壓力容器用焊接材料選用原則

摘要：匯氣管是天然氣管道工程中重要的設備之一，但是，關于匯氣管的設計到底是按照管件還是按照壓力容器對待，各單位意見不統(tǒng)一，存在很大的分歧。如果將匯氣管按照管件來進行設計，那么其制造也就應該按照管件來進行制造。然而，《輸氣管道工程設計規(guī)范》GB50251-2015又規(guī)定其制造按照壓力容器規(guī)范來進行制造。所以，本文通過詳細的論述，認為將匯氣管納入壓力容器來對待是有利的。另外，匯氣管的開口多采用拔制。本文將對拔制開口的設計進行探討。

關鍵詞：匯氣管;拔制管件;壓力容器

一、概述

匯氣管是天然氣管道工程中的重要設備之一，它多放置在戰(zhàn)場，用于匯集和分配氣體，平穩(wěn)氣流，起緩沖器的作用。它跟天然氣管道一樣，均承受很高的壓力。一旦匯氣管發(fā)生泄漏或者發(fā)生事故，其危害非常大，所以，匯氣管的設計、制造、檢驗和驗收就顯的尤為重要。匯氣管的開口多采用拔制，拔制開口的最危險部位是開口的肩部，對于匯氣管，拔制開口的設計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。本文將對拔制開口的設計進行論述，提出一些可供工程設計參考的建議。

二、拔制開口的設計

匯氣管的開口多采用拔制，本文將重點討論拔制開口的設計。對于拔制開口，最關鍵的就是尺寸的確定，尺寸的確定主要包括：拔制開口接管厚度的確定、拔制開口接管的圓弧過渡區(qū)的曲率半徑的確定和拔制開口接管的拔出高度的確定。

拔出接管部分的體積實際上是開口直徑的范圍內(nèi)的容器殼體的體積，拔出的接管厚度壁厚與開口大小有關，一般地，拔出的接管厚度比容器殼體的厚度要小。接管越小拔出的接管壁厚越小，開口越大拔出的接管壁厚越大，但最大為0.75倍的殼體厚度。

盡管文獻中對于拔制開口的一些數(shù)據(jù)從制造工藝上有一些經(jīng)驗的數(shù)值，但是，筆者也經(jīng)過采用ANSYS軟件通過對拔制開口進行了應力分析，通過分析，認為拔制開口的應力最大點出現(xiàn)在拔制開口的肩部內(nèi)壁。對開口應力影響最大的是拔制開口的圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R。通過分析，圓弧過渡區(qū)的曲率半徑越大，應力值越小，相反，圓弧過渡區(qū)的曲率半徑越小，應力值越大。經(jīng)過分析，圓弧過渡區(qū)的曲率半徑可取最大值。拔制接管厚度可不必取最大0.75倍的殼體厚度，可適當降低拔制接管的厚度，以保證圓弧過渡區(qū)的曲率半徑。拔制接管厚度可取0.7倍的殼體厚度。采用0.7倍的殼體厚度和采用0.75倍的殼體厚度，其應力值相差不大。下面通過一個實例進行說明。一臺DN500的匯氣管需要開DN450的口，設計壓力為10MPa，溫度為常溫，經(jīng)過應力分析，筒體厚度為34mm（材質Q345R）。筆者通過了采用三種模型對其進行應力分析。這三種模型分別是：模型一，拔出接管的尺寸為Φ475*24且R為60mm的模型;模型二，拔出接管的尺寸為Φ475*24且R為30mm的模型;模型三，拔出接管的尺寸為Φ475*25.5且R為60mm的模型.

通過模型的應力分布圖可以看出，模型一與模型二相比，模型一的受力明顯好于模型二，模型一與模型三相比二者的應力相差不大。所以，這也就能說明上面的結論。

拔出的接管高度H跟開口的大小有關，對于曉得開口可取50mm，這主要是基于拔出的接管要與管線焊接，以便于現(xiàn)場焊接考慮的。對于大的開口，高度也可適當提高，但是由于考慮到圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R對開口部分應力的影響較大，增大拔出的接管高度H是以減少拔出的接管壁厚及減少圓弧過渡區(qū)的曲率半徑為代價的，為了能使開口部分的補強效果更好，建議拔出的接管高度H不要超過圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R，這樣既可保證圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R又不至于減少太多的接管壁厚。

通過分析，筆者認為，對拔制開口的應力影響最大的是圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R，圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R可取最大值，拔出的接管高度H，當開口較小時可取50mm，開口較大時，H取不大于圓弧過渡區(qū)的曲率半徑R，接管壁厚可取0.7倍的殼體厚度。

三、結束語

匯氣管是天然氣管道工程中重要的設備之一，將其按照壓力容器來進行設計無論對業(yè)主選擇制造商還是對工程的安全來說都是可行的。通過分析認為，拔制開口的危險部位是拔制開口的肩部，對開口的應力影響最大的是圓弧過渡區(qū)的曲率半徑，在保證接管厚度的前提下盡量提高圓弧過渡區(qū)的曲率半徑對于拔制開口的安全是很重要的。

參考文獻：

[1].TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布2016年2月22日

[2].GB50251-2015 《輸氣管道工程設計規(guī)范》

作者簡介：

錢媛（1980-）女，漢，遼寧盤錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學歷，現(xiàn)從事化工設備與機械設計工作。