1、水壓試驗(yàn)是否考慮換熱管

按GB/T 150的規(guī)定，水壓試驗(yàn)壓力為1.25P*[σ]/[σ]t，其中許用應(yīng)力比[σ]/[σ]t應(yīng)取[σ]/[ σ]t各組分材料]t之比最小。

一位朋友遇到了換熱器。 在設(shè)計(jì)溫度下不銹鋼熱管怎么換，換熱管的許用應(yīng)力比[σ]/[σ]t=1，其他構(gòu)件的[σ]/[σ]t均大于1。計(jì)算水壓試驗(yàn)壓力時(shí)，應(yīng)使用換熱管的應(yīng)力比？

GB150中列出了很多部件，如氣缸、封頭、噴嘴、設(shè)備法蘭、緊固件等。但不清楚是否考慮換熱管。

那么部件包括換熱管嗎？

很多朋友想都沒(méi)想就回答說(shuō)換熱管是主要受壓元件，當(dāng)然還要考慮換熱管的許用應(yīng)力比。

二、水壓試驗(yàn)的目的

我們先回顧一下水壓試驗(yàn)的目的，參見(jiàn)《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)解釋?zhuān)瑑?nèi)壓容器的水壓試驗(yàn)?zāi)康陌ǎ?/p>

a) 調(diào)查容器的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性（對(duì)于可能因內(nèi)部壓力而局部不穩(wěn)定的部件）：

b) 檢查焊接接頭的密封性；

c) 驗(yàn)證密封結(jié)構(gòu)的密封性能

d) 消除或降低局部不連續(xù)處的焊接殘余應(yīng)力和峰值應(yīng)力；

e) 對(duì)微裂紋產(chǎn)生封閉作用，鈍化微裂紋尖端。

綜上所述，就是要測(cè)試這個(gè)初出茅廬的容器。

通過(guò)增加壓力，模擬驗(yàn)證容器是否能承受操作條件。

既然是測(cè)試，就需要測(cè)試容器最薄弱的部位能否在容器安全的情況下通過(guò)水壓測(cè)試，否則以上五項(xiàng)都達(dá)不到。

水壓試驗(yàn)值應(yīng)盡可能高以確保安全。

3.弱點(diǎn)測(cè)試

在電影《私人定制》中，范偉飾演了一個(gè)必須拒絕誘惑和腐敗的達(dá)官貴人。 私人定制組送范偉紀(jì)念品，想走后門(mén)。

范偉一身正氣，厲聲拒絕，抓起一把土特產(chǎn)花生米，連問(wèn)三問(wèn)：

“你要我做點(diǎn)什么？

你拿這個(gè)來(lái)考驗(yàn)干部？

哪個(gè)干部經(jīng)不起這樣的考驗(yàn)？ “

同樣的道理不銹鋼熱管怎么換，過(guò)低的水壓試驗(yàn)值根本達(dá)不到試驗(yàn)的目的。

你拿這個(gè)壓力測(cè)試容器？ 哪個(gè)容器經(jīng)不起這樣的考驗(yàn)？

如果要測(cè)試，就測(cè)試容器的弱點(diǎn)。

那么對(duì)于換熱器來(lái)說(shuō)，換熱管是不是它的軟肋呢？

是不是和范偉一樣被水壓砸中了？

4.你擊中了我最強(qiáng)的穴位

弱點(diǎn)？

換熱管一般直徑很小，承載能力很高。

以直徑25mm、厚度2mm的不銹鋼換熱管為例，按GB/T 13296-2013第6.5節(jié)規(guī)定：

P=2*2*137/25=21.9MPa。 水壓試驗(yàn)值為20MPa。

對(duì)于一般的換熱器，幾兆帕的水壓試驗(yàn)值對(duì)于換熱管本身來(lái)說(shuō)只是一個(gè)劃痕。

用換熱管的水壓試驗(yàn)壓力對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)幾乎沒(méi)有意義。

換熱管不是弱點(diǎn)，而是最強(qiáng)穴位。

就在張柏芝踢吳鎮(zhèn)宇褲襠的時(shí)候，

結(jié)果，張柏芝摔斷了腿！

因?yàn)樗囂降牟皇撬娜觞c(diǎn)。

而是最強(qiáng)點(diǎn)。

白芷傻眼了，面紗也掩飾不住她的驚慌。

似乎讓被嚇了一跳的設(shè)計(jì)者才意識(shí)到換熱管的強(qiáng)大。

5、試壓壓力不夠

在新版藍(lán)皮書(shū)《壓力容器設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)教程-基礎(chǔ)知識(shí)部分》第4.12節(jié)中，對(duì)許用應(yīng)力比的最小值有說(shuō)明：

該規(guī)定有時(shí)會(huì)導(dǎo)致耐壓測(cè)試不充分。

4.12.3條，介紹比較全面：

很久以前就討論過(guò)螺栓和蠕變條件的水壓測(cè)試太低的問(wèn)題。

文章舉了一個(gè)案例，在蠕變條件下，在設(shè)計(jì)溫度下水壓試驗(yàn)沒(méi)有設(shè)計(jì)壓力苛刻。 水壓測(cè)試沒(méi)用，把60分的及格線(xiàn)拉到36分。

六、他山石的規(guī)范外觀

那么在 ASME 中出現(xiàn)這種情況會(huì)怎樣呢？

在ASME中，一般采用以下三種工況中的任何一種進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

UG-99(b)= 1.30*MAWP* Sa/S

UG-99(b)[35]=1.30*設(shè)計(jì)壓力*Sa/S

UG-99(c)= 1.30 * MAP(NC) – 靜壓頭

很多工程公司在工程規(guī)程中都寫(xiě)了選哪個(gè)，如下圖某業(yè)主給出的工程規(guī)程，水壓試驗(yàn)要按金屬總厚度計(jì)算，即MAP(NC)。

MAP(NC) 通常高于 MAWP。 例如，對(duì)于碳鋼設(shè)備，腐蝕余量為3mm，MAWP為腐蝕后在設(shè)計(jì)溫度下的最大允許壓力。 MAP(NC)為腐蝕前室溫下的最大允許壓力。 可能相差幾兆帕的壓力值，導(dǎo)致水壓試驗(yàn)值會(huì)遠(yuǎn)高于MAWP壓力值。

MAP（NC）的選擇一般要求更高，以達(dá)到測(cè)試新設(shè)備的目的。

他們的設(shè)計(jì)原則是：

在安全條件下（1.3倍設(shè)計(jì)條件或全新設(shè)備），以盡可能高的水壓試驗(yàn)壓力對(duì)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。

ASME的MAWP是計(jì)算出每個(gè)部件的MAWP，然后取所有值中的最小值作為整個(gè)設(shè)備的MAWP。

水壓試驗(yàn)的應(yīng)力比也是所有部件的最小值，但有時(shí)，這兩個(gè)最小值并不指向同一個(gè)部件。

舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子：

例如，對(duì)于圓柱體，其 MAWP 為 1MPa，應(yīng)力比為 1.5。 如果要測(cè)試氣缸，那么液壓測(cè)試就是1.3*1*1.5=1.95MPa。

對(duì)于換熱管，其MAWP為20MPa，應(yīng)力比為1。如果對(duì)換熱管進(jìn)行測(cè)試，水壓測(cè)試值為1.3*20*1=26MPa。

現(xiàn)在兩者都取小值，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的水壓試驗(yàn)為：

1.3*min(1,20)*min(1.5, 1)=1.3MPa。

這時(shí)發(fā)現(xiàn)水壓試驗(yàn)值并沒(méi)有對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試（缸體和換熱管的任何元件），這也是水壓試驗(yàn)值偏低的根本原因。

所有元素的最低 MAWP 和許用應(yīng)力比不是指同一元素。

期待規(guī)范解決這個(gè)問(wèn)題。

往屆亮點(diǎn)：