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压力容器耐压试验温度
全文链接       2021/6/16  


一般压力容器在制造完成后均进行耐压试验或泄露试验来检验设备的焊接质量和密封面密封性能,保证设备能安全运行。压力试验的温度如何确定,GB/T150-2011和TSG 21-2016中都有明确规定。
GB/T150.1-2011第3.1.8条规定:试验温度指的是进行耐压试验或泄露试验时,容器壳体的金属温度。为防止容器在耐压试验或泄露试验时不致于发生低应力脆性断裂,试验时的容器壳体金属温度应保持在某一规定的温度之上。
GB/T150.4-2011第11.4.9.3条规定:Q345R、Q370R、07MnMoVR制容器液压试验时,液体温度不得低于5℃,其他碳钢和低合金钢制容器进行液压试验时,液体温度不得低于15℃;低温容器液压试验的液体温度应不低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度(取高者)加20℃。如果由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高,则需相应提高试验温度。当有试验数据支持时,可使用较低温度液体进行试验,但试验时应保证试验温度(容器齐逼金属温度)比容器器壁金属无塑性转变温度(NDT)至少高30℃。
TSG 21-2016第3.2.12.2条规定:耐压试验时,试验温度(压力容器器壁金属温度)应当比压力容器器壁金属无塑性转变温度至少高30℃,或者按照产品标准的规定执行,如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高,则需要相应提高试验温度。
从GB/T150.1-2011和TSG 21-2016中都可以看出,压力试验的温度应是容器的金属温度,而GB/T150.4-2011中则指的是压力试验的液体温度。两者要求不一致,那压力试验时的试验温度到底怎么取呢?
1、虽然标准规范中规定压力容器压力试验温度应在NDT加30℃,但这里的NDT所指应当明确,压力容器是大型焊接结构,NDT温度决不能简单地用材料的NDT来取代容器作压力试验的唯一依据,而应将母材和焊缝都做落锤试验,取最薄弱环节的NDT作为压力试验温度的依据。母材和焊缝的NDT温度是有差异的,比如2-1/4Cr-1Mo钢母材的NDT温度为-20℃,而焊缝的NDT温度为-5℃,显然压力试验温度应以焊缝的NDT温度为依据较妥当。
2、在确定压力试验温度时,还需考虑容器在加工过程中材料性能的变化。容器筒体卷制时,冷作变形对NDT温度有一定的影响,比如06MnNb钢经过2%的冷变形后,NDT温度为-30℃,比未经冷变形的母材升高约15℃,而经过3%的冷变形后的NDT温度为-35℃,当经过消除应力热处理后,NDT恢复到未经冷变形的母材数值,因此当容器制成后,不经消除应力热处理时,压力试验温度的确定还要充分考虑冷作变形使NDT上升的情况。
3、在一定厚度范围内,NDT有随板厚上升的趋势。因此在确定具体容器压力试验温度时,要充分考虑这种因素。比如,Q345R钢板经细晶化和正火处理时,不经过另加的低温冲击试验,厚度为10 mm及以下的板材也可用至-28 ℃,至12 mm 者则可用至-21 ℃而不需另加冲击;即使未经细晶化和正火处理,只要在最低设计金属温度下进行冲击试验并满足20 J,不大于35 mm 厚的板材即可用至该最低设计金属温度。而对未经细晶化和正火处理的150 mm 厚材,即使在48 ℃也有可能发生脆断; 经细晶化和正火处理时,在40 ℃也有可能发生脆断。GB /T150.4-2011中则对Q345R 规定液压试验时液体温度不得低于5 ℃,这对厚材而言可能会带来不安全。虽然列有“由于板厚等因素造成材料无塑性转变温度升高,则需相应提高试验温度”的条文,一般不会引起用户关注,且缺乏可操作性。
4.提高容器压力试验的温度固然可以防止试验过程中不必要的脆性破坏事故,但是把试压温度过分提高也会造成不必要的浪费。由于缺陷造成在压力试验中的渗漏以致破裂是难免的。虽然也会造成损失,但由于在压力试验前做了防范,通常损失较小并且可以避免在正常使用中的破坏。
工作温度在常温以上(中温或高温),在正常使用中一般可不用担心冷脆破裂的问题。如果压力试验时温度过低而造成脆性破坏,既不能说明存在缺陷,又不能说哦名容器将遇到这样的工况条件,这种破坏就不是我们压力试验所期待的或认为正常的,应通过控制试压温度来避免这种不必要的损失。
总之,容器的压力试验温度是根据容器金属的壁温来确定的。为避免容器在压力试验中发生脆性破坏,将试验温度控制在容器材质无塑性转变(NDT)温度+30℃以上是合适的,但NDT温度必须要考虑焊接接头的薄弱环节、材料加工后的性能变化和板厚对NDT温度的影响等综合因素来确定。

原作者:yarlon压力容器
来 源:微信公众号
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