低溫壓力容器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題

閔勇(南京大化機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)有限公司， 江蘇 南京 210005)

低溫壓力容器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題

閔勇(南京大化機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)有限公司， 江蘇 南京 210005)

在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，低溫壓力容器的選擇和應(yīng)用方面存在著不少的問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重阻礙了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步。在工作中應(yīng)該嚴(yán)格遵守低溫壓力容器的設(shè)計(jì)、焊接機(jī)檢查的規(guī)定，這樣才能確保工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)作。

低溫壓力容器；設(shè)計(jì)溫度；結(jié)構(gòu)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展與革新，在工業(yè)為我國(guó)帶來(lái)發(fā)展優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也面臨著諸多的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，在確定金屬的溫度、選擇低溫壓力容器的材料、設(shè)計(jì)低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)以及在檢查與焊接低溫壓力容器之中存在著不少的問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重阻礙了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步。鋼材在低溫環(huán)境的拉應(yīng)力之下容易發(fā)生脆性的破壞，在選擇鋼材時(shí)應(yīng)該考慮材料自身的拉力強(qiáng)度，如果材料的屈服強(qiáng)度比較弱，則在低溫的容器中容易發(fā)生脆性的破壞，進(jìn)而影響到工業(yè)的生產(chǎn)，對(duì)人們的生命及健康、財(cái)產(chǎn)的安全產(chǎn)生一定的威脅，所以在設(shè)計(jì)低溫壓力容器時(shí)，應(yīng)該按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)與要求，這樣才能使其工作正常運(yùn)行。

1 確定金屬的溫度

低溫壓力容器中最為關(guān)鍵的因素是其設(shè)計(jì)溫度的因素，所以在確定設(shè)計(jì)中的金屬溫度，由于不同的設(shè)計(jì)溫度在選材、設(shè)計(jì)以及在產(chǎn)品的制造的過(guò)程中對(duì)其影響會(huì)有不同，所以需要在實(shí)際的工作中，根據(jù)其設(shè)計(jì)溫度的要素，對(duì)環(huán)境溫度、載荷條件、保溫與保溫以及介質(zhì)的溫度進(jìn)行全方位、多角度的具體分析，在確定金屬的溫度中主要考慮到以下幾方面要素：一是要以物質(zhì)材料的溫度確定金屬的溫度，在低溫壓力容器收到工作介質(zhì)與受壓元件直接接觸時(shí)，這時(shí)環(huán)境與壁體的溫度極為的相似，這時(shí)選取與金屬溫度相似的物質(zhì)材料溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。同時(shí)對(duì)于一些生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)低溫壓力容器的應(yīng)用能力開(kāi)確定金屬的溫度，這樣可以通過(guò)直接的實(shí)際測(cè)試來(lái)取值，對(duì)于廠房?jī)?nèi)與部分的車間處于無(wú)采暖與露天的情況之下放置，進(jìn)而使其在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到氣溫條件的變化對(duì)確定金屬溫度的影響。

2 選擇低溫壓力容器的材料

由于低溫壓力容器的特殊性，所以在選擇材料上有其嚴(yán)格的要求，對(duì)低溫壓力容器在安全要求、使用條件以及用途上進(jìn)行充分的考慮的條件下，還應(yīng)考慮到低溫壓力容器在選材上對(duì)設(shè)計(jì)的溫度、壁厚、材料的拉力性、焊接等問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，這樣才能保證在選取材料上的科學(xué)性，具體選用材料上主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是對(duì)低溫條件下的用鋼進(jìn)行正火的處理，進(jìn)而使鋼性在轉(zhuǎn)變溫度下有所降低；二是在選用低溫容器中的受壓元件應(yīng)該選用鎮(zhèn)靜鋼，這樣可以使鋼材的焊接性與韌性更加的良好；三是選用低合金鋼與低溫用的碳素鋼等各類鋼材，這樣可以應(yīng)對(duì)V型的沖擊試驗(yàn)；四是在使用中應(yīng)該選用溫度在零下100度到零下70度的鋼材，這樣可以保證鋼材硬化處理所需要的強(qiáng)度；五是對(duì)于焊接材料的選用尤為關(guān)鍵，應(yīng)該選用低溫韌性強(qiáng)的相近材料，這樣可以保證焊接的結(jié)實(shí)度等[1]。

3 設(shè)計(jì)低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)中，需要避免尖角與出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象發(fā)生，確保容器結(jié)構(gòu)中的韌性，對(duì)于在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的問(wèn)題要特別的關(guān)注，盡可能地保證低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，盡量減少焊接件在焊接過(guò)程中的受約束程度，盡可能減少各個(gè)截面的溫度梯度，在結(jié)構(gòu)的過(guò)渡機(jī)轉(zhuǎn)彎處避免出現(xiàn)尖角與用力集中的現(xiàn)象發(fā)生，確保每個(gè)容器的元件部位的光滑程度；對(duì)于容器中的鞍座、耳座以及支腿的部位，在焊接的過(guò)程中需要利用連接板與墊板來(lái)避免與容器的外殼直接的進(jìn)行焊接，在焊縫中應(yīng)該采用連續(xù)焊，并且利用厚壁管對(duì)焊縫進(jìn)行合理的布置，這樣可以避免出現(xiàn)交叉的狀況發(fā)生；對(duì)于焊后不能進(jìn)行熱處理的較為復(fù)雜的載荷附件需要進(jìn)行單獨(dú)的處理等[2]。

4 低溫壓力容器的檢查與焊接

針對(duì)低溫壓力容器的對(duì)接接頭中的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)該低于零下40度，接頭的厚度應(yīng)該大于25毫米，并根據(jù)“容器”的規(guī)定化為第三類低溫壓力容器，根據(jù)介質(zhì)的毒性、燃、爆等特點(diǎn)，對(duì)容器進(jìn)行百分之百的超聲檢測(cè)，并對(duì)超聲檢測(cè)與局部的射線的對(duì)接接頭，在監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)度上不少于百分之五十，并且不少于250毫米[3]。對(duì)于在低溫壓力容器在焊接的過(guò)程中應(yīng)該選用較小的焊接線，進(jìn)行多道焊接，并嚴(yán)格遵守與控制焊接線的能量，確保焊接過(guò)程中表面的光滑程度，選用拉力強(qiáng)度大的鋼材，這樣才能確保在焊接的過(guò)程中與低溫的條件下，鋼材的脆斷的破壞，進(jìn)而影響到工業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)分析在確定金屬的溫度、選擇低溫壓力容器的材料、設(shè)計(jì)低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)以及在檢查與焊接低溫壓力容器之中存在著不少的問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重的阻礙了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，在確定低溫設(shè)計(jì)中，并不是全按照低溫的設(shè)計(jì)，應(yīng)該根據(jù)具體情況計(jì)算其拉力的大小，進(jìn)而選用低溫用鋼，這樣才能避免工業(yè)生產(chǎn)的浪費(fèi)，所以一旦確定低溫壓力容器的溫度，則在工作中應(yīng)該嚴(yán)格遵守低溫壓力容器的設(shè)計(jì)、焊接機(jī)檢查的規(guī)定，這樣才能確保工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)作。

[1]魏紅利．低溫壓力容器設(shè)計(jì)探討[J]．科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009，19(24)：147-149．

[2]劉衛(wèi)平，周嵐，徐慶山．低溫壓力容器的設(shè)計(jì)[J]．化學(xué)工程師，2009，19(3)：56-58．

[3]夢(mèng)雅薇，葛志強(qiáng)．關(guān)于低溫壓力容器設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題的分析[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，(32)：169-171．