钢制压力容器设计中的焊接接头系数运用

2018-12-06周炎

商品与质量 2018年43期

周炎

哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司河北秦皇岛 066206

在进行焊接的街头系数的含义的确定的时候，首先要对钢制压力容器进行焊接接头系数的了解。钢制压力容器采用的焊接接头的系数，如同容器设计的压力一样，在进行设计的时候，要将系数进行相应的计算，例如焊接的课题和受压元件的计算厚度公式等，对于焊接的接头系数的要求，需要对接头进行相应的设计，在接头形式和无损检测的长度比例和合格等级前提进行些许应力的设置，对应课题和受压元件材料，在设计的温度下进行相应的应力比值的衡量。最终在设计要求下获得同腔课题的长度比例和合格等级的应力值。

1 焊接接头系数规定

采用焊接的无损监测的方式，对A、B类的接头进行射线或者超声监测，对于C、D结构进行角接结构的设置，根据规则进行强度计算，得到了受压元件的计算数值。用于压力容器的相应的焊接接头系数的选取。在进行压力容器受压元件的设计和计算的时候，将对应的接头进行结构尺寸的考量，满足焊接接头的强度要求的前提下，尽量不使用焊接接头系数。

2 焊接接头系数的规定

焊接接头系数的规定，根据压力容器受压元件的对接接头的焊缝式或者长度比例，进行无损探测的方法，确定焊接的接头系数。对于焊接接头的系数进行选取。首先，根据对接接头的焊缝形式，确定了无缝检测长度，焊接接头系数规定如下，相当于双面焊的全汉对接接头盒，双面横对接接头，采用全部无损检测，取值为1.0，单面焊对接接头，取值为0.9，局部无损检测取值为0.85，局部无损检测取值为0.8，全部无损检测取值为0.9。焊接接头系数按照相应的引用标准进行规定，其他金属材料采用分析法计算，进行采用开口补强的方式，全部射线和超声检测符合下列条件即可按照设定文件规定方法[2]。

3 焊接接头系数运用案例分析

对焊接头分为AB类分类，进行超声检测和全部涉嫌的检测。设计压力大于等于1.6mt，A地采用第三类容器，进行气液组合耐压实验，容器上采用气压只进行设定焊接的接头系数，取一点龙，使用后进行内部检测，容器的素质盛装毒性为高度危害介质和极度危害介质的时候，对于设定温度要进行处理。例如零下40度或者焊接接头厚度大于25毫米的低温容器，应该进行设计。温度值的设计，奥氏体型不锈钢，配套锻件的焊接接头厚度应该大于30毫米，而被套断尽的焊接接头厚度应该大于20毫米。

在封头与筒体计算中，借助接头系数来解释说明焊接接头的质量与无焊缝的原材料质量的接近程度。对焊接接头不做进一步的无损检测的情况下，由于气孔、夹渣和其它缺陷的存在，通常认为焊接接头比母材质量要差，此时导致筒体计算厚度以及焊接量的增加。

在某些设计条件比如致死介质下，规范要求100%RT。但是，当对射线不做要求时，设计人员可以借助增加射线探伤比例来增加接头系数，进而达到降低材料的使用厚度的目的。作为设计人员要通过权衡原材料、焊接费用与探伤检验费用，以此达到经济可行的目的[3]。

无缝封头的接头系数由1.0降低为0.85。这是因为与无缝封头连接的筒体环缝没有按UW-12(d)来检验，上图中的封头焊缝H其实是假想的焊缝。

筒体环向应力主导筒体的计算，因此对纵缝进行Spot RT可以提高接头系数，降低板材计算厚度。

当要求进行Spot RT时，相同类型的焊缝以每50英尺作为检验基础。此时纵缝接头系数由0.7提高到了0.85。

根据UW-12(d)的条款要求，假想的封头焊缝的接头系数保持0.85不变。

RT-3 增加了对容器纵、环缝Spot RT的要求。由于纵缝接头系数控制筒体计算厚度，并且RT-4 Option 1已经增加纵缝接头系数到0.85，因此环缝接头系数不增加。

根据 UW-12(d) 的条款要求，假想的封头焊缝的接头系数保持0.85不变。

RT-4 Option 2 类似于 RT-2，但是利用额外的 Spot RT来提高筒体环缝的接头系数。RT-4 Option 2操作下的成本要高于RT-2，但是两种情况下材料厚度一样—环缝不主导筒体计算厚度。

满足 UW-12(d) 的要求，筒体纵缝和封头假想焊缝的接头系数都为1.0。

在ASME标准中按接头所在位置将焊接接头分为A、B、C、D四类，这与国标的分类一致。焊接接头分类原则如下：

A类：圆筒、锥壳的纵向和螺旋形接头，球壳、成型封头或平板(包括矩形截面容器各侧板)上任意方向的拼接接头，连接球壳和圆筒等壳体的环向接头。

B类：壳体或变径段上的环向接头，连接各成型封头(球壳除外)至壳体的环向接头（根据半顶角α是否小于30°而属对接或角接接头，但都属B类)[4]。

C类：连接法兰、管板或平盖至壳体的接头，连接矩形截面容器各侧板的接头，可以是对接或角接（有一件涉及平板时）(矩形容器各侧板视为壳体)。

D类：连接接管与壳体或矩形截面容器侧板的接头，可以是对接或角接(都是壳体或矩形截面容器

公称厚度超过38mm的所有对接焊缝，按表UW-12中(a)栏(即全部检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝，气压试验容器围绕开孔的全部焊缝，所有连接焊缝(应理解为包括对接和角接)，包括非受压件与受压件的连接焊缝，其角焊缝厚度大于6mm时，其全长应予检测 (当为角焊缝时则为全部磁粉或液体渗透检测)(UW-50)。

抽样射线检测：除UW-11(a)(5)(b)要求者外，按表UW-12中(b)栏(即抽样检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝(每一容器中每15m或其余不足15m者作一处检测)，由AI选定(UW-52)，是有助于焊接质量控制的手段。

不作射线检测：仅按外压设计或按表UW-12中(c)栏(即不作检测)选用焊接接头系数的A类和D类对接焊缝。