超、高压容器耐压试验残余变形的测量与计算简写版特种设备检验

对超、高压容器耐压试验残余变形的测量和计算

夏锋社

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

《超高压容器安全监察规程》（试行）第39条第4款规定：“当设计有要求时，应测量容器筒体外径的残余变形，其值不应超过0.05mm。”如果残余变形超过0.05mm，超高压容器耐压试验为不合格，这时，则应检查是否存在材料缺陷等因素。由于超高压容器耐压试验残余变形量很小，而目前工程中多采用外径千分尺进行测量，加上测量时环境温度的影响，稍有疏忽，就会产生较大的偏差，影响测量结果的可靠性。本文详细阐述了对超高压容器耐压试验残余变形的测量和数据计算方法，并提出了测量和计算残余变形量应注意的一些问题。

2　测量前的准备

2.1　测点的确定

超高压容器耐压试验残余变形的测量，至少应在筒体的3个垂直于筒体中心轴线的截面上进行（距端部筒体长度处），沿筒体外表面采用圆周长等分的方法，确定每一截面上0°、90°、180°、270°4个测点的中心位置，并使测点对中。对确定的测点按照截面号和方位号及时进行有效的标记。

对定期检验发现有壁厚减薄、内壁腐蚀及有怀疑的部位，应增加测厚截面和测厚点。

2.2　测点的处理

在测量前，应检查各测点的标记是否清晰，其位置是否准确。在第一次测量前，可用砂纸或锉刀对测点进行轻微的处理，以确保测点表面的光滑、洁净，之后每次不得用砂纸或锉刀处理测点表面（可用棉布蘸酒精等进行处理）。处理后的测点应妥善保护，注意防腐蚀，不允许产生磨损、敲击或其他损伤。

2.3　测量用具

测量用具主要包括外径千分尺、半导体点温计、水银温度计。测量前应对测量用具进行检查，测量用具应在检定有效期内，确保测量用具准确可靠，量具的测量面表面洁净。

3　测量步骤

3.1　千分尺零位的测量及零位校正值的计算

测量前，在室温下用标准棒校对千分尺的零位，千分尺在现场至少放置30min，使千分尺温度与现场温度一致。温度稳定后，用标准棒校验千分尺的零位，记下其零位值b₁，用水银温度计测量环境温度，然后进行外径测量。外径测量后，再用标准棒校对千分尺的零位，记下其零位值b₂。

当用千分尺弓身温度修正计算时，测量前后应在接近20℃的环境中，用标准棒对千分尺的零位进行校正；当用标准棒的温度修正计算时，测量前后应在测量现场的环境中，用标准棒对千分尺进行零位校正。

千分尺零位校正值可按下式计算

式中：B为千分尺零位校正值，mm；b₁为测量前千分尺的零位值，mm；b₂为测量后千分尺的零位值，mm。

当b₁－b₂的绝对值大于0.01mm时，应查明原因，如零位已变动或零位测量有误，则本次所测结果无效，应重新进行测量。

3.2　温度的测量

在每次测量前，用水银温度计测量环境温度。

采用千分尺弓身温度作修正计算时，每对测点测量后，应立即测量千分尺的弓身温度及测点附近的器壁温度。采用标准棒温度作修正计算时，每对测点测量前后，应及时进行千分尺的零位校正，并立即测量标准棒温度及测点附近的器壁温度。(www.xing528.com)

用半导体点温计测量容器壁温和千分尺弓身或标准棒的温度。在测量器壁和测量工具的温度时，温度读数精确到0.5℃，小于0.5℃，应进为0.5℃，大于0.5℃应进为1℃。

3.3　容器外径测量

测量由两人进行。1人掌握千分尺尾部，使其中心与测点中心对准，另1人将千分尺头部顶杆与测点中心对准，测量3次，记下读数，此时最好倒换千分尺方向，由另1人再行测量3次，记下读数。

容器外径测量时还应注意以下几点：①测量时容器壁温不宜过高，一般不要超过50℃。特殊情况下，当壁温超过50℃时，为了避免测量工具过分受热，测量动作要迅速。②测量工具的温度应与测量现场的环境温度基本一致，相差较大时，恒温时间一般不少于30min。当环境温度低于30℃时，应减少测量人员手温对测量工具的影响。③测量时，千分尺顶杆与测点中心一定要对准，否则测量会出现较大的偏差。测量时用力不要过大，以免千分尺弓身产生变形，应用棘轮动微分筒，缓慢地使测量面与测点接触。④千分尺读数应精确到0.005 mm，小于0.0025mm可略去，等于或大于0.0025mm应进为0.005mm；小于0.0075mm应退为0.005mm，等于或大于0.007 5mm应进为0.010mm。⑤及时做好每次检查记录。每次测量数值之间的差值最好不要超过0.010mm，若超过0.010mm，则应多测几次，然后取3次合理数据的算术平均值作为该对测点测量数据。

4 测量数据计算

4.1　耐压试验前容器直径测量数据计算

换算到0℃的耐压试验前的容器直径按下式计算

式中：D₁为换算到0℃的耐压试验前的容器直径，mm；D为耐压试验前的容器直径，mm；B为测量前后千分尺的零位校正值，mm；a_v为容器钢材的线膨胀系数，mm/（mm.℃）；a_ck为千分尺弓身（或标准棒）的线膨胀系数，mm/（mm.℃）；t_v为容器的器壁温度，℃；t_ck为千分尺弓身（或标准棒）的温度，℃。

注：超高压容器用钢的线膨胀系数由容器制造厂或钢厂提供（载入质量证明书中）。对千分尺弓（或标准棒），当不知道材料的钢号时，可按低碳铸钢或Q－235钢板，其线膨胀系数可取a_ck＝1.11×10^－6mm/（mm.℃）。

4.2　耐压试验后容器直径测量数据计算

换算到0℃的容器耐压试验后的直径按下式计算

式中：D₂为换算到0℃的容器耐压试验后的直径，mm；D′为耐压试验后的容器直径，mm；其余同（2）。

4.3　计算数据修约

耐压试验前后容器直径测量数据的计算结果应精确到0.005mm。小于0.0025mm可略去，等于或大于0.0025mm应进为0.005mm；小于0.0075mm应退为0.005mm，等于或大于0.0075mm应进为0.010mm。

4.4　耐压试验前后容器外径绝对变形量计算

耐压试验前后容器外径绝对变形量按下式计算：

式中：△D为耐压试验前后容器外径绝对变形量，mm；D₁为换算到0℃的容器耐压试验前的直径，mm；D₂为换算到0℃的容器耐压试验后的直径，mm。

5　结　语

超高压容器耐压试验后残余变形量的确定，从测点确定及处理、测量用具，到外径的测量及计算，每一个环节都必须认真仔细，一丝不苟，严格控制。测量要做到及时测、及时算、及时复测。测量工具和容器本身温度的变化对残余变形量的确定具有一定影响，在测量和计算时必须加以考虑。容器制造厂第一次确定的测点要明确标记，严加保护，其测量的原始直径及变形量应载入质量证明书中，为定期检验时变形量测定提供对照依据。只有这样，才能确保残余变形量测量的有效性和判定结果的可靠性。

参考文献

［1］中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T441－2004火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变监督规程.北京：中国电力出版社，2004

（注：该论文发表于《特种设备安全技术》2005年第6期）