談低溫壓力容器設(shè)計要點(diǎn)與注意事項(xiàng)
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摘要：當(dāng)下，工業(yè)裝置中有關(guān)氣體液化的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用時間有所增加，低溫技術(shù)促進(jìn)了不同種類低溫壓力容器的前進(jìn)和變革。低溫壓力容器的設(shè)計與常溫容器的設(shè)計相比較更加麻煩，故文章主要分析了低溫壓力容器的使用特征和注意要點(diǎn)，并且重點(diǎn)敘述了低溫壓力容器的材料種類、結(jié)構(gòu)設(shè)計及其制造工藝等要點(diǎn)，希望可以更好地推動低溫壓力容器設(shè)計工作的順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：低溫壓力容器設(shè)備；設(shè)計構(gòu)思；綜合論述；注意要點(diǎn)
1確定低溫壓力容器的設(shè)計溫度
設(shè)計溫度在-20℃之下可以對碳素鋼、低合金鋼、雙相不銹鋼以及鐵素體等材料能不能作為低溫容器的重要材料。如果設(shè)計溫度小于-196℃，用來判別奧氏體不銹鋼容器能不能放在低溫容器當(dāng)中。工作人員在具體開展設(shè)計的時候要調(diào)查好容器溫度的影響要素，并且了解容器的使用地點(diǎn)和安裝特點(diǎn)，還包括正常工作環(huán)境下容器殼體的金屬溫度。
2材料種類的選擇要點(diǎn)
由于低溫壓力容器的失效是脆性斷裂造成的，這說明鋼材在低溫狀態(tài)下有較強(qiáng)的脆性，它的韌性也會隨之降低。低溫鋼材在冶煉方法、熱處理以及化學(xué)成分等方面有著不同的要求，所用鋼材具有低溫沖擊的特點(diǎn)，當(dāng)下，我國低溫用鋼根據(jù)使用溫度可以分成類別：首先，設(shè)計溫度低于-20℃但高于-40℃，這種容器主要是16MnDR的鋼材，通常運(yùn)用在容易受到室外環(huán)境和溫度影響的空氣儲罐或者氮?dú)鈨薜?。第二，設(shè)計溫度低于-40℃但高于-196℃，這種容器主要是ni品牌的低溫鋼材，使用這種材料來制作低溫容器；一般來說，設(shè)計溫度為-70℃的09mnnidr可以用于液氨裝置當(dāng)中；08ni3dr還可以用于生產(chǎn)和制造溫度為-100℃的低溫容器設(shè)備。高于-196℃用奧氏體不銹鋼材料，可免做沖擊試驗(yàn)。第三，設(shè)計溫度低于-196℃但是不高于-253℃，這種容器用奧氏體不銹鋼材料，另外，要對這個溫度范圍內(nèi)的奧氏體不銹鋼進(jìn)行相關(guān)的沖擊檢測。
3低溫壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體要素
3.1設(shè)計容器結(jié)構(gòu)的注意事項(xiàng)
首先，設(shè)計人員要保證征結(jié)構(gòu)的簡單，減少不必要的約束，還要防止出現(xiàn)太多的附加應(yīng)力，避免太大的溫度變化，堅持選材一致的原則。第二，設(shè)計人員要盡可能地避免結(jié)構(gòu)形狀的突發(fā)性改變，減小局部的應(yīng)力大型，裂紋主要是局部應(yīng)力較高導(dǎo)致的。第三，接管和殼體連接地帶的角焊縫要合理地運(yùn)用好凹型圓滑裝置，接管的端部內(nèi)壁需要做好圓角處理工作。接管補(bǔ)強(qiáng)要使用整體補(bǔ)強(qiáng)或厚壁管補(bǔ)強(qiáng)的辦法。在使用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)的過程中要結(jié)合全焊透結(jié)構(gòu)，并且使用焊縫圓滑加以過渡。第五，支座與殼體在焊接中要放好相應(yīng)的墊板。3．2設(shè)計密封緊固構(gòu)件低溫壓力容器法需要用到螺柱緊固構(gòu)件，不可以使用傳統(tǒng)的鐵素體商品緊固構(gòu)件，要根據(jù)設(shè)計溫度來選擇相應(yīng)的材料，一般來說設(shè)計溫度在-40℃~-70℃應(yīng)選擇35CrMoA螺柱材料；而設(shè)計溫度在-100℃~-70℃要選擇30CrMoA螺柱材料。還要對硫與磷的化學(xué)成分進(jìn)行限定，做好相應(yīng)的低溫沖擊實(shí)驗(yàn)。
3．3有效設(shè)計密封墊片
密封墊片需要使用聚四氟乙烯或者柔性石墨等材料，它們在低溫狀態(tài)下具有較好的彈塑性能，工作人員在使用溫度小于-40℃的密封墊片時要使用奧氏體不銹鋼材料、銅材料或鋁材料，它們屬于低溫環(huán)境下較少轉(zhuǎn)變特性的金屬材料。
4焊接接頭的設(shè)計與焊材的采用
由于低溫壓力容器設(shè)備在工作的時候要考慮不同焊接接頭的承受重力和性能，那么工作人員要合理地設(shè)計好焊接接頭，低溫壓力容器受壓部件經(jīng)常采用焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，a類焊接接頭應(yīng)使用雙面對接焊或類似雙面焊的全熔透對接焊接接頭，若采用單面焊的對接接頭，工作人員在使用帶墊板的單面焊，那么焊接之后要拆掉墊板。B類焊接接頭的承受軸向應(yīng)力和A類焊接接頭一樣，因結(jié)構(gòu)限制時，可采用不拆墊板的單面對接焊接接頭。C類和D類焊接接頭不管使用什么形式都是截面全焊透結(jié)構(gòu)。除結(jié)構(gòu)要求外，E類焊接接頭應(yīng)避免間斷焊和點(diǎn)焊。焊條選用化學(xué)成分和力學(xué)性能與母材相近的低氫堿性焊條，焊劑選用堿性或中性焊劑，且低溫沖擊值不小于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，還應(yīng)復(fù)驗(yàn)熔敷金屬擴(kuò)散氫含量。不同種類的鋼焊接工藝判定和產(chǎn)品焊接試板也要符合相關(guān)要求：首先，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度不可以比周邊母材中的最小抗拉強(qiáng)度還??；第二，鐵素體側(cè)的熔合線和熱影響區(qū)的沖擊功力與鐵素體鋼的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。第三，工作人員還要對接頭進(jìn)行相應(yīng)的側(cè)彎實(shí)驗(yàn)操作，將彎心直徑設(shè)置在4倍試樣的厚度大小。完成了彎曲實(shí)驗(yàn)操作之后拉伸面上測量裂縫大小不可以大小1.5mm，熔合線處不可以大于3mm的開裂缺陷。（和前面選材有沖突）
5制造檢驗(yàn)的注意事項(xiàng)
低溫壓力容器制造前需對容器用鋼材進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，對于第三類容器和球罐用鋼材應(yīng)進(jìn)行全項(xiàng)目復(fù)驗(yàn)。低溫壓力容器設(shè)備在焊接之前要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來評定焊接工藝的合格與否，低溫容器的焊接處需要掌控好線能量大小，工藝評定范圍之內(nèi)可以使用較小的焊接線能量。焊縫表敏不允許存在咬邊等缺陷。如果低溫容器中存在a類縱向焊接接頭容器，工作人員就要制備好產(chǎn)品焊接部件，產(chǎn)品焊接部件就是在實(shí)際制作的時候讓制作焊工根據(jù)原產(chǎn)品的形狀進(jìn)行操作，確保在相同的焊接工藝與條件下，產(chǎn)品的焊接接頭能夠有效的焊接，不可以出現(xiàn)產(chǎn)品完成后再次補(bǔ)做的現(xiàn)象。低溫壓力容器采用設(shè)計文件規(guī)定的方法進(jìn)行檢測，熱處理等制造數(shù)據(jù)必須有記錄可追溯。
6結(jié)語
總而言之，低溫壓力容器能夠在低溫環(huán)境下科學(xué)地運(yùn)轉(zhuǎn)，對比其他適應(yīng)高溫度環(huán)境的低溫壓力容器，低溫壓力容器會遇到一些意外破損的情況。如果低溫壓力容器出現(xiàn)顯著的缺口或者缺陷，這就表示低溫壓力容器的使用溫度太低，那么低溫壓力容易就很有可能脆斷或者破壞，從而引發(fā)一系列的危險，還會影響施工人員的生命安全，甚至給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重影響。所以工作人員在設(shè)計低溫壓力容器的時候要關(guān)注溫度對低溫壓力容器的影響，進(jìn)而有效地降低低溫壓力容器的潛在安全危險。
參考文獻(xiàn)
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作者：滕雪松 單位：大慶市達(dá)峰石油化工設(shè)計有限公司
