隔膜气压罐的检验和安全评定.docVIP

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。 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/℃11061.6空气2.512008/816MnR1.2080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。 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 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）筒体上节筒体5.42～5.98下节筒体5.32～5.78封头上封头4.43～5.01下封头4.57～4.94表二：气压罐壁厚测定表 磁粉检测 对该容器进行磁粉检测，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。 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[σ]t为170MPa，工作压力pw为1.20MPa，焊接接头系数φ取0.85， pw=1.20＜0.4[σ]tφ=0.4×170×0.85=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： [σ]t—实际操作温度下圆筒材料的许用应力，MPa Di—圆筒内径，mm φ—焊接系数 δe—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[σ]t为170MPa，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。 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，其最大允许工作压力按下式进行计算： [σ]t—实际操作温度下封头材料的许用应力，MPa Di—封头内径，mm φ—焊接系数 δe—封头的有效厚度，此处为实测厚度，mm K—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=1.25