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压力容器用材料的主要研究成果和技术进步表现

来源:云南坤鼎锅炉 时间:2021-06-17 点击次数:

目前,压力容器用材料的主要研究成果和技术进步表现在以下几个方面:

材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高,极大地提高了材料的纯净度,提高了压力容器用材料的力学性能指标,提高了压力容器的整体安全性。

材料的介质适用性:针对各种腐蚀性介质和操作工况,已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料,使之适合各种应用条件,给设计者以更多选择的空间,为长周期安全生产提供了保证。

材料的应用界限:针对高温蠕变、回火脆化、低温脆断所进行的研究,准确地给出材料的应用范围。

更高强度材料的应用:在设备大型化的要求下,传统的材料已经无法解决诸如3万立方米天然气球罐、钢厂的大型球罐、20万立方米原油储罐以及超高压容器的选材问题。目前σb≥800MPa

高强材料的应用正在引起国内研究人员的广泛关注。

在信息时代的今天,计算机技术应用已经渗透到压力容器行业的每一个领域。计算机软、硬件的每一个进步都极大地影响着压力容器行业的技术进展,其主要表现为:

设计:传统的计算机辅助设计(CAD)已逐步向计算机辅助工程(CAE)的方向发展。随着计算机能力的不断增强和分析手段的日益多样化,设计者在结构设计阶段就可以预见到诸如焊接过程中所产生的残余应力、设备组装和运输过程中可能会出现的碰撞等问题,并在设计阶段消除这些问题,分析设计和结构优化设计已经逐渐为设计者所掌握。

制造:计算机辅助制造(CAM)技术正在逐步改变压力容器制造厂传统的工艺生产方式,质量管理意识和生产方式已经发生了深刻的变革。压力容器全过程的计算机管理使得所有控制点均能得到有效的控制,极大地减少了人为失误,有效地保证了产品质量的稳定,保证了生产周期和生产成本的降低。

焊接:计算机控制的仿形焊机、激光焊机和全位置自动焊机的应用,极大地提高了生产效率和产品质量。

无损检测:计算机射线实时成像、超声扫描模拟成像和多通道声发射等技术的应用,再配以专门研制的专家系统,使检测的结果更加准确和客观。特别是超声扫描模拟成像缺陷探察技术(TOFD)已经成功地用于核设备、加氢

反应器等厚度大于100mm的重型容器。这对提高重型容器的生产效率和减少射线污染起到了积极的作用。我国在煤液化装置反应器的建造中开始应用该技术解决现场进行无损检测的问题。

现代的压力容器结构设计正在逐步摆脱传统观念的束缚,体现真正满足工艺要求的设计理念,追求实效性、安全性和经济性的和谐统一。

结构的合理性设计:标准中对压力容器的具体结构形式不予限制,因此压力容器结构所受的制约较少,给设计者很大的发挥空间,有利于设计出更加合理的结构。另外,分析设计手段的运用和验证性试验的实施为结构的合理性设计提供了必要的保障。例如模块化的设计方法,它是按照压力容器上各个部件功能的不同将完成同一功能的各部件作为一个小的整体来进行研究,像安全防护装置部分,罐体部分等,它不仅使得压力容器的维护更加简便,而且能在很大程度上能够缩短研制周期,加速技术升级。

结构的经济性设计:压力容器的安全性和经济性的和谐统一一直是设计者的追求,应力分析标准就是应此要求而出现的。焊接钢管的使用和特殊结构的应用,在很大程度上是考虑了压力容器结构的经济性。

结构的可靠性设计:传统的安全系数设计法为了“保险”起见,往往将安全系数的取值偏大,使得所设计的压力容器及零件的结构尺寸偏大,不仅浪费材料,而且由于各个零件的寿命和强度难以保证合理的匹配,结果造成最终产品1+1<2的情况。而可靠性设计中将部分参数作为随机变量来处理,对其进行统计并建立统计模型,用概率统计法进行计算,能够全部扫描设计对象,所得结果更符合世界情况。

为了增加本国产品的竞争性,降低安全系数是目前世界各国和地区压力容器标准的普遍倾向,我国也提出了将特定材料按分析设计方法设计的安全系数nb降为2.4的提案。安全系数的降低关系到压力容器标准的基础,对压力容器行业的经济性及安全性影响极大,必须慎之又慎。降低安全系数的前提条件是:

制造经验的积累和制造技术水平的提高。

世界已经进入了经济全球化的发展时期,经济全球化的一个必然趋势是标准的国际化。

美欧等各大经济实体都把争夺标准的主导权作为争夺市场的主要目标,投入了大量的人力物力,在标准技术上推出了新的内容。

标准国际化是标准技术内容与国际标准相容,而不是简单地照搬国际标准的所有内容。对国际标准应进行系统的分析研究,在基本要求上符合国际标准,在特殊问题上突出自己的特有技术和管理方式,最终阶段性地实现标准间的互相认可。

趋同性:信息技术的高速发展,使世界范围内的先进技术迅速普及,围绕技术发展的技术标准也必然为技术的使用者所接受,因此世界范围内的压力容器技术要求正在向统一的方向发展。

相容性:尽管世界上的各国的技术标准的技术内容不完全相同,但各国都把自己的标准与其它标准相容作为目标,以实现标准的互相认可。ASME(日本技术标准)在1999年进行一个研究项目,对PED(欧洲技术标准)进行彻底分析,并将PED的ESR与VIII-1对设计、建造和行政管理的要求进行系统的比较,证明ASME标准增加一些内容以后就可以满足PED的要求。

贸易性:标准是国际贸易规则的组成部分和贸易纠纷仲裁的重要依据,主宰国际标准将有利于获得巨大的市场份额和经济利益实施国际标准化战略的实质是争夺国际市场的控制权。

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