安全技術——壓力容器設計使用年限2014-03-12

1、壓力容器設計使用年限1） 一般容器、換熱器殼體及管箱：10年；2） 塔類、一般反應器、高壓換熱器、難于更換的元件或容器：1520年；3）球形容器：25年；4）重要的反應容器：30年.具體的設計年限應該用用戶提出，畢竟設備是有他們使用的，然后再根據(jù) 使用年限定設備的腐蝕余量；正常應該是這個流程；但是現(xiàn)在包攬業(yè)務的都是一 些中間商，大家都不知道設計年限，所以這樣把這個任務推給了設計者，所以呢， 腐蝕余量=年腐蝕速率X設計年限；新容規(guī)TSG R0004-2009里注明：壓力容器設計圖紙上應注明設計使用年限，對于這個新要求計算方法。1、所謂設計使用年限，就是指一臺壓力容器在正常的工況下，按均勻腐蝕的速

2、率，計算出設計使用年限。我覺得應該叫理論設計使用年限比較妥當，因為實際的壓力容器使用年限是算不出來的，因為壓力容器工況是在變化的，且存在不可預知。一些不可預知的操作因素也影響了計算結果。 所以我覺得只能當做 均勻的腐蝕速率，這一 理想狀態(tài)”進行設計。2、2方法原則先按照設計壓力、設計溫度等參數(shù)計算出容器的計算厚度，這個厚度是壓 力容器使用年限厚度，我們暫且稱為年限厚度”也就是說一臺壓力容器的壁厚 減薄到 年限厚度”時，我們就認為這臺壓力容器是不能使用了， 也就是說這臺壓 力容器使用年限已到。3、具體計算理論設計使用年限=（名義厚度-年限厚度）/均勻腐蝕速率，均勻腐蝕速率 單位為mm/年，關鍵是

3、這個數(shù)據(jù)是很難確定的，不同的壓力、不同的溫度和不 同介質下這個數(shù)據(jù)如何得到呢？HG20580-1998鋼制化工容器設計基礎規(guī)定 中說也就簡單的羅列了腐蝕速率，如腐蝕速率為0.050.13mm/年算輕微腐蝕。兩臺容器，同介質同壓力，溫度不同，高溫的容器肯定比低溫容器的壽命短。如 何能精確到不同壓力、不同的溫度、不同的介質下腐蝕速率呢？因為腐蝕速率差 0.01的話，計算的壽命差很多的。壓力容器預設運用年限的研討錯誤設計如果設計人員由于受技術條件及觀念等因素的制約，在設計時對 于結構設計不合理會對壓力容器設計使用壽命造成影響。如設備上有大開孔，補強計算采用壓力面積法時，接管與殼體連接內外壁沒有采用圓

4、弧過渡； 如設計低 溫壓力容器時，不采用圓角結構等?？紤]疲勞工況目前，GB150- 1998鋼制壓力容器中沒有提供元件的疲勞 設計方法。因此，當設計溫度在JB4732的溫度限制范圍以內時，可以采用JB4732 中的疲勞分析設計方法進行計算。這種有效次數(shù)是將金屬溫差的波動循環(huán)次數(shù)乘以JB4732表3-4中所列的相應系數(shù)，再將所得次數(shù)相加而得到總次數(shù)；由熱膨脹系數(shù)不同的材料組成的部件 （包括焊縫），當（a1- a2）A T 0.00034時的溫度波動循環(huán)次數(shù)。其中al與 a2是兩種材料的平均膨脹系數(shù)，AT為工作時溫度總波動范圍。計算上述工況的 總循環(huán)次數(shù)。或考慮其它條件包括啟動與停車在內的全范圍壓

5、力循環(huán)的預計（設計）循環(huán)次數(shù)，不超過JB4732附錄C的疲勞曲線中，以設計溫度下材料的設計應力強度 Sm的3倍作為Sa所查得的循環(huán)次數(shù)（Sa為疲勞曲線中對應的應力幅值）；正常工 作時的預計（設計）壓力循環(huán)范圍不超過。（P為設計壓力，Sa是在相應設計疲勞曲線中與規(guī)定的顯著壓力波動動次數(shù) 相對應的縱座標值，Sm是設計溫度下材料的設計應力強度；如果規(guī)定的顯著壓 力波動次數(shù)超過設計疲勞曲線上給出的最大循環(huán)數(shù)，Sa則取對應于曲線上最大循環(huán)次數(shù)的值）；在正常工作及啟動與停車過程中，任何相鄰兩點之間的溫度不 超過（Sa是在規(guī)定的啟動與停車循環(huán)次數(shù)下從所用的設計疲勞曲線上查得的縱 座標值，E是在此兩點平均溫度

6、下的彈性摸量，a為此兩點平均溫度下的瞬時熱 膨脹系數(shù)）；正常工作過程中，任意相鄰兩點間溫度差的波動范圍不超過（Sa是在相應的設計疲勞曲線中與規(guī)定的顯著溫度差波動的總循環(huán)數(shù)相對應的縱座標 值）；對于用彈性摸量腐蝕裕量腐蝕速率熱膨脹系數(shù)不同的材料制成的部件，在 容器正常工作下的溫度波動總代數(shù)值范圍不超過 Sa/ E1a1 E2a2 （Sa是在相 應的設計疲勞曲線中與規(guī)定的顯著溫度波動次數(shù)相對應的數(shù)值。在平均溫度下兩種結構材料的瞬時熱膨脹系數(shù) al和a2,彈性模量為E1與E2。顯著溫度波動是指整個變化范圍超過 S/2 （E1a1 E2a2）的溫度波動）；機械載荷（不包括壓 力，包括管線反力）的波動范

7、圍規(guī)定為由此而引起的應力范圍不超過Sa； （Sa是在相應的設計疲勞曲線中與規(guī)定的顯著載荷波動總次數(shù)相對應的幅值。規(guī)定的總次數(shù)超過106時，則Sa為對應于106循環(huán)次數(shù)的幅值）。計算上述工況總循環(huán)次數(shù)。設計壽命計算將不作疲勞設計所允許的次數(shù) （按 JB4732規(guī)范取1000次）除以通過以上的條作計算出的總循環(huán)次數(shù)， 得出的數(shù)值就 是考慮疲勞作用工況下的設計使用壽命，如下式。設計使用壽命二將分別考慮腐蝕與疲勞工況下計算出的設計使用壽命相比較，小數(shù)者則為該容器的設計使用壽命。計算示例某壓力容器由一個筒體和兩個半球形封頭組成，其材料為16MnR腐蝕裕度為3mm腐蝕速率為0.15mn/年。容器中的自增強

8、接管由0Cr18Ni10構成。容器每年停車維修6次。開啟2小時容 器達到最大壓力2.1MPa,最高溫度204C。啟動中任意兩點間的最大溫差厶T= 121C。在正常操作條件下，兩點間的溫 差AT可以忽略不計。停車時，AT最大值為38C。已知碳鋼的熱膨脹系數(shù)為6.5 X 10- 6in / F,不銹鋼為9.5 X 10- 6in / F.如果不進行疲勞分析設計， 試確定該容器最多能夠安全工作多少年考慮疲勞工況時的設計使用壽命根據(jù) JB4732中3.10.2.1，確定該容器每年 總的循環(huán)次數(shù)a）每年全范圍壓力循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為6次；b）由表可知，在啟動 中，溫差T= 121C時的系數(shù)為4.關閉時溫差為

9、 T= 38C時的系數(shù)為1.因此， 一年內金屬溫差波動的有效循環(huán)次數(shù)為（4+ 1）X 6= 30次。c）在接管連接處，（9.5 X 10-66.5 X 10- 6）X 204的值為 0.00062，因為 該值大于0.00034，所以，每年的有效循環(huán)次數(shù)為6次。綜上所述，該容器每年總的循環(huán)次數(shù)為6+ 30+ 6= 42次。如果不按疲勞分析 進行設計，那么該容器最多可以使用設計使用壽命=23.8年考慮腐蝕工況時的設 計使用壽命腐蝕裕度為3mm腐蝕速率為0.15mm/年，則按腐蝕裕量計算壽命設 計使用壽命=20年結論本設備的設計使用壽命為20年。結束壓力容器的設計使用壽命不一定等于實際使用壽命，它僅僅是設計者根 據(jù)容器預期的使用條件而給出的估計，其作用是提醒使用者，當超過壓力容器的設計使用壽命時應采取必要的措施，如經(jīng)常測量厚度和縮短檢驗周期等。壓力容器的設計使用壽命是一個復雜的問題， 涉及到材料的選用、腐蝕基礎 數(shù)據(jù)的選