1、鋼制固定式壓力容器的母材力學性能試件、焊接工藝評定試件、產品焊接試件的沖擊試驗溫度和合格指標的選擇朱海鷹 辛忠仁 辛忠智（中國化工裝備協會 北京100011）1摘要：鋼制固定式壓力容器的焊接工藝評定試件和產品焊接試件的沖擊試驗溫度和合格指標如何確定，說法不一。筆者根據鋼制固定式壓力容器現行的安全技術規范和標準對此問題進行分析，力求使認識與法規標準一致。關鍵詞：壓力容器 沖擊試驗溫度和合格指標 選擇2鋼制壓力容器的焊接工藝評定試件和產品焊接試件沖擊試驗溫度和合格指標如何確定，眾說紛蕓，說法不一，這是一個值得探討的問題。筆者將以案例的方式，對此問題進行分析，力求使認識與壓力容器的法規標準一致。31

2、、首先應明確鋼制低溫壓力容器的概念按照壓力容器安全技術監察規程（以下簡稱容規）和GB1501998鋼制壓力容器（以下簡稱GB150），鋼制低溫壓力容器指設計溫度低于和等于-20的壓力容器。其設計、制造、檢驗和驗收按照GB150附錄C。對于鋼制低溫壓力容器，其母材力學性能試件（以下簡稱母材試件）、焊接工藝評定試件（以下簡稱焊評試件）和產品焊接試件（以下簡稱產品試件）的沖擊試驗溫度均按設計溫度確定，且均低于或等于-20。4案例1. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用16mm的16MnR做殼體（筒體，封頭）材料，容器的設計溫度為-20，其母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格指標（三個試樣的

3、平均值，以下相同）見表1。5表1 設計溫度-20壓力容器6案例2. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用16mm的15MnNbR做殼體材料，容器的設計溫度為-20，其母材試件，焊評試件，產品試件的沖擊試驗溫度和合格指標見表2。7表2 設計溫度-20的壓力容器8案例3. 有一臺鋼制低溫絕熱壓力容器，設計要求內容器采用12mm的0Cr18Ni9做殼體材料，介質為液氧，設計溫度為-196，其母材試件、焊接試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格指標見表3。9表3 設計溫度-196壓力容器注：對于奧氏體不銹鋼制低溫壓力容器，產品焊接試板可不做低溫沖擊試驗，因奧氏體不銹鋼母材無沖擊要求。10從GB150附錄C和J

4、B4744鋼制壓力容器產品焊接試板的力學性能檢驗第8章可以看出，碳鋼和低合金鋼制低溫壓力容器的焊接工藝評定和產品焊接試件低溫沖擊試驗合格指標與母材抗拉強度下限值b有關，b越高，則合格指標越高。對于奧氏體鋼制低溫壓力容器，焊接工藝評定和產品焊接試件低溫沖擊試驗合格指標均為31J（GB150 C2.1.7 ,C4.3.1）或試樣的側向膨脹量0.38mm(JB4744的8.4)，而與母材標準抗拉強度下限值無關。112、應明確母材力學性能試件、焊接工藝評定試件、產品焊接試件低溫沖擊試驗溫度界限按照容規第78條和GB150的4.2.7條，母材力學性能試件和產品焊接試件的低溫沖擊試驗溫度指低于0的試驗溫度

5、。因此對于容規和GB150管轄范圍內的壓力容器；母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度低于0就叫低溫沖擊試驗，而大于或等于0的都屬于常溫沖擊試驗。按照GB/T229金屬夏比缺口沖擊試驗方法“室溫沖擊試驗應在1035進行，對試驗溫度要求嚴格的試驗應在202進行”。12按照JB4744的8.3條“根據圖樣要求進行常溫或低溫沖擊，其試驗方法按GB/T229有關規定，若低溫沖擊合格，可免做常溫沖擊。”因此設計溫度大于或等于0的壓力容器，焊接試件的沖擊試驗溫度為常溫。做常溫沖擊試驗，試驗溫度一般為1035，當然做0沖擊也是可以的。 13但是，對于設計溫度低于0高于-20 鋼制壓力容器的母材力學性能試

6、件、焊接工藝評定試件和產品焊接試件的沖擊試驗溫度和合格指標應根據其設計溫度、母材鋼號、母材厚度并按照容規78條和GB150 4.2.7確定。14案例4. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用16mm的16MnR做殼體材料，介質為液化石油氣，容器設計溫度為50，其母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格標準見表4。15表4 設計溫度50壓力容器16案例5. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用30mm的16MnR做殼體材料，容器設計溫度為10，其母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格標準見表5。17表5 設計溫度-10壓力容器18案例6. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用30mm的16

7、MnR做殼體材料，容器設計溫度為11，其母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格標準見表6。19表6 設計溫度-11壓力容器20案例7. 有一臺鋼制壓力容器，設計要求采用40mm的16MnR做殼體材料，容器設計溫度為10，其母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度和合格標準見表7。21表7 設計溫度-10壓力容器22從此上案例，可以看出焊接工藝評定試件和產品焊接試件常溫沖擊試驗的合格指標與母材的力學性能指標無關。表8列出了壓力容器常用鋼材常溫沖擊合格指標。23表8 常用鋼材常溫沖擊試驗合格指標243.固定式壓力容器設計載荷條件與焊接工藝評定試件、產品焊接試件沖擊試驗溫度的關系 壓力容

8、器設計是依據設計載荷條件決定，壓力容器設計壓力(P)和設計溫度(t)組成壓力容器的設計載荷條件，而壓力容器的設計載荷條件(P、t)決定了壓力容器材料的選用、強度計算公式的選擇、壓力容器壁厚的確定、耐壓試驗的壓力和氣密性試驗的壓力等；25 同時壓力容器的制造、檢驗和驗收也必須滿足壓力容器設計載荷條件，并按設計載荷條件的要求進行，達到設計載荷條件的要求。因此壓力容器設計載荷條件決定了壓力容器制造、檢驗、驗收的要求。壓力容器的焊接工藝評定試件、產品焊接試件沖擊試驗溫度也必須由壓力容器設計載荷條件(P、t)確定，也就是說必須按照設計溫度(t)來確定 。 264.結語從以上分析可以看出：4.1對于容規和

9、GB150管轄范圍內的壓力容器；母材試件、焊評試件、產品試件的沖擊試驗溫度低于0就叫低溫沖擊試驗，而大于或等于0的都屬于常溫沖擊試驗。274.2鋼制低溫壓力容器的焊接工藝評定試件和產品焊接試件沖擊試驗溫度按設計溫度確定。對于碳鋼和低合金鋼制低溫壓力容器，其焊接工藝評定試件和產品焊接試件的低溫沖擊試驗合格指標與母材標準抗拉強度下限值b有關，b越高，則合格指標越高；對于奧氏體鋼制低溫壓力容器，焊接工藝評定和產品焊接試件低溫沖擊試驗合格指標均為31J（GB150 C2.1.7 ,C4.3.1）或試樣的側向膨脹量0.38mm(JB4744的8.4)，而與母材標準抗拉強度下限值無關。284.3對于設計溫度低于0高于-20 鋼制壓力容器的母材力學性能試件、焊接工藝評定試件和產品焊接試件的沖擊試驗溫度和合格指標與設計溫度、母材牌號、母材厚度有關。4.4對于設計溫度高于及等于0鋼制壓力容器的焊接工藝評定試件和產品焊接試件的沖擊試驗溫度按設計溫度確定，其合格指標與母材的力學性能無關。294.5值得注意的是，壓力容器母材試件的力學性能試驗和焊接試件的焊接接頭力學性能試驗是兩個不可混淆的概念。30母材力學性能試驗的取樣位置、試驗項目、取樣數量、試樣的形式和尺寸、