低壓容器的最小壁厚怎么定?
對于微內(nèi)壓或低壓容器,按照內(nèi)壓中徑公式計(jì)算后,考慮腐蝕裕量及負(fù)偏差,并經(jīng)圓整得到的壁厚一般比較小。如果直接采用該厚度作為名義厚度,會(huì)引出制造、運(yùn)輸、安裝的一系列問題。具體包括:
a. 在薄壁圓筒的制造過程中,為了保證圓度和剛度,需要用大量的輔助措施,耗費(fèi)人力物力。例如,需采用內(nèi)加強(qiáng)工裝將筒節(jié)撐圓,特別是兩個(gè)筒節(jié)的對接邊緣處。
b. 薄壁筒壁,尤其是筒體直徑較小的情況,通常采用單面焊雙面成形的焊接方法。但薄壁容器的單面焊接,容易出現(xiàn)未焊透、燒穿及背面成形不良等缺陷。即便背面加墊板,也因墊板不易貼緊,根部易產(chǎn)生焊接缺陷。同時(shí),容器筒體組對時(shí)的錯(cuò)邊和角變形,對薄壁圓筒焊接質(zhì)量的影響遠(yuǎn)大于厚壁圓筒。
c. 由于薄壁容器剛度較差容易變形,在運(yùn)輸和吊裝過程中,通常需對筒體進(jìn)行臨時(shí)支撐或加固。
如果制造、運(yùn)輸、安裝成本過高,還不如將筒體厚度取大點(diǎn),并且有利于保證質(zhì)量。所以GB 150(歷年版本)等標(biāo)準(zhǔn),也都對壓力容器筒體的最小厚作了規(guī)定。
GB 150-1989 對碳素鋼和低合金鋼制壓力容器筒體最小壁厚的要求很嚴(yán)。GB 150-1998 和GB/T 150-2011 則只提出了對碳素鋼和低合金鋼最小壁厚3 mm 的要求。各本版本對高合金鋼筒體的最小壁厚要求均為2 mm。
GB 150-1989 的最小壁厚要求,參考的是美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)此前推薦的公式:
δmin=0.01D+2.54 mm
和前蘇聯(lián)《石油生產(chǎn)機(jī)器與設(shè)備》中的公式:
當(dāng)DN≤1 200 mm 時(shí),δmin=0.01D +2.54 mm;
當(dāng)DN >1 200 mm時(shí),δmin=0.01D +4 mm。
GB 150-1989較全面地考慮了碳素鋼和低合金鋼制壓力容器在運(yùn)輸、制造和吊裝方面的最小壁厚要求。
GB 150-1998 和GB/T 150-2011對碳鋼最小壁厚的要求,及各版本對高合金鋼最小壁厚的要求,更多的是從焊接角度出發(fā)的,至于運(yùn)輸、安裝等其他方面則需要設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考慮。
綜合來看,GB 150-1989的操作性比較強(qiáng),應(yīng)該比較受設(shè)計(jì)人員喜歡,但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的這么細(xì)、這么剛,會(huì)妨礙技術(shù)進(jìn)步。但后面版本的GB 150又只籠統(tǒng)地規(guī)定,考慮運(yùn)輸或吊裝時(shí)的作用力,在我國目前設(shè)計(jì)、制造分治的背景下,顯然不好操作。當(dāng)然,也有成功的范例,如大塔的吊裝,吊裝方案(包括所需的加固措施)由吊裝單位提出,設(shè)計(jì)確認(rèn)。
有些東西,國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不宜規(guī)定的太細(xì),但企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)可以。
例如,某有錢且比較謹(jǐn)慎的業(yè)主,就對設(shè)備最小厚度作了如下規(guī)定:
DN<900, tmin=6;
DN: 900~1500, tmin=8;
DN: 1500~2100, tmin=8;
DN: 2100~3600, tmin=10;
DN>900, tmin=11;
上述厚度包括3mm的腐蝕裕量。當(dāng)然,這業(yè)主還規(guī)定,如果能保證質(zhì)量,這個(gè)最小厚度是可以商量的。
參考文獻(xiàn):
張志遠(yuǎn), 齊波. 壓力容器筒體最小厚度要求的討論. 當(dāng)代化工, 2016, 45(1).
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