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压力容器产品在强度试验中的技术研究

压力容器产品在强度试验中的技术研究

时间:2020-09-24 17:58:13

 摘要:在我国核电压力容器产品中,涉及多种承压部件焊缝强度的试验研究。由于焊缝种类多、强度要求高,缺陷频出,对承压部件损坏极大。通过对产品结构形式、使用情况、现有技术水平等各方面的研究,本装置采用水 / 气泵及相关仪表连接装置形成压力试验管路的形式,完成对压力容器宏观强度及焊缝的密封情况的试验,以确保产品的性能与质量。MwW压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
1  装置用途
水、气压装置是用于产品制造过程中进行压力试验时连接仪表及水泵、气泵等装置,形成压力试验管路。
 
2  现场使用情况展示(如图 1)
装置现场使用情况展示图
3 水、气压试验要求
3.1  水压试验要求
产品进行水压试验时,对装置设计要求如下:
(1)密封性要求。水压试验管路及管路中所有连接位置均具备较高的密封性,在产品水压过程中,不允许出现泄漏的情况。
(2)压力表安装要求。
水压试验时,在同一安装位置至少需要两块压力表且处于竖直状态(0MPa 时指针平行地面)。与此同时,压力表安装位置必须高于产品非常高点。
(3)排气要求。
对于某些受结构影响的产品,比如,产品进水口低于产品自身非常高点,且连接压力表架的产品连接处低于产品自身非常高点,此时,需在水压试验前增设排气装置,一端固定在产品非常高点,另一端导入压力表架管路中,以便将产品所有气体排出。
3.2  气压试验要求
进行气压试验的连接管路应具有较高的密封性,在试验过程中不允许泄漏。压力表连接位置及数量无特殊要求,根据产品实际使用需求设置。
3.3  水、气压安全要求
在进行水压试验或气压试验时,需按照相关规程,如《水压试验专项规程》《气压试验规程》进行操作,同时,操作之前,需检查装置管路的连接情况及密封情况。
 
4  装置设计过程
4.1  设计形式
4.1.1  水压试验管路设计形式
水压试验管路包括:压力表连接装置、打压管路连接装置、排气装置。
(1)压力表连接装置设计形式。压力表连接装置设计结构形式分为两种:直立式、拐弯式。如图 2、3 所示。
 直立式和拐弯式
直立式和拐弯式结构的选取取决于产品水压端盖的位置。压力表连接装置的结构要保证两块压力表呈竖直状态。压力表连接装置包括:压力表连接接头、管路、过渡接头(三通)、水压端盖连接接头。根据压力表接口尺寸设计出与之进行螺纹连接的压力表连接接头,螺纹连接处需缠生料带或麻绳进行密封,压力表与压力表连接接头之间放有紫铜垫片进行密封。压力表接口尺寸大部分情况使用接口尺寸M20×1.5 压力表。
 
(2)打压管路设计结构形式。打压管路连接装置设计结构形式如图 4 所示
打压管路连接装置设计结构形式
打压管路连接装置包括水泵管接头、管路以及与水压端盖连接接头。
 
装置两端均为 M20×1.5 螺纹连接形式分别与水泵接头及水压端盖连接。管路通过利用 0 型橡胶密封圈和组合密封垫圈进行密封,螺纹连接处均需缠生料带或麻绳进行密封,水压端盖上螺纹孔一般尺寸为 M20×1.5。
 
管路中所有焊缝位置的焊角选取,均应确保焊缝有效截面积大于被焊件截面,并对角焊缝进行探伤,I 级合格。另外,针对不用的产品结构,水压试验管路设计可根据产品要求设计成其他形式,如某产品打压管路结构形式如图5 所示。
某产品打压管路结构形式
由于换热管同时需要多根管打水压,装置设计成“一对多”分流器装置,进水口一端与截止阀通过 NPT3/8”螺纹进行连接,另外一侧为多根管接头通过高压软管与换热管紧固。可实现 9 根换热管同时水压,水压压力为 36MPa。
 
(3)排气管路设计结构形式。排气管路连接结构形式如图 6 所示。
排气管路连接结构形式
排气管路主要分为排气管以及与产品连接固定装置。其中,为满足清洁度要求,排气管为不锈钢材质,由于排气管在水压过程中不受压力,其尺寸规格不做要求,满足排气需求即可。排气管一侧与管孔通过膨胀螺栓及相应的卡箍、尼龙绳紧固,另一侧与连接法兰点焊牢固。对于不同产品的结构形式,可根据实际情况设计固定方式。
 
4.1.2  气压试验管路设计形
气压试验管路包括:压力表连接装置、气压管路打压装置设计结构形式如图 7、图 8 所示:气压与水压试验压力管路连接装置不同之处主要体现在以下两方面:
(1)气压试验所用介质常见的有空气、氨气以及惰性气体等,在设计时,应该注意所用介质与材质是否匹配。以氨检漏为例,压力表连接接头与压力表相接处所用垫片为聚四氟乙烯材质,而不能使用紫铜垫片。
(2)在打压泵与产品直接需要增设一个阀门。
气压管路打压装置设计结构形式
4.2  其他设计注意事项
(1)焊接要求。管路中所有焊缝位置的焊角选取,均应确保焊缝有效截面积大于被焊件截面,并对角焊缝进行探伤,I 级合格。
(2)阀门安装要求。为避免因为过多的连接位置造成管路泄漏,在水、气压试验装置中可根据实际情况增设阀门,但对于必须要加阀门的设计情况可在压力表下方及打压装置进口端增设阀门,对阀门的采购需做出特别要求,两端的连接方式、耐压能力密封性要求等。
 
5  设计参考
5.1  蒸发器换热管水压试验
(1)问题描述。在进行换热管水压试验时,管路连接部分在进行 36MPa 水压试验过程中出现泄漏现象。
(2)原因分析。O 型橡胶圈密封效果不佳,机械式密封无法满足水压试验要求。
(3)更改方式。将管接头与装置主体部分进行焊接,由机械式改为焊接式。
 
5.2  氨预热器水压试验
在进行氨预热器管程水压试验前,水压泵通过水泵转换接头与水压端盖直接连接的形式在水压试验升压过程中可能会出现风险,因此,建议在进水管路水泵与产品之间增加一个截止阀用于检测水泵或者产品的漏点。
 
6  结语
综上所述,随着科学水平的不断提高,人们对物质和生活的追求也越来越高,这同时也给生产制造业提出了更高的要求。在制造行业中的压力容器焊缝强度检验技术已经成为未来发展中的主流方向,它在保证产品质量的同时,也节省了生产成本,对产品无损伤,使其更加符合市场发展的趋势,推动制造业的不断发展和进步。

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