压力容器制造对设计的要求

基本要求

设计是制造的基础，在设计阶段就应考虑制造的工艺性、可检测性，也就是说设计者应考虑自己设计的产品能否采用可靠、简便易行、低廉的方法制造出来，从这一角度出发，制造对设计的要求主要有以下几个几方面。





选材方面

选材不仅要考虑材料的力学性能、弯曲性能、耐蚀性能及价格等因素，也要充分考虑可焊性等冷热加工性能。



材料的正确选用是设计者的主要职责，直接关系到制造的难易程度和产品的安全性。如碳素钢和低合金钢随着标准抗拉强度下限值Rm的提高，需提高钢材的韧性及塑性：



用于焊接的碳素钢和低合金钢限制C、S、P含量，压力容器专用碳素钢和低合金钢依标准抗拉强度下限值Rm及是否用于低温容器而进一步限制C、S、P含量。



设计时采用强度级别较高的材料时，还一定要注意有严格可行的技术要求并对制造企业的制造能力、制造经验进行充分考察了解，不能将报价的高低作为唯一的评判标准。



另外，对于钢材，应尽可能选择压力容器专用钢；选用境外牌号的材料、新材料、材料制造单位首次制造的材料，应符合TSG 21的有关规定，便于制造、采购和使用。





技术要求

一般产品的技术要求可写在图样上，称为图样技术要求，对于复杂的重大产品也可另订产品技术条件。设计者制定的技术要求，除应正确、全面、恰当外，还应注重注意以下几方面：



①技术要求一定要完整明确，有要求就一定要有检查的手段和合格指标，例如当要求对压力容器进行泄漏试验时，一定要同时明确泄漏试验的种类、方法标准和允许的泄漏量等，否则泄漏试验要求只能是纸上谈兵。



技术要求的高低和造价密切相关，考虑产品的经济性是设计者的责任，但绝不能因此而盲目降低技术要求，如有的图样将碳素钢或低合金钢制容器的设计温度定为-20℃，其目的可能是想避开价格较高的低温压力容器用钢，这种貌似合法的做法可能带来隐患，因为运行操作中难免会有波动，再加上环境温度的影响，增加了发生低温脆断的危险性。



②焊后热处理、无损检测百分比等，往往与厚度有关，不同材料有不同的厚度界限，俗称门槛值，门槛值上下的技术要求则截然不同。



当设计中的名义厚度接近门槛值时，设计者对所提技术要求一定要格外慎重，因为制造方为满足产品厚度不小于图样标注的最小成形厚度（或名义厚度）并考虑工艺减薄等因素的影响，往往要进行厚度（或第二次厚度）圆整，以确定钢材厚度，即制造方选择的钢材厚度可能要大于名义厚度，且可能达到或超过上述厚度界限的门槛值，而标准（GB/T 150.2及材料标准）中厚度界限的划分是以钢材厚度为基准的。





结构方面

结构设计应与计算并重，结构不仅是计算的基础，也直接影响到制造的质量。在可能的条件下应尽量采用易于制造、易于检测的结构。



以焊接接头型式为例，由于双焊面可在背面挑焊根，和单面焊相比易于保证焊接质量，宜优先选用；单面焊分为带垫板的单面焊和不带垫板的单面焊，不带垫板的单面焊施焊时，底部不易达到金属填满，电流大易焊穿，电流小则可能产生根部未焊透，质量不易保证.



因此，此种结构仅用于接管与管法兰及容器的最后一道环向焊接接头等，标准( GB/T150.1)要求采用相当于双面焊的全焊透对接接头，亦即要求可全焊透的焊接方法，如气体保护焊打底。



又如对重要容器的大口径接管，在条件允许下宜采用整体补强的嵌入式接管，它不仅方便施焊，改善受力状况，而且可以进行射线或超声检测，易于保证焊接接头的质量，但采用此种结构时应注意嵌入式接管与壳体连接侧要有一定的宽度，以利于全部( 100%)射线或超声检测。



设计时，一方面应重视不同结构的选择比较，另一方面对与制造工艺密切相关的结构，设计者可以只提要求而将具体结构的设计交由制造方选择处理，这一点对专业设计单位中对制造工艺不甚熟悉的设计者尤为重要。



现以焊接结构为例，标准( GBIT 150.3)中给出的焊接结构仅是提示性的，制造时可以参照但并非要求强制执行，实际上许多制造企业多年来已各自形成了一套行之有效的常用焊接结构，除非特殊的接头结构要求，设计者没必要硬性规定坡口的型式、尺寸与角度，仅在图样上提出主要要求（如应全焊透或局部焊透）即可。





制造知识

设计人员应该掌握的基本知识有：

(1)对下料成形、焊接、热处理、无损检测、耐压试验等关键制造环节的方法、基本原理、主要质量要求有初步了解，不仅有助于结构设计与技术要求的制定，也可对制造方的生产能力与工艺路线能否保证产品的质量有个正确的判断。



(2)了解产品制造标准中对制造、检验与验收都有哪些方面的要求，在设计工作需要时方便查阅。如果能对提出上述要求的原因有一定的了解，则有助于对制造标准的应用，以做出更经济合理的设计。



(3)了解所设计的产品制造的主要工艺过程以及其中对产品质量产生重大影响的关键工序，以便从产品整体质量出发，全面考虑选材、结构及技术要求。



(4)了解与制造、检验、检测等方面有关的新技术、新工艺，并合理地将其应用到所设计的产品中，推动技术进步。

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