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1、压力管道元件型式试验简介,江苏省特检院缪春生,压力管道元件型式试验,背景资料：型式试验评价安全性能已经是一种趋势。如飞机、核电站、军用武器、承压设备等。承压设备中ASME、欧盟承压指令（ 97/23 / EC）都有型式试验的规定。但下列是热点问题：型式试验内涵？本质是什么？由此得出必须进行型式试验的产品？抽样问题？特别是小子样问题？型式试验的覆盖范围？,压力管道元件型式试验,我国压力管道元件的制造质量状况。压力管道的事故统计表明：由于压力管道元件制造质量引起的安全事故占27。国家质检总局下达了压力管道元件型式试验方法的研究（KJ200308)。并于2004年5月下达了编制压力管道元件型式试验监
2、督管理规则的安全技术规范工作。主要任务是通过影响产品质量的因素分析，解决：,压力管道元件型式试验,（1）哪些压力管道元件必须进行型式试验？（2）必须进行型式试验的压力管道元件的试验项目有哪些？（3）已经进行型式试验的压力管道元件产品能否覆盖其它产品？其覆盖的范围如何？（4）采用抽样方式进行的型式试验，其试验的置信度如何？（5）单件生产的产品和批量生产的产品，其型式试验方法、抽样等有何差异？,内容目录,一、型式试验的内涵二、必须进行型式试验的产品的确定三、型式试验的覆盖范围的确定四、抽样规则与试验置信度五、典型型式试验项目的试验方法与验收要求六、型式试验的程序七、若干问题的讨论,压力管道元件型式
3、试验简介 一、型式试验的内涵,型式试验（Type-Test或Type- Examination）的内涵在特种设备监察条例条文解释中是这样规定的： 国务院特种设备安全监督管理部门指定的检验检测机构对产品、部件是否满足安全要求而进行的全面技术审查、检验测试，必要时可进行破坏性试验。目的是审查被设计、制造的特种设备是否存在不能满足安全性能的缺陷，验证制造企业生产符合安全性能的产品的能力。,压力管道元件型式试验简介 一、型式试验的内涵,在欧盟97/23/EC指令附录中给定的型式检验（EC type-Examination）的含义是： 指定机构确定和证明有关产品的代表性样品（在欧盟97/23/EC中称之
4、为“型式”）符合其适用条款，指定机构进行或完成有关的检验和必要试验，确定制造商是否对已选择采用的相关标准得到了应用。 我国型式试验的概念类似于型式认可（conformity to type),压力管道元件型式试验简介 一、型式试验的内涵,据此型式试验的内涵体现在以下几方面：（1）型式试验的内容：其试验内容是对压力管道元件的设计和制造进行全面技术审查、检验测试、必要时可进行破坏性试验。（2）型式试验的目的是确定产品是否满足安全要求，验证制造企业生产符合安全性能的产品的能力，但不仅限于产品的安全性能，而是一种全面的技术审查和性能测试。,压力管道元件型式试验简介 一、型式试验的内涵,（3）型式试验的
5、方法或方式有很多种，如进行全面技术审查、检验测试、破坏性试验。（4）型式试验的机构必须被核准或授权。（5）型式试验不是产品的出厂检验，而在于当产品的功能在正常的出厂检验时无法得到验证的情况下的一种试验。因此，型式试验属于产品的可靠性试验。,压力管道元件型式试验简介 一、型式试验的内涵,可靠性试验与出厂检验不同，前者对装置或零部件是否在规定时间内符合一定可靠性指标提供了保证，后者仅是对产品的性能参数测定其是否符合出厂指标，所以两者的目的和要求不同，必须加以区分。由于型式试验的时机是在产品出厂且在使用前，因此，型式试验所反映的是产品的固有可靠性。,压力管道元件型式试验简介 一、型式试验的内涵,（6
6、）压力管道元件的型式试验是为了验证产品的设计、制造是否达到规定的最低的可靠性要求，一般在实验室的条件下进行，所以属于可靠性验证试验（Reliability Compliance Test）中的可靠性鉴定试验（Reliability Qualification Test）。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,1、一般原则： 产品的固有可靠性主要包括产品设计的可靠性RD、制造工艺可靠性RM，产品检验可靠性RT等，即 R = RD RM RT 根据型式试验的内涵，对涉及产品固有可靠性的因素应当规定是否进行型式试验。基于下列原则，确定必须进行型式试验的压力管道元件的产品：,压力管道
7、元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,（1） 压力管道元件的结构复杂，设计计算的模型需要进行设计验证的产品。 如波纹管膨胀节。为了适应工程设计需要大多采用工程近似方法进行设计，如美国膨胀节制造商协会（EJMA）、美国ASME、日本JIS B8277、JIS B2352、GB/T12777等，在这些标准中大多提出了对设计公式进行验证的要求，所以必须进行型式试验。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,（2） 制造工艺对产品性能的影响难以定量描述，需要对其制造工艺进行验证的压力管道元件 如三通。不论液压胀形还是热压成形，三通的外形均靠模具内腔尺寸保证，也就是说可以用模具直接
8、实现三通肩部的转角半径，不同转角半径具有不同肩部壁厚。因此，对于三通的制造工艺必须进行验证，以证明其制造工艺能使三通具有与之相连接的管相同的强度。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,（3）、压力管道元件的主要功能作用不能通过出厂检验确定是否满足要求，必须采用型式试验给予验证的产品。 如GB12243弹簧直接载荷式安全阀中规定（4.1.1条）：新设计的或改变设计的产品，定型时应进行壳体强度、密封性、整定压力、排放压力或超过压力、回座压力或启闭压力差、开启高度、机械特性、排量或排量系数。而出厂检验只进行前3项的试验。 类似产品如埋地保温管、绝缘法兰等。,压力管道元件型式试验简介
9、 二、必须进行型式试验的产品,2、必须进行型式试验的典型压力管道元件的说明 （1）金属管、管件、支承件及其组合装置典型产品的说明 规定下列产品应当进行型式试验： （一）管件（弯头、三通、四通）；(二)直埋式保温管及其管件；(三)真空绝热管及其管件；(四)组合装置或设备（过滤器、阻火器）；(五)绝缘法兰（接头）；(六)弹簧吊架。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,A、关于压力管道用金属管与管件的说明压力管道用金属管由于受力状态简单且其失效模式单一，除非特种设备安全监察机构有要求时，无需进行型式试验。 但是：因为直埋式保温管、真空绝热管绝大部分是与其管件组合出厂，同时，由于其结
10、构设计影响其产品的保温功能和热补偿，而热补偿对管系的应力有影响。因此，直埋式保温管及其管件、真空绝热管及其管件是必须进行型式试验。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,压力管道用管件：在工程上，根据其连接形式分为对焊管件、承插管件和螺纹管件。 由于承插管件的强度裕度较大，螺纹管件大多在压力不高、无腐蚀性、无毒的介质下使用，且其失效主要与其连接接头的可靠性有关，也不作型式试验的要求。 对焊管件中由于异径管（大小头）和管帽的设计计算和制造简单。而弯头、三通、四通的制造工艺需要验证，所以只规定弯头、三通、四通等进行型式试验。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,弯
11、头的制造方法有:热推与冷挤,这两种方法都是利用金属的变形特点来实现的。其变形过程中的物理模型是：,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,典型的热推工艺分为：扩径和弯曲 。 为保证弯头的质量，管坯尺寸与弯头尺寸的配套问题。尤其是弯头的壁厚变化。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,三通的制造工艺：无缝三通的制造目前主要采用无缝钢管进行液压胀形和热压成形这两种成形工艺。 液压胀形是用专用液压机将与三通等直径的管段放入模具中，向管段内注油，通过左右两端模具运动加压而胀出支管。支管的金属是靠管段轴向运动进行补偿得到，又称轴向补偿。 热压成形是将大于三通直径的管段先压扁
12、约至三通直径的高度，局部加热后在模具中挤压出支管而成形。支管的金属是靠管段径向流动进行补偿的，又称径向补偿。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,热冲压的工艺流程是：,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,三通的壁厚与肩部的半径有关、管材的壁厚有关、与液压胀形的压力有关，因此采用不同的工艺可能有不同的结果。 三通壁厚的变化规律复杂，ASME的结果。 实验研究结果： 结论：由于壁厚变化，所以必须进行型式试验。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,B、压力管道用阀门的型式试验产品 (一)用于毒性程度为极度、高度、中度或者可燃流体介质和电站用高温高
13、压的通用阀门 （闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、旋塞阀）；(二)低温阀门（闸阀、截止阀、球阀）；(三)紧急切断阀；(四)调压阀（减压阀、调节阀）； (五)安全阀。 对疏水阀，由于使用工况，不作型式试验的规定。,压力管道元件型式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,C、压力管道用补偿器的型式试验产品 压力管道用补偿器是压力管道的一个薄弱环节，其设计的力学模型中有很多的假设条件，有的假设与实际情况相差甚大；制造较为复杂且对安全性能的影响极大，因此，规定了压力管道用补偿器中应进行型式试验。 规定了几种典型产品的型式试验。(一)波纹管膨胀节；(二)金属软管；(三)套管式补偿器、旋转式补偿器。,压力管道元件型
14、式试验简介 二、必须进行型式试验的产品,D、非金属材料制压力管道元件必须进行型式试验的压力管道用非金属管材、管件和阀门，其典型的产品有： 非金属PE、铝塑复合管、钢骨架PE复合管管材，非金属PE管件（插口管件、电熔承口管件、鞍型旁通），非金属PE阀门,压力管道元件型式试验简介 三、型式试验覆盖范围的确定,压力管道元件种类繁杂、规格众多，对每一品种、每一规格的产品都进行型式试验显然是不可能的，也是不必要的，讨论如何科学合理地开展压力管道的型式试验工作非常重要。 在97/23/EC指令附录中认为：一种“型式”可涵盖几种变形的压力设备，只要它们之间的差别不影响安全等级。但是没有规定其“涵盖”的范围，
15、因此只能作为一种原则，不具有可操作性。,压力管道元件型式试验简介 三、型式试验覆盖范围的确定,1、压力管道元件型式试验的替代原则 压力管道元件型式试验的替代原则是给出其覆盖范围的基础，在本规则中提出的压力管道元件型式试验的替代原则是： 与产品的型式试验具有相同或相近的安全裕度，或具有相同或相近的可靠度，这种安全裕度与压力管道元件的失效模式有关。,压力管道元件型式试验简介 三、型式试验覆盖范围的确定,不能完成规定的功能即为失效，其失效应包括：压力管道元件的工艺过程的功能丧失安全性能不满足要求。工艺过程功能的概念。固有可靠性的概念,压力管道元件型式试验简介三、型式试验覆盖范围的确定,2、压力管道元
16、件型式试验覆盖范围的实施 利用试验单元，限定某些参量。在试验单元内讨论覆盖范围。（1）、试验单元：根据替代原则，首先将具有相同或相近的功能作用，具有相同或相近的设计方法，具有相同或相近的制造方法，具有相同或相近的失效模式，具有相同或相近的结构型式的产品归类，在规则中简称为试验单元；,压力管道元件型式试验简介 三、型式试验覆盖范围的确定,将压力管道元件的过程作用大致划分为五组，： 第一组：压力管道用金属管、管件及其组合装置， 第二组：压力管道用非金属管材、管件和阀门， 第三组：压力管道用金属阀门， 第四组：压力管道用补偿器、波纹管膨胀节、金属 软管等柔性元件， 第五组：压力管道用密封元件。 分别用、表示。,
