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[推荐] 变更设计和材料代用

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发表于 2021-2-14 19:23:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

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变更设计和材料代用都是压力容器制造过程对原设计的修改,直接关系到容器的使用、质量与安全,因此,变更设计和材料代用需原设计单位的书面批准。片
变更设计
变更设计是指改变原设计结构或尺寸、技术要求或技术条件等。
造单位在压力容器制造过程中有时很难避免对原设计文件的变更,但变更设计易产生各种风险和存在各种隐患,甚至导致容器失效,如改变结构可能影响容器的安全使用或工艺效果;
改变尺寸可能影响容器的装配或设备的安装;
降低技术要求或技术条件可能影响容器的安全质量,减少使用寿命等。
因此,TSG 21和GB/T 150.4对变更设计作出了如下规定:制造单位需要对原设计文件变更,应当取得原设计单位同意变更的书面批准文件。
与材料代用相比,变更设计涉及面更广,风险和隐患更大,因此一般情况下,除焊接坡口形式外,制造单位任何变更设计,均应取得原设计单位同意和批准。
材料代用
由于备料、材料采购和供应等原因,所需材料并非都能如愿以偿,造成材料代用现象时有发生。
为此,《压力容器安全技术监察规程》(1999版)对“主要受压元件”的材料代用程序进行了规定,并起到了规范材料代用、保证产品质量、推动行业发展等作用,但在实施过程中,因材料代用问题引起了责任不清、代用不当、受压元件代用不规范等现象的发生。

只有设计者最清楚容器存在的风险和失效模式以及由受压元件材料代用产生的后果。
因此,TSG 21和GB/T 150.4对材料代用作出了如下规定:压力容器制造单位对受压元件的材料代用,应当事先取得原设计单位的书面批准。

判断一种材料能否正确有效替代另一种材料,应根据该压力容器产品的设计使用条件、存在的风险以及失效模式,对两种材料的化学成分、力学性能、弯曲性能、可焊性及其他冷热加工性能以及耐蚀性能,进行全面综合的分析比较。

当人们说某种材料优于另一种材料时,实质上是说这种材料的某些性能优于另一种材料,并不意味着这种材料的所有性能都优于另一种材料。

以Q345R与Q245R、Q235系列钢板(也包括相应的钢管及钢锻件)对比为例,前者的力学性能优于后者,但Q245R、Q235系列钢板抵抗液氨应力腐蚀的能力却优于Q345R,这一点已为国内、外试验研究结果及大量使用实例所证实;
再以S30403代用S30408、S31603代用S31608为例,从耐晶间腐蚀角度考虑,一般情况下可以代用,但应注意具体介质(如硝酸)对材料的腐蚀,同时应考虑代用材料在设计温度下的许用应力是否达到原设计要求等。
材料代用时应注意的另一问题是,代用后可能引起制造技术要求的相应改变。
以12Cr2Mo1R代用14Cr1MoR为例,需注意二者A类或者B类焊接接头(如厚度16mm)射线或超声检测比例的变化,同时应考虑焊接材料的变化以及是否需要重新进行焊接工艺评定等;
再以Q345R(δ40mm)代用Q345R(δ38mm)为例,需注意二者A类或者B类焊接接头焊后热处理的变化,同时应考虑不等厚对接、重量增加对支座及基础的影响、对传热效果的影响等
又如,16MnDR代用Q345R(设计温度-20℃,非低温容器,为解决库存)为例,需注意焊接材料与母材的匹配及一致性,同时应考虑是否需要重新进行焊接工艺评定等。
因此,无论是“主要受压元件”还是“受压元件”,以“高”代“低”、以“厚”代“薄”等也不一定安全,应具体问题具体分析。
在材料代用中,还有另外一种情况,鉴于压力容器使用条件的多样性,对于容器元件(包括非受压元件)材料的选择,有时主要是出于耐蚀性能的考虑,在这种情况下,材料代用就更要谨慎,稳妥的办法就是在该容器设计图样的制造技术要求中应明确强调:“本设计中的任何材料代用应事先取得原设计单位的书面批准”,以免造成后患。
曾有事故案例:某装置中冷凝器(DN2100×6000固定管板式换热器),其壳程介质为环氧乙烷,要求避免与铁锈的任何接触,因此壳程受压元件均采用S31803和00Cr18Ni9,非受压元件使用了0Cr18Ni9,容器竣工时发现,拉杆上的螺母被代用为0Cr13,从而导致了对该设备壳体进行拆解、更换螺母等返修事故。

材料代用是变更设计的特殊情况,是造成安全隐患和管理混乱的主要因素,压力容器的设计、制造单位必须充分协商,在考虑各种可能影响容器安全使用因素的情况下,慎重决定材料代用方案。

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发表于 2021-2-14 20:23:19 | 显示全部楼层
现在往往设计单位和压力容器制造厂是一家,虽然设计阶段业主一遍一遍改版,但一旦图纸批准,设计变更还是比较少的。
但材料变更就有猫腻了,特别是管件、法兰盖,如果选用特材,就有偷梁换柱的可能,有些厂家常常干,连监造人员都不易察觉。

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发表于 2021-2-14 20:38:55 | 显示全部楼层
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发表于 2021-2-15 06:50:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 中原人 于 2021-2-15 08:22 编辑

资料共享。这篇文章与压力容器材料代用的那些梗https://bbs.hcbbs.com/thread-3174289-1-1.html综合在一起,效果会更好。

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发表于 2021-2-17 16:58:26 | 显示全部楼层
谢谢分享!按程序办!

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发表于 2021-2-17 19:54:05 | 显示全部楼层
材料代用也需要设计同意的

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