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壓力容器技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢
隨著冶金、機(jī)械加工、焊接和無損檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,在壓力容順技術(shù)也了廣泛應(yīng)用,了壓力容器技術(shù)的進(jìn)步,取得了相應(yīng)的進(jìn)展。世界經(jīng)濟(jì)一體化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展,也了壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)技術(shù)內(nèi)容的發(fā)展。下面簡介近年來在該技術(shù)內(nèi)的技術(shù)狀況和壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢。
(1)標(biāo)準(zhǔn)一體化
隨著經(jīng)濟(jì)一體化的逐步發(fā)展,壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢已經(jīng)越來越明顯。歐洲議會于1997年5月正式批準(zhǔn)了統(tǒng)一的壓力設(shè)備指令(Pressure Equipment Directive),該指令將于1999年11月引入歐盟成員國的法規(guī),于2002年5月在歐盟內(nèi)強(qiáng)制執(zhí)行。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)現(xiàn)正在采取積行動,試圖將歐洲標(biāo)準(zhǔn)上升為標(biāo)準(zhǔn)。美國和日本等一些為了爭奪市場,也在采取積的措施加速標(biāo)準(zhǔn)的制訂。本屆秘書處設(shè)在美國的ISO/TC11已多次召開會議,并已經(jīng)提出了ISO15386鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)草案。其主要內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)的基本要求、質(zhì)量體系的要求、結(jié)構(gòu)性的要求以及各國標(biāo)準(zhǔn)成為標(biāo)準(zhǔn)的注冊認(rèn)可程序等。事實(shí)上該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)壓力設(shè)備的通則,用以壓力設(shè)備的使用,各國標(biāo)準(zhǔn)中可能出現(xiàn)的技術(shù)壁壘,在相互標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)壓力容器產(chǎn)品的自由貿(mào)易。
標(biāo)準(zhǔn)化是不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢,在這種情況下,我國應(yīng)積參與該標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作,及時(shí)了解新的動態(tài),我國標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)對策和方針,提出符合我國實(shí)際情況的提案和建議,否則中國的壓力容器行業(yè)將參于參與競爭。
(2)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用
在信息時(shí)代的,計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)滲透到壓力容器行業(yè)的每一個(gè)。計(jì)算機(jī)軟、硬件的每一個(gè)進(jìn)步都大地影響著壓力容器技術(shù)的進(jìn)展;
·設(shè)計(jì)──傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已逐步向計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)能力的增強(qiáng)、分析手段的提高,使設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就可以預(yù)見到諸如焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、設(shè)備組裝和運(yùn)輸過程中可能會出現(xiàn)的問題,并在設(shè)計(jì)中解決這些問題;
·制造──計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和為現(xiàn)代的CIMS技術(shù)正在逐步改變壓力容器制造廠傳統(tǒng)的工藝卡方式,全過程的計(jì)算機(jī)管理使所有控制點(diǎn)均的控制,大地減少了人為的失誤,產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定;
·檢測──計(jì)算機(jī)射線實(shí)時(shí)成像、超聲掃描模擬成像和多通道聲發(fā)射技術(shù),配以專門研制的專家系統(tǒng),使檢測的結(jié)果加準(zhǔn)確和客觀。
(3)化生產(chǎn)
目前發(fā)達(dá)的壓力容器生產(chǎn)的化程度高,棱標(biāo)準(zhǔn)零部件供應(yīng)和熱處理、無損檢測分包已經(jīng)是壓力容器制造廠普遍采用的市場模式。從而使其產(chǎn)品的生產(chǎn)流程短,設(shè)備,易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理。我國的壓力容器制造廠與的同類廠家相比較,化程度較低,小而全、大而全現(xiàn)象較為普遍,造成設(shè)備利用率低、機(jī)構(gòu)臃腫、生產(chǎn)成本高等一系列問題。目前,在我國壓力容器行業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了化的趨勢,如:的封頭制造廠、管件制造廠、熱處理單位、無損檢測單位等。筆者認(rèn)為這是市場經(jīng)濟(jì)的必然結(jié)果,也是壓力容器制造廠提高競爭力的手段。因此在標(biāo)準(zhǔn)的制訂中充分考慮這種現(xiàn)象,在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中對資格、組成、設(shè)備等各方面進(jìn)行有序的管理,壓力容器行業(yè)的化進(jìn)程。
(4)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展趨勢
①近代分析技術(shù)的體現(xiàn);由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛普及,設(shè)計(jì)者有充分的手段考慮到各種操作工況對結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析,通過應(yīng)力分析來確定壓力容器的結(jié)構(gòu)尺寸,從而實(shí)現(xiàn)意義上的等應(yīng)力設(shè)計(jì),優(yōu)化產(chǎn)品、。因此各國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中均引入了應(yīng)力分析設(shè)計(jì)的概念和實(shí)施的辦法,CODAP標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)力分類的工程處理辦法也規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)中,充分體現(xiàn)了各國對近代分析技術(shù)的應(yīng)用程度和對其發(fā)展的重視。壓力容器的應(yīng)力分析設(shè)計(jì)在我國也已經(jīng)開展,目前已經(jīng)有10余個(gè)設(shè)計(jì)單位和200余位設(shè)計(jì)者分別取得了單位和個(gè)人設(shè)計(jì)資格,其他單位也在申請過程中;
②重視壓力容器生產(chǎn)全過程的質(zhì)量體系作用;隨著ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)的廣泛實(shí)施,壓力容器行業(yè)也越來越重視質(zhì)量體系在壓力容器生產(chǎn)中的作用。逐步在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了有關(guān)對質(zhì)量體系的要求,以求質(zhì)量和降低成本,提高產(chǎn)品的競爭力;
③減少檢測項(xiàng)目:由于設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確度和檢驗(yàn)度的提高、制造工藝的成熟,標(biāo)準(zhǔn)中對傳統(tǒng)的制造過程中的檢驗(yàn)項(xiàng)目要求正在逐步減少。特別是對產(chǎn)品焊接試板的要求,各國都已經(jīng)取消或減少到低??紤]到我國的壓力容器生產(chǎn)和管理現(xiàn)狀,目前尚不具備取消產(chǎn)品焊接試板的條件,但在標(biāo)準(zhǔn)中和《壓力容器技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中均已放寬了該項(xiàng)要求;
④確定許用應(yīng)力系數(shù)的降低:隨著材料質(zhì)量的提高、設(shè)計(jì)方法和檢驗(yàn)手段的以及制造技術(shù)的成熟,為了加地利用材料和降低壓力容器成本,提高本國產(chǎn)品的競爭力,各國都在降低標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的確定許用應(yīng)力的系數(shù)。美國由nb=4.0降到nb=3.5;歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的低系數(shù)為nb=1.875;同時(shí)各國在如疲勞分析和外壓計(jì)算中所取的系數(shù)是否合理;
⑤標(biāo)準(zhǔn)化傾向:壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢使得各國標(biāo)準(zhǔn)必然要增加內(nèi)容,如:取消非技術(shù)壁壘的條款,使用非本國材料的認(rèn)可程序,壓力容器基礎(chǔ)材料和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及法規(guī)的相互協(xié)調(diào),用于化認(rèn)可;對于我國和日本等非英語,需將相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)全部翻譯英語,工作量大。
3 我國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展方向
目前世界各工業(yè)在壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化工投入大量的人力物力,特別是對于本國標(biāo)準(zhǔn)如何溶入標(biāo)準(zhǔn)并使本國的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容成為標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)內(nèi)容。在此情況下,筆者認(rèn)為應(yīng)在如下方面的努力,才能使中國的標(biāo)準(zhǔn)以及壓力容器行業(yè)的技術(shù)和管理水平趕上世界水平:
·盡快改變現(xiàn)有的壓力容器設(shè)計(jì)建造體系,壓力容器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)在制造廠完成,使壓力容器的設(shè)計(jì)、制造地連為整體,在設(shè)計(jì)階段充分考慮制造的要求,明確責(zé)任,質(zhì)量。
·加快壓力容器行業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)程。標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)應(yīng)充分吸取壓力容器行業(yè)在以往化進(jìn)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),綜合分析中國的實(shí)際情況,和鼓勵(lì)化生產(chǎn),已利于全行業(yè)的生產(chǎn)效率的提高和成果的降低,使行業(yè)有競爭性。
·推廣計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,豐富設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)手段,由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐步過渡到以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的分析設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)制造過程的計(jì)算機(jī)管理,向壓力容器的現(xiàn)代化邁進(jìn)。