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1、隔膜气压罐的检验与安全评定彭润平（武钢研究院 湖北武汉 430080）摘要： 在对武钢使用的一台隔膜气压罐进行检验过程中，发现该容器在原始资料、几何尺寸、壁厚存在一定的问题，有必要对该类容器进行定期检验，加强管理，并在使用过程中进一步的监控其使用。关键字：隔膜气压罐 检验 棱角度 壁厚 校核武钢供水厂使用的压力容器中有一台隔膜气压罐，该容器为由钢质外壳，橡胶隔膜内胆构成，橡胶隔膜把水室和气室完全隔开，当外界有压力的水充入橡胶隔膜时，密封在罐内的空气被压缩，储存一定的能量，从而保持一定的压力范围。该厂主要用于消防给水系统的补水稳压。按照固定式压力容器安全技术监察规程1.4.1 第四条该容器为只需
2、要满足总则、设计、制造要求的压力容器。但是按照压力容器安全技术监察规程 （99 版）有关解释，该容器可不按照容规第六章规定的内容进行定期检验，但是定期检验仍应进行，且应根据具体情况进行检验和判定，不作统一的规定。1、原始资料审查该容器的原始资料审查情况见表一审查项目产品编号设计压力/MPa介质容积/m3直径/mm壁厚（封头/筒体）/mm材质最高工作压力/ MPa工作温度/1106 1.6 空气 2.5 1200 8/8 16MnR 1.20 80表一：原始资料审查表该容器为首次检验，设计单位为上海工搪化工设备有限公司，由上海金盈压力容器制造有限公司于 2006 年 11 月制造完成。在原始资料
3、审查中发现产品质量证明书中没有竣工图样和产品铭牌的拓印件。2、宏观检查宏观检查发现在该容器的第二节筒体存在“苹果”形状，具体部位见图一，采用如图二的外样板对棱角度（E 值）进行测量，该处的 E 值为 3.0mm， 图一：棱角度测量示意图3、壁厚测定对该容器的壁厚进行测定，测得上节筒体最小壁厚值为 5.42mm，下节筒体最小壁厚为 5.32mm，上封头最小测厚值为 4.43mm，下封头最小测厚值为 4.57mm，具体情况见表二。测厚部位 测厚值（mm）上节筒体 5.425.98筒体下节筒体 5.325.78上封头 4.435.01封头下封头 4.574.94表二：气压罐壁厚测定表4、磁粉检测对该
4、容器进行磁粉检测，检测部位为该容器的 A 类和 B 类焊接接头，所有检测部位均未发现缺陷磁痕显示。5、问题处理5.1、棱角度超标的处理按照 GB150-98钢制压力容器第 10.2.4.2 条，该容器的棱角度不得大于2.8mm。超出了 GB150-98 允许的范围。而按照 压力容器定期检验规则第四十四条第一款该容器棱角度最大允许为 3.8mm，E 值在 压力容器定期检验规则允许范围内。从安全的角度考虑有必要对该处的对接接头进行进一步的检验，对该处对接接头进行射线检测后，未发现裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷，并且该容器不承受疲劳载荷，该容器的安全等级可以定为 3 级或者 4 级。5.2、壁厚不相
5、符的处理该容器设计壁厚与实测壁厚不相符，依据压力容器定期检验规则需要进行强度校核。按照 GB150-98 的内压圆筒和封头对该容器的封头和筒体分别进行强度校核。5.2.1、筒体强度校核常温下 16MnR 的许用应力 t 为 170MPa，工作压力 pw 为 1.20MPa，焊接接头系数 取 0.85， pw=1.200.4 t=0.4 1700.85=57.8通过以上计算可知该圆筒可采用以下公式计算最大允许工作压力 pw： t实际操作温度下圆筒材料的许用应力，MPaDi圆筒内径，mm焊接系数 e圆筒的有效厚度，此处为实测厚度，mm在强度校核时，常温下 16MnR 的许用应力 t 为 170MP
6、a，有效厚度取该容器筒体最小壁厚为 5.32mm，焊缝系数为 0.85，筒体内径为 1200mm，用上式计算可得 pw =1.275MPa。圆筒最大允许工作压力大于最高工作压力，因此该圆筒满足强度要求。）（ e2itwD如继续使用，强度校核时有效厚度为实测最小值减去至下次检验期的腐蚀量。由于设计壁厚与实测壁厚相差很大，无法计算腐蚀速率，腐蚀速率按经验设定为0.05mm/年，至下次检验期为 3 年，这样计算得出有效厚度为 5.17mm，通过上式计算最大允许工作压力 pw =1.240MPa，也大于最高工作压力 1.20MPa，满足强度要求。5.2.2、封头强度校核该封头为椭圆形封头，其最大允许工
7、作压力按下式进行计算： t实际操作温度下封头材料的许用应力，MPaDi封头内径，mm焊接系数 e封头的有效厚度，此处为实测厚度，mmK椭圆形封头形状系数，封头最小测厚值为 4.43mm，封头焊接接头系数取 1.0，通过计算可知该封头为标准椭圆形封头，K 值为 1，其他数值与圆筒一致。代入上式计算出封头最大允许工作压力 pw=1.253MPa ，其值大于容器最高工作压力，强度校核合格。如继续使用，强度校核时有效厚度为实测最小值减去至下次检验期的腐蚀量，计算出有效厚度为 4.28mm。通过计算可知封头最大允许工作压力为 1.211MPa，稍大于最高工作压力，满足强度要求。6、讨论筒体壁厚在 10m
8、m 内，直径为 1200mm，在该筒节纵向对接接头焊接完成以后，进行修圆，使棱角度在标准范围内，在制造工艺上是没有难度的。出现这样的问题，有可能是工艺执行不严，或者其他方面的原因。壁厚不相符经过强度校核后刚刚好在工作压力下工作，排除测厚仪器的误差和测厚部位壁厚差异，实测壁厚与设计壁厚 8mm 还是相差较远，由于没有原始资料中没有竣工图，有可能是发生了制造时发生了改动。7、结论该容器通过射线检测和强度校核后安全状况等级可以定为 3 级，下一检验周期定为 3 年，但是通过对封头的强度校核可知，该容器需要加强监控，建议对类似的压力容器均应进行首次检验，发现的问题及时进行处理，并继续进行定期检验，对检验后没有发现问题的压力容器，可以不再安排定期检验，这样即节省了人力和物力，又保证了压力容器的安全运行和使用。参考文献：TSGR0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程 新华出版社 2009.9JB/T4730-2005 特种设备无损检测 新华出版社 2005.10压力容器安全技术监察规程 （99 版）问题解答 压力容器 2003(5)：1-5e5.02 itwKDp
