浅析材料代用在化工设备及压力管道设计中的应用

2022-09-12

材料代用在化工设备及压力管道设计中应该遵循以下原则:以高代低、以优代劣、以厚代薄等。但是在实际操作中不能应该采取适合的方式, 政府颁布的新版《压力容器安全技术监察规程》 (以下简称“容规”) , 在材料的代用问题上有新的见解, 与以往的容规有所不同。下文就新版“容规”的各项新要求, 探讨化工设备及压力容器在设计中材料代用问题。

1 材料以高代低在化工设备及压力管道设计中的应用

所谓材料以高代低就是在化工设备及压力管道设计中用较高级别的材料代替较低级别的材料。在延迟焦化装置对回流罐的固定设计中, 由于回流罐处在湿环境中, 在设计使用的材料主要是20R, 但是制造单位生产不了20R材料, 所以只能使用代用材料, 因为压力管道要有强大的抗压能力和耐腐蚀能力, 所以采用16Mn R材料代替20R材料, 因为16Mn R材料的刚度级别非常高, 耐腐蚀能力也高于20R材料, 所以根据这种情况, 人们研究出了两种材料代用方案:一种方案是:用16Mn R材料代替20R材料, 虽然16Mn R抗湿硫化氢腐蚀较好, 但是材料采购难度大, 订货周期特别长。另一种方案是:用Q245R材料代替20R材料。虽然Q245R钢板在拉伸和冲击试验方面的技术低于20R材料, 但其抗湿硫化氢腐蚀能力比16Mn R材料好而且容易采购, 方案施工也比较容易, 最后确定用Q245R材料代用20R材料。所以说, 用较高级别的材料代替较低级别的材料不一定合适, 而应该是用性能较好的材料代替性能相对较差的材料。在采用材料的以高代低原则时, 应该注意代用材料的结构和代用材料可焊接性, 因为代用材料一般强度级别较高, 焊接性一般都比较差。所以材料的代用需要科学的分析和综合考虑。

2 材料以优代劣在化工设备及压力管道设计中的应用

材料的以优代劣就是在化工设备及压力管道设计中用性能较好的材料代替性能较差的材料。例如碳素钢代用镇静钢, 虽然镇静钢在价格和强度指标比碳素钢好, 但是在制造玻璃容器时碳素钢的效果远远高于镇静钢, 还有不锈钢材料间的互代, 因为不锈钢材料种类很多, 各种不锈钢的性能都不一样, 所以产生的效果也就大不相同, 因此, 在材料的代用过程中, 不仅要考虑材料的优劣, 还要以实际情况来确定材料的使用, 如果一味的以优代劣, 将会出现很多不安全事故。

3 材料以厚代薄在化工设备及压力管道设计中的应用

材料的以厚代薄是化工设备及压力管道设计中用同质材料较厚的材料代替较薄的材料。这种代替要考虑厚度增加是否会导致性能下降产生影响, 我国规范的钢材随着扳厚的增加会导致许用应力下降, 如GB150-2011材料在常温下, 厚度由6毫米-16毫米增加到16毫米-36毫米时, 许用应力就会降低7MPa, 因此在封头的制造过程中厚度的增加应符合封头的最小厚度要求。材料的以厚代薄用于膨胀节、挠性薄管、板波纹管和薄管板等材料中, 原则上是不允许的, 因为随着元件厚度的增加, 原件的刚性就会相应增大, 从而补偿变形效果就会减弱,

对于开孔补强板随着厚度的不断增加, 补强板和筒体连接的周围就会产生和高的应力, 会导致周围的焊缝的开裂。材料的以厚代薄会使压力管道的受压原件出现局部应力, 造成压力管道的的严重腐蚀, 是压力管道的承压能力下降, 容易导致不安全事故的发生。由此可以看出,

材料的以厚代薄并不是带来的都是效益, 它会给化工设备和压力管道产生不良的影响, 威胁人类的安全以及健康, 所以化工设备及压力管道设计者在进行材料代用时必须对以上材料待用出现问题引起高度重视, 这样才能让化工设备及压力管道设计中的材料代用发挥出应有的价值, 为人类的生活创造新的财富。

4 结语

化工设备及压力管道的制造和施工过程中, 材料的代用经常出现。代用材料的使用要保证合理性、安全性, 就需要深入了解化工设备及压力管道的设计选材原则, 以及对材料性能是否符合实际情况的需要。设计者对制造单位提出代用申请不可简单的套用以高代低、以优代劣、以厚代薄的原则, 而是综合考虑代用材料能否满足化工设备及压力管道的需要以及能否保证材料代用的安全性, 材料代用只是原材料缺失时采取的一种补救方案, 因此, 设计者应当减少化工设备及压力管道制造过程中的材料代用现象。

摘要：随着社会的不断发展, 材料代用在化工设备及压力管道的制造过程中经常出现, 尤其在一些小的项目中出现机率会很大, 环保思想的不断深入, 传统的化工设备以及压力管道的使用原材料已经渐渐被新材料所代替, 这使化工设备和压力管道在使用时寿命更长, 更具有使用价值, 但是, 设备材料的代用给施工带来了很多不便, 它的整个风格的改变导致各设备之间不能够相互协调, 不利于化工设备在后期使用中的检修和改造。因此, 材料待用应用在化工材料即压力管道中, 应该结合具体情况以及全方面因素进行综合考虑, 这样才能保证化工设备和压力管道能够安全运行。

关键词：材料代用,化工设备,压力管道