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，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？

很多朋友想都沒想就回答說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《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)解釋，內(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，就是要測試這個(gè)初出茅廬的容器。

通過增加壓力，模擬驗(yàn)證容器是否能承受操作條件。

既然是測試，就需要測試容器最薄弱的部位能否在容器安全的情況下通過水壓測試，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。

范偉一身正氣，厲聲拒絕，抓起一把土特產(chǎn)花生米，連問三問：

“你要我做點(diǎn)什么？

你拿這個(gè)來考驗(yàn)干部？

哪個(gè)干部經(jīng)不起這樣的考驗(yàn)？ “

同樣的道理，過低的水壓試驗(yàn)值根本達(dá)不到試驗(yàn)的目的。

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

如果要測試，就測試容器的弱點(diǎn)。

那么對于換熱器來說，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。

對于一般的換熱器，幾兆帕的水壓試驗(yàn)值對于換熱管本身來說只是一個(gè)劃痕。

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

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《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，對許用應(yīng)力比的最小值有說明：

該規(guī)定有時(shí)會(huì)導(dǎo)致耐壓測試不充分。

4.12.3條，介紹比較全面：

很久以前就討論過螺栓和蠕變條件的水壓測試太低的問題。

文章舉了一個(gè)案例，在蠕變條件下不銹鋼換熱管多少，在設(shè)計(jì)溫度下水壓試驗(yàn)沒有設(shè)計(jì)壓力苛刻。 水壓測試沒用，把60分的及格線拉到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)不銹鋼換熱管多少，這兩個(gè)最小值并不指向同一個(gè)部件。

舉個(gè)最簡單的例子：

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

對于換熱管，其MAWP為20MPa，應(yīng)力比為1。如果對換熱管進(jìn)行測試，水壓測試值為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)值并沒有對整個(gè)設(shè)備進(jìn)行測試（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)問題。

往屆亮點(diǎn)：