對(duì)于水壓試驗(yàn)，GB/T150-2011增加了注三條款，其含義在標(biāo)準(zhǔn)釋義中有所解釋。

但是解釋的原因不是很清楚，所以請(qǐng)教了業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士，對(duì)此各位專家的看法均摘錄如下，如果還想再深入思考，可以參考論文：《壓力容器試驗(yàn)壓力的討論-桑如苞》, 《壓力試驗(yàn)及其有關(guān)的限制條件》,《對(duì)GB150_壓力容器_有關(guān)內(nèi)容的商榷_試驗(yàn)壓力值的確定及相關(guān)問題》。

遇到實(shí)際情況按照標(biāo)準(zhǔn)走就行，討論只是加深一下理解。

另外了解其它國(guó)家的規(guī)范，對(duì)比一下可以了解某些規(guī)定是偏保守還是冒進(jìn)的，有哪些需要注意或者靈活使用的地方。

以下是向公司高工請(qǐng)教的：

問：看了您的課件，受益頗深。很可惜無法參加您的培訓(xùn)與講解，無法當(dāng)面向您請(qǐng)教，光看課件還是無法完全吸收。我對(duì)下面這個(gè)問題還是有點(diǎn)困惑：

對(duì)于15CrMoR, 如果設(shè)計(jì)溫度是525°C，按照GB150.2 表2，其材料高溫持久強(qiáng)度確定的許用應(yīng)力時(shí)58MPa。475°C時(shí)的許用應(yīng)力是117MPa. 當(dāng)使用壁厚公式確定筒體壁厚時(shí)，參與計(jì)算的許用應(yīng)力值應(yīng)該是58還是117？為什么？

答：受壓元件計(jì)算時(shí)，許用應(yīng)力取值應(yīng)為：58MPa。這個(gè)原因你應(yīng)該也知道的，我就不多說了。

117MPa，僅用于水壓試驗(yàn)時(shí)的[ σ]t。

我這樣理解的：

1.水壓試驗(yàn)是短期載荷，該由抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度確定；

2.水壓試驗(yàn)其實(shí)也可以說是對(duì)設(shè)備在設(shè)計(jì)工況的一個(gè)模擬試驗(yàn)；而這個(gè)模擬試驗(yàn)也是有前提的，即不能模擬材料發(fā)生蠕變工況；也可以說Pt=1.25P[σ]/[ σ]t的適用范圍也僅僅是彈性體時(shí)；

3.[σ]/[ σ]t是常溫時(shí)的許用應(yīng)力與設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力之比，也稱溫度修正系數(shù)，常溫時(shí)的許用應(yīng)力用的是在彈性體時(shí)的，高溫時(shí)如用蠕變時(shí)的許用應(yīng)力顯然不合理，這樣的修正系數(shù)或說模擬工況與實(shí)際也不符，而還會(huì)帶來很多問題。如，水壓試驗(yàn)壓力將會(huì)大幅度提高，法蘭密封出現(xiàn)常溫水壓試驗(yàn)工況密封不住的問題。而設(shè)計(jì)溫度下的法蘭密封計(jì)算結(jié)果

顯示密封沒有問題的矛盾。

問：

您好！

非常感謝您的解釋，但是對(duì)于規(guī)范我還是有疑問。好比設(shè)計(jì)壓力為1MPa，內(nèi)徑為1000mm，焊縫系數(shù)取1. 常溫下許用應(yīng)力為167MPa，屈服強(qiáng)度為295MPa。按照厚度公式計(jì)算筒體厚度為t=1000*1/（2*58-1）=8.7mm。 下料厚度取9mm（不考慮負(fù)偏差了）。

方法1：按照117取其水壓試驗(yàn)壓力：Pt1=1.25*1*167 /117=1.78MPa。 校核筒體應(yīng)力為σ1=1.78*1009/（2*9）=99MPa，99<295*0.9=265.5. 合格

方法2：按照58取其水壓試壓壓力：Pt2=1.25*1*167/58=58=3.599MPa。 校核筒體應(yīng)力為σ2=3.599*1009/（2*9）=201MPa, 201<295*0.9=265.5.合格

其實(shí)只要按照和設(shè)計(jì)應(yīng)力一樣取值，校核其水壓試驗(yàn)壓力就不可能不過。因?yàn)椴牧系脑S用應(yīng)力是按照屈服強(qiáng)度/1.5，水壓試驗(yàn)時(shí)保證在0.9倍的屈服強(qiáng)度內(nèi)。也就是說只要水壓試驗(yàn)壓力<0.9*1.5=1.35倍設(shè)計(jì)壓力，其水壓試驗(yàn)就不可能不合格。設(shè)計(jì)許用應(yīng)力取值低（58），水壓試驗(yàn)時(shí)取值過高（117），如取方法1，試驗(yàn)應(yīng)力水平1.78*58/167=0.618<1，還達(dá)不到操作水壓也就是說，也就是設(shè)備根本沒有經(jīng)受考驗(yàn)，水壓試驗(yàn)形同虛設(shè)。對(duì)于法蘭來說，本來法蘭在考慮其許用壓力等級(jí)的時(shí)候已經(jīng)考慮了材料的溫度了。如PN10的法蘭，在500°下可能只能用到1.7。法蘭的壓力等級(jí)如果不合適，就需要提高才行。況且溫度系數(shù)是取各個(gè)溫度系數(shù)中間的最小值。已經(jīng)保證了不會(huì)大于按照板材計(jì)算所得。

還有為何ASME，EN規(guī)范中沒有類似的規(guī)定？

由于按照公式計(jì)算的水壓實(shí)驗(yàn)值能夠保證設(shè)備還在彈性范圍內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，標(biāo)準(zhǔn)釋義中水壓試驗(yàn)壓力對(duì)容器造成危害的解釋少了點(diǎn)說服力。

請(qǐng)多多指教。

答：

1.不能說“設(shè)備根本沒有經(jīng)受考驗(yàn)”，起碼經(jīng)受了“1.25*1*167 /117”的考驗(yàn)；

2.彈性體的出發(fā)點(diǎn)（楊國(guó)義等觀點(diǎn)），見上次郵件語(yǔ)；

3.水壓試驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)是對(duì)缺陷可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)的考核并確定最大不超過1.7倍（前蘇聯(lián)）的設(shè)計(jì)壓力，還有專家提出以彈性模量之比E/Et（國(guó)內(nèi)的桑茹苞、丁伯民等）確定水壓試驗(yàn)壓力；但人們已經(jīng)習(xí)慣用許用應(yīng)力之比（ASME），故現(xiàn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提出限定在彈性體范圍之內(nèi)。

4.這樣的考核足以驗(yàn)證缺陷帶來的風(fēng)險(xiǎn)，缺陷發(fā)生爆裂在常溫下更危險(xiǎn)，高溫下材料的彈性會(huì)更好一些，但對(duì)常溫下水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)。

5.法蘭不是提高等級(jí)就能解決密封問題的。

以下是丁伯民教授關(guān)于此問題的回復(fù)：

關(guān)于液壓試驗(yàn)問題，誠(chéng)如容標(biāo)委會(huì)主要領(lǐng)導(dǎo)撰文所述：長(zhǎng)久以來一直是個(gè)問題，但他又說2011年版通過修改，從而完善了溫度補(bǔ)償方法。

對(duì)此，我恰恰持完全不同的看法。長(zhǎng)久以來這確實(shí)一直是個(gè)問題，原因是在應(yīng)力比值中所涉及的材料包括了螺栓在內(nèi)(不應(yīng)包括！)，而這次修改又加上了注(3)，則不僅并不是完善了溫度補(bǔ)償方法，而是比未修改時(shí)引起了更為嚴(yán)重的問題。

試驗(yàn)壓力值要乘應(yīng)力比予以調(diào)高的原因是：在高溫時(shí)設(shè)計(jì)的容器是按高溫時(shí)的許用應(yīng)力，而在試壓時(shí)無法在高溫下實(shí)施，在常溫時(shí)對(duì)已按高溫許用應(yīng)力確定了的壁厚試壓，為達(dá)到要超過0.25%應(yīng)力水平，就要提高試驗(yàn)壓力值，即乘以溫度補(bǔ)償系數(shù)，此值為常溫時(shí)許用應(yīng)力對(duì)設(shè)計(jì)溫度時(shí)許用應(yīng)力之比。

對(duì)應(yīng)力比值中是否應(yīng)包括螺栓材料在內(nèi)的問題，我對(duì)壽比南、楊國(guó)義、徐鋒三位當(dāng)面指出，但他們不接受，不接受的原因是對(duì)法蘭螺栓設(shè)計(jì)的不理解。對(duì)此，我當(dāng)然無法。后來他們又加上注(3)，我也是在拿到標(biāo)準(zhǔn)看了以后才知道的，他們?cè)趺聪氲?，我根本不知道，在他們的文章中所述的原因，我根本無法理解。對(duì)此，我只好寫文章，但審稿者就是他，所以退稿。后改在化工設(shè)備與管道雜志，請(qǐng)看2013年第一期。

來件中提到桑如苞和我曾表示此比許用應(yīng)力值要用彈性模量比值表示，這絕對(duì)是誤解，我從未有過這樣的表示，只是對(duì)桑如苞的這一表示發(fā)表過不同意的意見。

因我在文章中已詳細(xì)說了，所以不再詳細(xì)重復(fù)。匆匆，即致

近安

丁伯民

以下是吳大聲高工關(guān)于此問題的回復(fù)：

關(guān)于水壓試驗(yàn)問題

1、對(duì)注3的理解：

按試驗(yàn)壓力公式（5）中的溫度補(bǔ)償系數(shù)提高試驗(yàn)壓力，理論上不會(huì)對(duì)容器造成危害。從強(qiáng)度角度，殼體承載能力與許用應(yīng)力成正比，正確設(shè)計(jì)的容器殼體應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受得起。釋義上說的“危害”我理解只是對(duì)一些壓力附件而言，比如容器上必不可少的接管法蘭“系統(tǒng)”，設(shè)計(jì)者按工作條件選擇標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，可能試驗(yàn)壓力并不匹配（耐不了這么高），或且為了適應(yīng)高的試驗(yàn)壓力過分跳級(jí)選用。

基于這種擔(dān)心，就會(huì)想到有沒有必要用這么高的試驗(yàn)壓力，因?yàn)椴牧细邷匦阅芟陆刀己芸欤绻丛O(shè)計(jì)溫度定，溫度補(bǔ)償系數(shù)可能很高。我是認(rèn)同以高溫短時(shí)性能數(shù)據(jù)來定溫度補(bǔ)償系數(shù)，不用持久或蠕變強(qiáng)度數(shù)據(jù)。因?yàn)閷?shí)在看不出短時(shí)的水壓試驗(yàn)和高溫持久工作性能的關(guān)系，所以沒有必要用過高的試驗(yàn)壓力。

那么這種折衷的試驗(yàn)壓力有沒有意義，是否“形同虛設(shè)”？耐壓試驗(yàn)的目的一是檢驗(yàn)密封和焊縫的致密性，一是考驗(yàn)容器強(qiáng)度。到底要超壓多少？現(xiàn)在有三個(gè)數(shù)據(jù)：基本超壓就是乘1.25；再乘按設(shè)計(jì)溫度下材料高溫性能定的溫度補(bǔ)償系數(shù)；再一個(gè)就是現(xiàn)在GB150注3的辦法。注3的辦法也有相當(dāng)程度的超壓，在考驗(yàn)致密性上用超壓“代替”高溫?zé)釕?yīng)力對(duì)密封性能的影響，應(yīng)當(dāng)說會(huì)有一定作用；至于對(duì)意外缺陷的檢驗(yàn)作用則不好類比，本來缺陷的擴(kuò)展機(jī)理高溫與常溫就不一樣。這里沒有明確的數(shù)量關(guān)系來描述，所以我說注3的辦法是個(gè)折衷，不能說沒有意義。

2、大家可能希望對(duì)容器的每個(gè)部位都以它最高承載能力再超壓做一下考驗(yàn)，這往往做不到。在許多規(guī)范里也是說“應(yīng)取個(gè)元件材料的﹝σ﹞/﹝σ﹞t比值中的最小值”。這樣，在一臺(tái)容器中有使用不同材料的情況（實(shí)際上有這樣情況——在一臺(tái)塔體內(nèi)有不同的溫度段，使用不同的耐高溫材料），會(huì)有一些元件或塔段不能按“自己的”溫度補(bǔ)償系數(shù)來定試驗(yàn)壓力。

3、另一個(gè)問題——螺栓問題：

這里說的“緊固件”一般說是指主螺栓，是設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的一部分，而不是那些標(biāo)準(zhǔn)件。由于高溫用螺柱材料的高溫性能下降比較平緩，它的溫度補(bǔ)償系數(shù)通常比殼體材料的溫度補(bǔ)償系數(shù)小很多，所以我部分認(rèn)同丁教授的意見。不受主螺栓的限制，用殼體材料的溫度補(bǔ)償系數(shù)。這樣提高了試驗(yàn)壓力，設(shè)計(jì)者對(duì)主螺栓可能要再核算一下