探討壓力容器材料代用中應注意的問題

張藝齡

摘? ?要：材料代用是壓力容器生產、檢修與改造過程中常見的情況，如果材料代用不當，則壓力容器的安全性能會受到較大的影響。在社會工業發展對壓力容器的使用需求逐漸提高的時代背景下，應尤其重視材料代用問題，對壓力容器材料代用過程中可能產生的問題進行深入分析和研究，并提出相應的應對策略，高質量地完成壓力容器的材料代用過程。

關鍵詞：壓力容器;材料代用;應對策略

在制造壓力容器過程中，如果所采購的材料量不夠，或者設計要求的材料無法獲得，則需要進行材料代用，也就是用相近的其他材料代用設計文件中的材料。在我國現有的壓力容器制造體系下，對壓力容器的制造過程分為設計與建造兩個方面，并且設計和建造是兩個相互獨立的體系，這就導致了材料代用過程中容易出現問題，為了減少對壓力容器性能的影響，針對材料代用中應注意的問題進行分析和研究。

1? ? 代用材料與介質的相容性情況

代用材料與介質需要有良好的相容性，像濕硫化氫或堿類有應力腐蝕傾向的介質尤為突出。如濕硫化氫工作介質發生應力腐蝕傾向，設計文件中必須要求入孔筒節、風頭和筒體使用正火板材，而在實際因素的綜合考量之下，擬定以Q345R代替Q245R，但是受到Q345R抗應力腐蝕性能較弱的影響，無法實現材料代用。除以上案例外，奧氏體不銹鋼的材料代用工作也要考慮相類似的問題。在代用材料與介質相容性符合要求的基礎上，才能用新材料替代設計文件中的材料。

2? ? 代用材料的強度是否符合要求

隨著我國工業生產效率的提升，各個領域中對工業生產設備的要求也有所提高，需要工業生產設備有更高的性能和工作效率。在壓力容器的制造過程中，選擇和使用代用材料時，其強度是否符合要求也是重要的考量因素。壓力容器實物如圖1所示。

對于板材來說，其許用應力隨著材料厚度的增加而降低。比如在設計文件中，150 ℃的溫度環境下，文件中選擇的是厚度為16 mm的Q245R材料，在實際制造過程中擬定采用厚度為18 mm的Q245R材料替代，這時就需要進行代用材料強度的重新審核和校驗。在同樣的150 ℃溫度環境下，厚度為16 mm的Q245R材料許用應力是140 MPa，但18 mm的Q245R卻是133 MPa，則代用材料厚度無法滿足設計要求，不能以18 mm的Q245R材料替代16 mm的Q245R材料。進行代用材料的選擇時，要充分重視厚度的變化，在某一制造材料沒有強度數據的情況下，不能出現代用材料制造的情況，要充分保證代用材料的強度符合設計要求，才能將代用材料投入到壓力容器的生產與制造工作中[1]。

3? ? 代用材料對焊接工作的影響

在不同材料類型與特質的情況下，焊接工作效果會受到不同的影響，并且在壓力容器的制造過程中，焊接工作是尤為重要的，焊接效果對壓力容器的性能有著極大的影響。所以進行代用材料的選擇時，還要尤其重視對焊接工作是否產生影響。作為壓力容器的焊接工作人員，要詳細審查材料代用單，對焊接工藝能否覆蓋所有代用材料進行評定，在代用材料之下，焊接工作是否需要預熱、選擇坡口形式等，及時更改原有的焊接程序。其次，還要對代用材料的焊接性能，與焊接材料的可焊性進行充分核實，必要時進行實驗驗證。一般情況下，強度越高的材料，可焊性能越低，所以如果代用材料的強度較高時，則需要對焊接工藝進行重新審查。針對因材料種類的變化而導致的焊接過程中的問題，應采取相應的解決措施進行解決，確保焊接質量[2]。

4? ? ASME材料代用的問題

按照ASME建造的壓力容器，要有完善的質量控制體系的約束。此外，在明確的材料代用程序和批準授權人要求之下，對ASME材料代用應首先征求業主的意見[3]。

5? ? 其他問題

材料的厚度還會影響材料使用溫度的下限值，針對厚度范圍所對應的溫度下限進行相應的操作。如果材料代用過程中涉及傳熱問題，則重點考量兩種材料的導熱系數以及線膨脹系數。注意對代用材料無損檢測技術的選擇，根據代用材料的實際情況補充無損檢測要求，以提高無損檢測結果的準確性[4]。

6? ? 結語

綜上所述，為了避免因材料代用而導致的壓力容器性能和質量問題，在材料代用過程中應重視各方面的問題，包括代用材料與介質的相容性情況、代用材料對焊接工作的影響以及在代用材料下溫度下限值、無損檢測要求的變化等，嚴格按照相關標準和規范要求進行材料代用工作，確保代用材料不會對壓力容器的性能與質量造成影響。

[參考文獻]

[1]郝國永，缐偉，尹亞斌，等.壓力容器材料代用中應注意的問題[J].石油和化工設備，2018（12）：47-49.

[2]劉亞坤.壓力容器材料代用問題探討[J].一重技術，2018（2）：9-11，78.

[3]董子亮.壓力容器制造過程中的材料代用思考[J].中外企業家，2017（5）：221.

[4]劉佩銘.對壓力容器制造中材料代用的探討[J].化工管理，2017（4）：130.