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消息来源
https://www.sohu.com/a/527786171_121123902
江苏宜兴一家公司生产销售不符合标准的锅炉压力环，以次充好，结果导致购买了此设备的辽宁朝阳某企业发生爆炸事故，造成两死一伤的悲剧。2022年3月获悉，辽宁朝阳市中院终审判决：宜兴某公司负责人任某因生产销售伪劣产品罪被判刑3年。
宜兴市某冶金设备有限公司法定代表人任某与辽宁朝阳某企业就定作矿热炉压力环进行磋商。双方签订了压力环《承揽（定作）合同》，合同中约定双某锰业向宜兴市某冶金设备有限公司定作波纹管压力环3套，单价为71000元，总价款213000元，材质为1Cr18Ni9Ti。
合同签订后，任某向其材料供货商订购304不锈钢，并加工成压力环。同年8月25日发货给辽宁朝阳某企业，9月6日安装完成，次日焙烧生产。10月1日，矿热炉发生爆炸，致双某锰业推料工人两人死亡，一人重伤，共造成340余万元经济损失。
事故发生后，朝阳县人民政府成立了事故调查组， 查明压力环失效是由于制造压力环的材料304奥氏体不锈钢在使用过程中发生晶间腐蚀而导致的。从化学成分分析结果表明， 送检的压力环材质为304奥氏体不锈钢，此钢中不含有Ti元素，其抗腐蚀能力低于1Cr18Ni9Ti，且化学成分未满足304奥氏体不锈钢的标准要求。
最终，事故调查组作出如下事故调查结论：
1.直接原因：认定压力环发生晶体间腐蚀破坏，直至穿透钢板漏水，水遇炉内熔融金属后发生爆炸，是这起事故的直接原因；
2.主要原因：矿热炉内2#电极把持器上的压力环抗腐蚀性差，是这起事故的主要原因；
3.间接原因：安全规章制度不落实，安全教育培训流于形式，是这起事故的间接原因。
朝阳县法院一审认定， 宜兴市某冶金设备有限公司犯生产、销售伪劣产品罪，判处罚金30万元。任某犯生产、销售伪劣产品罪，判处有期徒刑三年，并处罚金20万元，赔偿朝阳某公司311万余元。
宜兴市某冶金设备有限公司不服上诉。称公司用304板材替换1Cr18Ni9Ti板材的合同及相应事实不成立，304与1Cr18Ni9Ti是不同的牌号，二者不存在高低等级、档次的比较性，宜兴市某冶金设备有限公司交付的压力环不存在以次充好。
宜兴市某冶金设备有限公司交付的压力环是非标准件，不是以不合格产品冒充合格产品。公司采购的304板材符合行业习惯，不具有生产、销售伪劣产品的犯罪故意。
宜兴市某冶金设备有限公司对压力环进行油压、水压等检测合格后才出厂，系合格产品。不构成生产、销售伪劣产品罪。任某则称，其只是公司的员工，不是民事赔偿的主体，不构成生产、销售伪劣产品罪。
朝阳市中院终审维持了刑事部分判决。
经验教训
因为304代用1Cr18Ni9Ti，造成业主公司两死一重伤，制造方公司巨额赔偿合计361万，员工有期徒刑三年，教训不可谓不惨烈。
那么事情究竟是不是不可避免呢？
其实要认真执行规范，完全可以避免。
压力容器中的材料代用中，合规的最重要的一条：
获得设计单位书面批准！
即为固容规TSG 21-2016的2.1.5和4.1.5条：
取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录。
假设宜兴市某冶金设备有限公司提前和辽宁朝阳某企业沟通材料代用的问题，并获得设计单位的书面批准，承担的责任要小很多。而如果信息传递到设计单位，设计单位解释其中原因，驳回代用请求，也能够避免这场事故的发生。
设备公司无知无畏，主观认为：
304与1Cr18Ni9Ti是不同的牌号，二者不存在高低等级、档次的比较性，不存在以次充好。 公司采购的304板材符合行业习惯，不具有生产、销售伪劣产品的犯罪故意。 公司对压力环进行油压、水压等检测合格后才出厂，系合格产品。
价格不相上下所以不存在以次充好，304材料符合行业习惯，水压合格所以产品没有问题，这些主观的认知，没有得到法律的认可，法院最终维持了原判。
对法规的轻视，对材料代用的一系列错误的认知，不严谨的工作作风，导致了这场本可避免灾难。
这也给广大的设计人员，制造公司提供了一个教训，不要以主观判断来行事，应符合规范，符合流程，避免风险。
材料代用的一般性原则
材料代用的一般性原则一般有3条：
1. 合规性原则
合法
材料代用需要符合相应的安全技术法规（固容规）、规范和材料标准要求。当设计文件有规定时，还应符合设计文件的要求。
2. 安全性原则
安全
材料代用不应造成压力容器安全性能的降低。比如承受载荷（包括机械载荷，温度载荷，疲劳，蠕变，失稳等）性能下降，设备材料耐腐蚀性能下降，接头泄露风险提高，或者带来其他影响设备安全性能的缺陷。
3.符合性原则。
好用
材料代用需要符合设计方的基本意图。不能因为材料代用而造成设备使用性能的降低或者影响设备附件的安装，也不要因为代用而造成设计基本原则的改变或者较大的费用差异，引起经济纠纷。
常见的材料代用
材料代用时应考虑容器的使用条件（如设计温度，设计压力，介质特性和操作特点等）、材料的性能（力学性能，工艺性能，化学性能，物理性能），容器的制造工艺以及经济合理性。
常见的材料代用注意事项
1.以低合金代碳素钢
压力容器中的材料在机械性能方面一般优于碳素钢，但是其冷加工性能和可焊性不都优于碳素钢。一般来说，强度级别越高，其冷加工性能与可焊性就越差。所以进行这方面的代用时，应相应调整焊接工艺，热处理工艺。
2.超低碳不锈钢代替普通不锈钢
超低碳不锈钢代替普通不锈钢时，虽然前者的耐腐蚀性能优于后者，但应注意其计算强度应足够，一般碳含量低，许用应力会更低一些。
当温度高于525°C时，钢中含碳量应不小于0.04%（GB/T150.2，第3.3.3条），此时S30408或者S30409的性能比316L的性能更好。
3. 材料与介质相容
材料代用时应注意使用介质特性与材料的相容性。
比如对于湿硫化氢，99%的液氨环境，Q235R材料比Q345R更合适，此时用Q345R代替，更容易出现应力腐蚀。
在某些含氯离子的工况下，奥氏体不锈钢耐腐蚀性能还低于碳素钢。
比如上案件中，介质有晶间腐蚀倾向严重，此时采用304的不锈钢，抗晶间腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti，材料的代用是非常不合适的。为了降低晶间腐蚀，一般采用固溶化处理，降低钢中碳含量，添加稳定碳化物元素Ti和Nb，焊接减小线能量，采用超低碳不锈钢等方法来处理。
比如S31603在硝酸环境中，比S30403更容易腐蚀。
4. 强度保证
材料代替时，应重新核算计算书，需要保证强度性能。以下几个代替案例供参考。
当采用强度高的螺栓代替强度低螺栓材料，增加螺栓数量或由金属垫片代替非金属垫片时，会导致法兰的预紧力上升，如果法兰厚度可能由预紧力决定，可能造成法兰强度不够，需要重新核算法兰强度。
当两者材料许用应力不同时，比如锻件代替板材时，由于锻件一般比同材质的板材的许用应力低，所以一般应该重新核算一下。比如09MnNiDR因为低温性能代替16MnDR时，应考虑到两者许用应力的差异，保证安全性。
膨胀节，换热器的管板，壳程筒体，换热管，挠性管板等与温度相关的设备，材料代用时，应重新核算计算书。
采用分析法计算补强的接管以及按照HG计算的凸缘，以厚代薄，可能会因为刚度的不同，出现为了满足应力协调而出现的应力增量，应重新核算计算书。
以厚代薄应注意许用应力跳档问题，比如16mm的Q345R。
5. 材料代用引起的结构变化
比如下面案例中，15CrMoR比管材15CrMo的许用应力大了很多，代材后筒体的厚度大于与之相连的设备封头的厚度（最大厚度差10mm），代用完成后，未考虑代用后续结构的变化。
比如Q345Rde 塔器的塔釜隔板，本来用的Q345R，结果工厂用了304的材料代替，结果因为热膨胀的不一样，造成筒体破裂。
比如以厚代薄，要注意会引起供货状态，热处理，钢板超声，焊接试板等要求的变化。
比如接管加厚，导致内件/温度计等无法安装，更换更大的补强圈，导致覆盖焊缝等。
总结
材料代用就是设计方案的修改，修改时一定要注意进行重新核算，重新规划。
材料代用在压力容器制造中非常常见，也容易被忽视，制造商一定要严肃对待，出现代用一定要及时沟通，争取设计单位意见后，再做下一步的行动。不要主观认为没有问题，一旦出现问题，不合规的后果非常严重。
设计人员以及工艺制造人员必须全面考虑，与校审人员讨论后，再签署代用意见，因为签署意见要负法律责任。
最后祝压力容器从业人员，平平安安！
往期精彩：
欢迎关注公众号：VCAD001， 一个压力容器人的自我修养。
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发表于 2022-6-7 18:03:31
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