进行压力容器安全评定时,需要考虑以下几个方面的因素:1.缺陷的大小:缺陷的大小将会影响其对压力容器的影响力,因此需要有针对性地进行处理。
2.缺陷的严重程度:不同的缺陷对压力容器的影响程度不一样,需要根据具体情况进行评价和分析。
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在用含凹坑缺陷的压力容器安全评定
任国栋
(1.新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院, 乌鲁木齐 830011)
本工作技术总结根据国家标准,对含有裂纹或者有其他缺陷的压力容器打磨后形成的凹坑进行测量,分析与计算,得出凹坑允许存在的边界数据和安全评定方法。
还用excel 编制一个程序,运用该程序对检验过程中的实例进行计算,并说明参数选取方法和计算步骤。
1、前言:
锅炉、压力容器、压力管道遍布我国各行各业。
由于历史、科技和管理上的原因,这类设备普遍存在制造质量差、缺陷严重等问题,加上不少设备超期服役,“带病”运行和安全评估技术落后,爆炸和泄漏事故时有发生。
在检修过程中,往往发现缺陷需要打磨,而打磨后的凹坑又又是超标缺陷,而企业往往检验周期短,又来不及购买新的设备,维修时间又较长,严重影响了企业的生产,并加重了企业负担。
一太容器的停用直接影响整个生产链条,因此,依靠科学技术,对此类设备的缺陷进行科学的安全评估,降低事故率、有效保障安全生产,就显得十分重要和迫切。
安全评定应包括对评定对象的状况调查(历史、工况、环境等)、缺陷检测、缺陷成因分析、失效模式判断、材料检验(性能、损伤与退化等)、应力分析、必要的实验与计算,并根据本标准的规定对评定对象的安全性进行综合分析和评价。
2、评定方法与限定条件
2.1、规定了内压容器壳体表面凹坑缺陷安全评定的基本方法和步骤。
在应用本方法评定之前,应将被评定缺陷打磨成表面光滑、过渡平缓的凹坑,并确认凹坑及其周围无其他表面缺陷或埋藏缺陷。
2.2 本节之规定适用于符合下述条件的压力容器:
2.2.1 00.18B R <的筒壳或00.18B R <的球壳;
2.2.2 材 料韧性满足压力容器设计规定,未发现劣化;
2.2.3 凹坑深度Z 小于计算厚度B 的60%,且坑底最小厚度B-Z 不小于2mm ;
2.2.4 凹坑长度2X ≤
2.2.5 凹坑宽度2Y 不小于凹坑深度Z 的6倍(容许打磨至满足本要求)。
对于超出上述规定的限定条件或在服役期间表面有可能生成裂纹的凹坑缺陷,应按平面缺陷进行评定。
3、评定程序
3.1 凹坑缺陷的安全评定按下列步骤进行:
3.1.1 缺陷的表征;
3.1.2 缺陷部位容器尺寸的确定;
3.1.3 材料性能数据的确定;
3.1.4 无量纲参数0G 的计算和免于评定的判别;
3.1.5 塑性极限载荷和最高容许工作压力的确定;
3.1.6 安全性评价。
3.2、单个凹坑缺陷的表征
表面的不规则凹坑缺陷按其外接矩形将其规则化为长轴长度、短轴长度及深度分别为2X ,2Y 及Z 的半椭球形凹坑。
其中长轴2X 为凹坑边缘任意两点之间的最大垂直距离,短轴2Y
为垂直于长轴且与凹坑外边缘相切的两条直线间的距离,深度Z 取凹坑的最大深度如图1所示 。
图1 单个凹坑缺陷表征示意图
3.3、缺陷的表征与缺陷部位容器尺寸的确定
对经检测查明的凹坑缺陷,根据其实际位置、形状和尺寸,按上述的规定将其规则化,并确定凹坑所在部位容器的计算厚度B 和平均半径R 。
3.4、材料性能数据的确定
(1)拉伸性能按GB/T 228-2002测定。
屈服强度取下屈服点或0.2%条件屈服强度。
焊接热影响区的拉伸性能取母材和焊缝金属中的较低值。
(2)在未能实测被评定材料拉伸性能的情况下,可以参照GB150-1998和相应钢号的材料标准选取材料的有关拉伸性能指标。
(3)未能实测而又不能从有关标准中查到相应数据时,可通过可靠的方法利用硬度测定值估算材料强度的参考值。
3.5、确定材料性能数据的原则
评定中应优先采用实测数据。
在无法获得实测数据时,经有关各方协商,在充分考虑材料化学成分、冶金和工艺状态、试样和试验条件等影响因素且保证评定的总体结果偏于安全的前提下,可选取代用数据。
实测数据所用的试样尽可能取自被评定缺陷部位的材料,也可取自在化学成分、力学性能、冶金和工艺状态以及使用条件等方面能真实反映缺陷所在部位材料性能的试板。
确定在评定工况下材料的屈服点s σ,评定中所需的材料流动应力σ'按下述规定选取:
s σσ'= ,用于非焊缝区凹坑
s σφσ'=,用于焊缝区凹坑
其中焊接接头系数φ按容器的实际设计要求选取;当无法得到容器的设计要求时,也可按GB150-1998或其他相关标准确定。
4、0G 的计算和免于评定的判别
容器表面凹坑缺陷的无量纲参数0
G 按公式(5-11)计算: 0G B RB
= ① 若0G ≤0.1,则该凹坑缺陷可免于评定,认为是安全的或可以接受的;否则应继续进行评定。
5、塑性极限载荷和最高容许工作压力的确定
无凹坑缺陷壳体塑性极限载荷0L p 的计算
022ln 32L B R p B R σ⎛⎫+ ⎪'= ⎪-⎝⎭
② 带凹坑缺陷容器极限载荷L P 的计算
()
0010.3L L p G p =- ③
带凹坑缺陷容器最高容许工作压力max p 按公式④确定:
max 1.8
L p p = ④ 6、安全性评价
若max p p ≤且实测凹坑尺寸满足的要求,则认为该凹坑缺陷是安全的或可以接受的;否则,是不能保证安全或不可接受的。
7、编制安全评定程序
在检验过程中经常遇到大量设备的焊缝上有裂纹等超标缺陷,为了确定打磨后的凹坑能否直接存在,是否需要补焊,对于使用单位来说是个非常重要的问题,这不仅涉及到生产周期的事情,而且还涉及到费用、成本的问题。
如果需要补焊,则造成维修时间长,成本大。
如果经过安全评定后,用户免于维修,就赢得充足的时间更换设备或者其他的处理方案。
容器凹坑至少应该按照容检规的第70条规定,凹坑能否存在的条件来判断。
如果无法或者条件不允许维修的情况下就需要做个安全评定了。
由此看来,打磨凹坑这种情况很常见。
故在此编制一个安全评定程序,在输入必要的参数后评定结果快速,准确地计算完成,不需要繁琐的人工计算,都由计算机来完成。
8、程序计算实例
在压力容器检验过程中,一般包括管体及封头的宏观,表面检测以及超声无损检测,在检验过程中宏观发现在焊缝上有一个φ2的小孔,经过打磨后发现里面是夹渣,把夹渣打磨掉以后发现长约5mm 的裂纹,一直打磨至缺陷消除以后出现如图3的凹坑,其尺寸为长60mm,宽为48mm ,深为7.95mm 。
8.1 缺陷特征如图所示
图3 容器打磨后凹坑缺陷图
本例中打磨后凹坑的深度的测量是用焊接尺测量,精度为0.05mm ,长轴与短轴用直尺测量,精度为1mm ,表征为规则的椭圆参数为:长轴2X=60mm ,短轴2Y=48mm ,深度Z=7.95mm ,缺陷附近实测壁厚B0用型号为26MG 的测厚仪检测所得,其精度为±0.1mm ,本例实测壁厚为
19.4mm。
8.2 缺陷部位容器尺寸的确定
直径查阅图纸作为参考,而罐体本身没有明显的变形,故取设计图纸的直径参数,焊接接头系数可查阅图纸或者查阅GB150-1998即可确定。
本例的平均半径为1000mm,焊接接头系数φ取0.85。
8.3材料性能数据的确定
根据上述3.4节的确定原则,综合考虑各方面的情况,决定查阅GB150-1998数据作为材
为325Mpa。
料性能指标。
经查阅,评定温度下材料的屈服强度
s
G的计算和免于评定的判别
8.4无量纲参数
G的计算和免于评定的判别依照文中公式①来计算。
《容检规》中的第四无量纲参数
十条里的局部减薄计算就是来源于此。
8.5塑性极限载荷和最高容许工作压力的确定
塑性极限载荷和最高容许工作压力按照公式③、④确定。
8.6安全性评价。
由程序计算可得:
G=0.124>0.1
容器表面凹坑缺陷的无量纲参数
p=4.912 Mpa;
无凹坑缺陷壳体塑性极限载荷
L
P=4.391Mpa;
带凹坑缺陷壳体塑性极限载荷
L
p=2.439Mpa
带凹坑缺陷容器最高容许工作压力
max
G=0.124>0.1 ,说明该容器是否能独立存在,还需进一步确定。
程序的计算为:(1)
(2)“该凹坑缺陷是不能保证安全或不可接受的,请维修。
这说明该容器的工作压力已经超过了带凹坑缺陷容器最高容许工作压力。
9、结论
文中详细阐述了含凹坑缺陷的在用压力容器安全评定参数选取方法和计算步骤,利用excel软件编制程序,计算复杂的公式,方便,快捷,准确地计算出结果,同时可按照不同压力容器参数和材质等,生成报表,供后面检验过程中查阅。
还为压力容器安全评定为使用单位节省大量的财力,节省了检修时间,降低了产品制造成本,即节省了人力,物力财力,又保证了安全。