壓寶計劃 : 壓力容器保障計劃

 壓力容器製造目前是以鋼板焊接結合為主，在不同部位及各式端板型式的不同使用的鋼板在結合時會造成厚度不同的情況。另外可能因為材料與製造的成本考量也會造成承壓件的板厚與鄰近的部件使用的板厚不一致的情形。 造成壓力容器承壓件對接焊道鋼板厚度不一致的原因： 立式桶槽高度造成最大使用壓力 MAWP 與下方端板的設計壓力會有落差，使用的端板厚度及殼板厚度有可能由上至下的增加板厚；由於表示 MAWP 的壓力錶安裝於設備的頂端，若設計內容物為液態於底部與頂部會有液壓差的產生，所以在設計設備的板厚時應注意板厚的變化。 使用端板的型式造成的板厚斷差；在同一個設計壓力下，端板的型式所需要的最小計算板厚不同。其板厚計算厚度 10:1 碟型端板 > 2:1 半橢圓端板 > 半球型端板。在設計製造壓力容器時，或許有限高要求，或許採購材料與庫存材料的狀況會造成端板與殼板的板厚的不一致。 設備開孔補強的部件設計與端板或殼板對接時；為補強開孔的位置，其補強厚度將厚於端板或殼板。 市購品與自製品結合的時候；有時市面上有現品可以採購時，其使用的板厚與自製品不一致。 板材對接焊之要求： 不同板厚對接時，厚板減薄至薄板厚度，始可對接焊，其斜率要大於 3:1 。 焊道必需完全滲透。必要時予以開槽焊接。 依照 ASME code 要求，其焊道必需完全滲透，再判定是否符合 UW-35 的要求後再確定其焊道的焊接效率。 需確認母材與焊材使用的成份。並計算碳當量。 在不同板厚的對接焊道，為了避免應力集中於焊道上，將要求厚度較厚的鋼板側去除部份材料與較薄的鋼板對接。例如 10:1 碟形端板使用 10 mm 的鋼板，而殼板使用 8 mm 鋼板，二個部件在對焊時，除了要考慮是否為內部切齊外，還要保留端板直部要切除大於 3:1 斜度的位置；如果設計其端板為內部切齊時，直部與殼板焊道處外側要切除長度 (10 - 8) x 3 = 6 mm 寬度 10 -8 = 2 mm 的斜度，與 8 mm 的殼板對接。 壓力容器設計諮詢  

MDMT 是 根據 ASME 鍋爐和壓力容器規範 進行 壓力容器 工程計算、設計和製造 的設計條件之一 。 每個符合 ASME 規範的壓力容器都有自己的 MDMT，這個溫度印在容器銘牌上。 精確的定義有時可能有點複雜，但簡單來說，MDMT 是用戶根據流體類型和容器將要處理的溫度範圍任意選擇的溫度。 所謂的 任意 MDMT 必須低於或等於 CET（這是一種環境或“過程”屬性，見下文），並且必須高於或等於 MDMT （這是一種材料屬性）。 臨界暴露溫度  (CET)  是容器將要經受的最低預期溫度，考慮到最低 操作溫度 、操作擾動、自動製冷、大氣溫度和任何其他冷卻源。 在某些情況下，它可能是 發生 顯著 應力 的最低溫度， 而不是可能的最低溫度。 MDMT 是根據容器製造材料的冶金和容器部件的厚度允許的最低溫度，即根據 每個溫度和厚度的 低溫脆化 範圍和 夏比衝擊試驗 要求，對於每一個設備的組成部分。      參考文獻 wiki: Minimum design metal temperature  

其實標題的問題的問法有一些可以質疑的地方；應該是問，為什麼壓力容器設計法規上有哪些地方承壓件的焊接效率，在計算強度時其焊接效率不是 100% ？  各部位的焊接效率 以 《壓力容器焊道型式的位置及最大容許焊接效率》 中有提到 ASME Sec.VIII Div.1 Table UW-12 : Maximum Allowable Joint Efficiencies for Welded Joints 有指出除了 Type 1 之 A、B、C 和 D 的焊道做 FULL RT 其焊接效率為 100% ，其他類型的焊道其焊接效率為 90%~45%。目前就超過外徑 600 mm 的殼板來說還容易分辨；然而外徑小於 600 mm 殼板的 A、B 和 C 焊道又使用單向對接焊接就會有判斷上的問題。先下結論，如果母材不使用管材而是使用板捲的話，應該使用 UW-12 Type 3 的規範，無論是否使用 FULL RT 檢查，其焊接效率只有 60%。 什麼時候可以使用 Type 1？ 這裡常遇到的一個癥節點。以上問題如果是使用氬焊打底呢？不是可以當作 Type 1 來看嗎？這裡筆者覺得有可討論的地方。其中 Table UW-12 Type 1 有要求要符合 UW-35 ，請看 《壓力容器縱向焊道和周向焊道要求/焊冠高度限制 》 。而要符合 UW-35 的要求， 各面焊縫加強件的厚度不得超過其規定的數值。 試問在一個量規無法進入的測量的焊道，如何能證明其內側的焊道高度符合 UW-35 的要求？所以在設計壓力容器時，各個焊道的焊接效率的判斷就會是重點。 可以不做非破壞檢測嗎？ 如果非破壞檢測在 Type 3 對於焊接效率無影響時，是否就可以不用作了？這個答案是看 使用者設計需求 及計算 M.D.M.T 的要求。因為在製造廠或許會為了節省成本而不要求作非破壞檢測，然而非破壞檢測的目的不是只有控制焊接效率進而減少母材厚度這一項，另一個目的是確認焊道焊接的工藝。如果內容物洩漏會造成人命和財產的安全，非破壞檢測就會被壓力容器建造法規重點要求。 例子：在 FULL RT 下，承壓件焊道的焊接效率 若有其他焊接效率相關規定的問題？請提出來大家一起研究討論。 壓力容器設計諮詢