淺談鉻鉬鋼在壓力容器中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

陳玉榮 徐子歡

（江陰中南重工有限公司，無錫 江陰 214437 ）

淺談鉻鉬鋼在壓力容器中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

陳玉榮 徐子歡

（江陰中南重工有限公司，無錫 江陰 214437 ）

本文在分析鉻鉬鋼的基本特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)鉻鉬鋼在壓力容器中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并針對(duì)鉻鉬鋼壓力容器設(shè)計(jì)中需注意的問題進(jìn)行探究，以期為鉻鉬鋼壓力容器設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供有效憑據(jù)。

鉻鉬鋼；壓力容器；設(shè)計(jì)

基于壓力容器制作當(dāng)中，鉻鉬鋼是較為常用的一種鋼種。鉻鉬鋼具備兩大顯著特性：其一為耐熱性；其二為抗傾氫腐蝕性。因此，鉻鉬鋼的應(yīng)用價(jià)值頗高。在壓力容器制作過程中，不但需要掌握鉻鉬鋼的應(yīng)用技術(shù)，而且還需注重一些基本設(shè)計(jì)問題。鑒于此，本文對(duì)“鉻鉬鋼在壓力容器中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題”進(jìn)行分析意義重大。

1 鉻鉬鋼在壓力容器中的應(yīng)用分析

1.1 鉻鉬鋼特性

對(duì)于鉻鉬鋼來說，主要具備的特性包括：（1）耐熱性?；阢t鉬鋼中具備Cr、Mo、V等元素，這些元素主要是鉻鉬鋼自身所具備的熱穩(wěn)定性能及強(qiáng)碳化物而有機(jī)產(chǎn)生的，能夠使?jié)B碳體的分解溫度得到有效提升，進(jìn)而使高溫條件下片狀滲碳體的石墨化得到有效避免。并且，基于高溫環(huán)境下，鉻鉬鋼的金相組織具備穩(wěn)定的特性，可避免石墨化傾向的發(fā)生。（2）抗氫腐蝕性。金屬材料在吸收氫的條件下，使自身塑性下降，同時(shí)性能也會(huì)減弱，進(jìn)而使材料的一些用途喪失。在增大壓強(qiáng)的情況下，能夠使氫氣基于鋼材當(dāng)中發(fā)生溶解，但在溫度上升的情況下，便會(huì)使氫氣在鋼中的擴(kuò)散速度加快。所以，在壓強(qiáng)及溫度上升的情況下，鋼材的氫腐蝕速度將變快。鉻鉬鋼的抗氫腐蝕性是非常顯著的，并且其主要起到防止高溫氫腐蝕的作用。

1.2 涉及的應(yīng)用技術(shù)

由于鉻鉬鋼具備顯著的特性，因此在壓力容器中具備很好的應(yīng)用前景。為了使其應(yīng)用效果得到有效保障，在實(shí)際應(yīng)用過程中，還需要注重幾大技術(shù)的合理應(yīng)用，主要包括：（1）熱處理技術(shù)。要想使鉻鉬鋼的鋼材性能得到有效改善，便需要借助熱處理技術(shù)。通過該項(xiàng)技術(shù)，將熱處理的準(zhǔn)則科學(xué)地選擇出來，進(jìn)而認(rèn)真做好熱處理工藝工作。熱處理技術(shù)在Cr-Mo鋼制壓力容器中具備顯著應(yīng)用價(jià)值?；趬毫θ萜髦谱髌陂g，通常需對(duì)焊前預(yù)熱溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)還需對(duì)焊接中層間的溫度進(jìn)行控制。焊接之后，為了使焊接接頭不會(huì)出現(xiàn)開裂狀況，可使用焊后保溫的消氫處理方法以及中間消除應(yīng)力熱處理方法等。（2）射線檢測技術(shù)。針對(duì)A類與B類焊接接頭進(jìn)行熱處理之前，需以JB/T4720《承壓設(shè)備無損檢測》為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而進(jìn)行完全射線檢查，保證檢查后達(dá)到合格級(jí)別II級(jí)［1］。并且，在合格之后，需采取20%超聲檢查技術(shù)進(jìn)行復(fù)查，保證達(dá)到I級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)。（3）無損檢測技術(shù)。應(yīng)用鉻鉬鋼制造的壓力容器在高溫及臨氫條件下使用頻率高，基于高壓力狀態(tài)下，焊接過程容易引發(fā)一些問題，比如有冷裂紋出現(xiàn)等；此外，在焊接后，也可能會(huì)有裂紋問題出現(xiàn)。為此，便有必要針對(duì)制造過程進(jìn)行無損檢測，以此使鉻鉬鋼壓力容器的質(zhì)量得到有效提高。

2 鉻鉬鋼壓力容器設(shè)計(jì)中需注意的問題分析

在上述分析過程中，對(duì)鉻鉬鋼的特性有了一定的了解，同時(shí)了解到在制造鉻鉬鋼壓力容器過程中需采取的一些技術(shù)。除此之外，筆者認(rèn)為，為了使鉻鉬鋼壓力容器設(shè)計(jì)水平得到有效提高，在具體設(shè)計(jì)過程中，還需要充分注意一些問題，主要包括：

2.1 開口及接管設(shè)計(jì)

對(duì)于壓力容器開口，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，一般采取的補(bǔ)強(qiáng)方法包括：其一，合理使用補(bǔ)強(qiáng)板；其二，使用接管與器壁對(duì)接。其中，在補(bǔ)強(qiáng)中使用補(bǔ)強(qiáng)板是最簡單的，但是因鉻鉬具備較大的鋼淬硬傾向，基于補(bǔ)強(qiáng)板和器壁連接的角焊交界位置容易有裂紋問題發(fā)生，并且只有采取磁粉或滲透技術(shù)對(duì)焊縫表面進(jìn)行檢測，內(nèi)部問題卻很難進(jìn)行檢測［2］。所以，對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)方法便不提倡應(yīng)用。一般情況下，如果壓力容器的壓力低、器壁薄、開口直徑小，一般應(yīng)用接管補(bǔ)強(qiáng)方法；如果壓力容器壓力高、器壁厚、開口直徑大，一般應(yīng)用鍛制厚壁管加工，在加工出翻邊之后，形成和器壁對(duì)接的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠?yàn)樯渚€檢測提供便利，從而利于一些缺陷的檢出，最終能夠確保壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 附件連接設(shè)計(jì)

對(duì)于器壁相焊附件來說，通常會(huì)優(yōu)先選擇雙面全焊透結(jié)構(gòu)，并且一般講一面焊完之后，需在另一面講焊根處理，通過磁粉檢測顯示合格之后再對(duì)另一面進(jìn)行焊接，進(jìn)而完成焊縫的超聲檢測。此外，在附件連接過程中，需注意的是，采用貼補(bǔ)強(qiáng)板，基于容器壁將一塊鋼板貼上，并在周邊使用角焊縫連接結(jié)構(gòu)，這種方法是不正確的，將影響附件連接設(shè)計(jì)的質(zhì)量，因此不宜使用。

2.3 保溫支撐設(shè)計(jì)

對(duì)于鉻鉬鋼容器，一般在高溫高壓狀態(tài)使用頻繁，針對(duì)這類壓力容器，為保證不會(huì)出現(xiàn)支撐連接板和器壁角焊連接出現(xiàn)裂紋，在其中應(yīng)用保溫支撐結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵。例如：鼠籠式保溫支撐結(jié)構(gòu)便具備廣泛應(yīng)用價(jià)值，其可以充當(dāng)保溫支撐圈使用，避免壓力容器設(shè)計(jì)裂紋的出現(xiàn)，進(jìn)一步使壓力容器使用的可靠性及安全性得到有效保障。因此，在高溫高壓用鉻鉬鋼容器制造過程中，便需注意其中的保溫支撐設(shè)計(jì)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確保容器的質(zhì)量及安全性。

2.4 裙座與器壁連接設(shè)計(jì)

一般情況下，如果立式容器直徑比較小，偏低，且在質(zhì)量上較輕，通常會(huì)應(yīng)用支耳支撐結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于附加墊板的支耳不可選用，不然將會(huì)出現(xiàn)與補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)同樣的問題。針對(duì)筋板和器壁的焊接來說，需使用的結(jié)構(gòu)為開坡扣全焊透結(jié)構(gòu)。在選擇裙式支座的情況下，需保證聯(lián)接位置的一部分裙座材質(zhì)和殼3 結(jié)語

體保持一致，并且其長度需保證不低于500mm；同時(shí)，對(duì)于和器壁角接或者搭接連接結(jié)構(gòu)，需避免選用，需進(jìn)一步選取對(duì)接結(jié)構(gòu)，從而使層下裂紋的出現(xiàn)得到有效控制，并避免出現(xiàn)不能對(duì)內(nèi)部情況進(jìn)行檢測的問題。此外，如果容器溫度比較高，并且聯(lián)接部的剛性偏大，則需使用熱箱結(jié)構(gòu)，從而使聯(lián)接位置因溫度梯度偏大引發(fā)的溫差應(yīng)力得到有效下降，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

通過本文的探究，認(rèn)識(shí)到鉻鉬鋼具備耐熱性與抗氫腐蝕性，利用鉻鉬鋼制造壓力容器過程中，需應(yīng)用一些基本技術(shù)，主要包括熱處理技術(shù)、射線檢測技術(shù)以及無損檢測技術(shù)等。在合理應(yīng)用這些技術(shù)的條件下，才能夠使制造質(zhì)量得到有效保障。此外，筆者認(rèn)為在鉻鉬鋼壓力容器設(shè)計(jì)中還需要充分注意一些問題，在優(yōu)化開口與接管設(shè)計(jì)、附件連接設(shè)計(jì)、保溫支撐設(shè)計(jì)等的基礎(chǔ)上，才能夠使鉻鉬鋼壓力容器的整體質(zhì)量得到有效提高。

［1］張寶坤.淺談鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計(jì)、制造與檢驗(yàn)［J］.科技信息，2011，17：465-466.

［2］胡艷芳.郁輝.王秀芝.鉻鉬鋼的主要特性與容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造［J］.化學(xué)工程與裝備，2012，05：89-91.

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1003-5168（2015）11-123-02