鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計(jì)、制造與檢驗(yàn)分析

摘 要：本文將詳細(xì)介紹鉻鉬鋼壓力容器的具體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)完成后，工作人員對(duì)其容器的制造提出相應(yīng)的要求，如在熱處理與裂紋敏感度方面，在制造過(guò)程中，還提出開(kāi)展超聲測(cè)試與多樣化檢測(cè)等多種檢驗(yàn)方法，只有有效提升設(shè)備性能，才能在其遇到問(wèn)題時(shí)更好地解決。

關(guān)鍵詞：鉻鉬鋼;壓力容器設(shè)計(jì);制造要求;檢驗(yàn)方法

在實(shí)際應(yīng)用鉻鉬鋼時(shí)，其主要作用在壓力容器中，在化工與煉油行業(yè)中更是使用廣泛。在實(shí)際生活中，鉻鉬鋼多置在重整裝置與加氫裝置內(nèi)部的臨氫設(shè)備內(nèi)，此類(lèi)鋼材的優(yōu)勢(shì)在于溫度強(qiáng)度高與抗氫腐蝕性能強(qiáng)，若該容器屬高壓高溫，其封頭與殼體的首要材料為鉻鉬鋼。

一、鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計(jì)

（一）接管與開(kāi)口

針對(duì)壓力容器的開(kāi)口裝置，其補(bǔ)強(qiáng)方式主要為器壁對(duì)接、接管和補(bǔ)強(qiáng)板等，最為簡(jiǎn)單的方法為補(bǔ)強(qiáng)板，基于鉻鉬鋼的硬度相對(duì)較大，器壁接角與補(bǔ)強(qiáng)板中間的交界處會(huì)產(chǎn)生裂紋，在檢測(cè)過(guò)程中，借助滲透或磁粉法只能查看其焊縫的表面，而無(wú)法檢測(cè)出其內(nèi)部形成缺陷的原因，在使用時(shí)會(huì)為未來(lái)埋下安全隱患，補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)的方式很難廣泛應(yīng)用。若壓力容器的壓力較低，或其開(kāi)口直徑與其器壁的厚度相似，都是又小又薄時(shí)，更好的補(bǔ)強(qiáng)方法為使用接管。

而當(dāng)壓力容器的壓力較高、開(kāi)口直徑大，且器壁較厚時(shí)，其主要采用的是器壁對(duì)接法，在檢測(cè)內(nèi)部缺陷的過(guò)程中可應(yīng)用超聲與射線(xiàn)法，此時(shí)該器具內(nèi)部的殘余應(yīng)力會(huì)與最大應(yīng)力分離開(kāi)，進(jìn)一步降低連接處的應(yīng)力值，減輕應(yīng)力負(fù)擔(dān)，采用此方法會(huì)有效改進(jìn)壓力容器的內(nèi)部缺陷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有力補(bǔ)強(qiáng)。

（二）附件鏈接

壓力容器內(nèi)部含有附件，即非受壓件和受壓件，而相焊的附件若附著在器壁內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)應(yīng)為雙面全焊透，在焊透的過(guò)程中依照順序先焊完一面，并及時(shí)清理另一面，將其焊根清除的同時(shí)，再借助磁粉檢測(cè)，待測(cè)試合格以后再行焊接，并針對(duì)焊縫實(shí)行磁粉或超聲法進(jìn)行檢測(cè)。與補(bǔ)強(qiáng)板的方法相似，工作人員可在容器壁的周?chē)N補(bǔ)鋼板，而不應(yīng)在其周邊應(yīng)用結(jié)構(gòu)上使用角焊縫連接法。

（三）保溫支撐

鉻鉬鋼壓力容器多用在高溫高壓中，若使用方法不當(dāng)，極易產(chǎn)生安全隱患，甚至?xí)绊憠毫θ萜鞯恼Ｊ褂?，如器壁?nèi)部的角焊接若與支撐板進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連接，會(huì)形成較明顯的裂紋。為不影響該器具的應(yīng)用安全，可采用科學(xué)式的保溫支撐結(jié)構(gòu)，其方式主要為鼠籠式，其主要的應(yīng)用原理為在該保溫支撐結(jié)構(gòu)的頂部有一處頸部連接環(huán)，將其下拉后會(huì)產(chǎn)生多條薄鋼帶，在該結(jié)構(gòu)的下端固定好后，再將其平均分成多段后取對(duì)應(yīng)的位置設(shè)立縱向鋼帶與支撐圈，并將其固定，此器件可用作保溫支撐圈，從而對(duì)該結(jié)構(gòu)起到保溫支撐的作用[1]。

二、鉻鉬鋼壓力容器的制造要求

（一）實(shí)行熱處理

在制造鉻鉬鋼壓力容器時(shí)，為保障其鋼材性能，工作人員可對(duì)其使用熱處理，而受熱處理影響最大的鋼材則為Cr-Mo鋼，對(duì)不同的鋼材需選擇對(duì)應(yīng)性強(qiáng)的處理方式，還要設(shè)計(jì)出科學(xué)的熱處理規(guī)范，提升熱處理工藝的應(yīng)用方法。具體來(lái)說(shuō)，在GB150中，對(duì)部分鋼材實(shí)行焊接熱處理以后，需明確其厚度界限，而對(duì)Cr-Mo鋼的厚度規(guī)定則較為模糊。

針對(duì)壓力容器內(nèi)部的Cr-Mo鋼材，在開(kāi)展熱處理前，需實(shí)行正火工序，該工序主要負(fù)責(zé)改善鋼材厚度，進(jìn)行回火熱處理以后，鋼材內(nèi)部的晶粒會(huì)逐步細(xì)化，其塑性配合、強(qiáng)度與組織均處在合理適配的狀態(tài)中，其材料性質(zhì)也會(huì)更為優(yōu)異。在制造壓力容器的進(jìn)程中，需要做到控制預(yù)熱溫度、保持層間溫度不變等，在焊接以后可實(shí)行降低應(yīng)力或消氫熱處理等。為保障焊接接頭的穩(wěn)定，熱處理的方式需多樣化，有效避免其接頭開(kāi)裂，改善器具的綜合性能。

（二）降低裂紋敏感性

在制造鉻鉬鋼壓力容器的過(guò)程中，其焊接接頭若使用不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)冷裂紋缺陷，該缺陷主要影響在其接頭的熱區(qū)中，也會(huì)在焊縫金屬中產(chǎn)生。通常來(lái)講，引發(fā)裂紋的原因較多，比如，當(dāng)冷裂紋的淬硬組織較敏感時(shí)，或裂縫金屬中的含氫量較高，甚至拘束應(yīng)力也會(huì)提升裂紋的敏感度。裂紋與氫擴(kuò)散的關(guān)系較大，由于其帶有延遲屬性，在焊接后才會(huì)產(chǎn)生，且時(shí)間并不確定，因而氫裂紋會(huì)對(duì)壓力容器的性能產(chǎn)生極大影響。對(duì)于裂紋敏感度的防治方法，一方面，工作人員需降低熱影響區(qū)的氫含量，以防止其形成擴(kuò)散，在開(kāi)展工作時(shí)還需使用低氫焊條，并以此為基礎(chǔ)遵照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行保存與烘烤。另一方面，在進(jìn)行焊接時(shí)需嚴(yán)格遵守焊接順序，即預(yù)熱、保證層間內(nèi)溫度、消除應(yīng)力或焊后消氫等，在設(shè)計(jì)壓力容器結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)降低拘束度，從而使接頭接頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更為合理[2]。

三、制造時(shí)鉻鉬鋼壓力容器的檢驗(yàn)方法

（一）超聲檢測(cè)

鉻鉬鋼壓力容器在制造的過(guò)程中，針對(duì)其內(nèi)部的厚壁反應(yīng)器中的原材料，應(yīng)嚴(yán)格實(shí)施超聲測(cè)試，在完成其焊接接頭的測(cè)試后，對(duì)其焊接接頭實(shí)行應(yīng)力消除的熱處理，待水壓測(cè)試與焊后熱處理完成后再實(shí)行超聲測(cè)試。相較于射線(xiàn)檢測(cè)，超聲測(cè)試可及時(shí)檢驗(yàn)出裂紋缺陷，根據(jù)相關(guān)規(guī)定Cr-Mo鋼材在開(kāi)展焊接接頭時(shí)，需設(shè)置超聲檢測(cè)或射線(xiàn)測(cè)驗(yàn)，若某材料出現(xiàn)裂紋傾向，應(yīng)在實(shí)行熱處理以后再度開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)。如果壓力容器的合金鋼金屬含量較低，開(kāi)展耐壓試驗(yàn)以后，針對(duì)其焊接接頭，仍需實(shí)行無(wú)損檢測(cè)。

（二）多樣化測(cè)試

基于鉻鉬鋼壓力容器的自身屬性，其工作狀態(tài)在高壓、臨氫、高溫中，在制造其器具時(shí)，焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生冷裂紋缺陷，甚至在整個(gè)焊接或熱處理過(guò)程中都會(huì)形成潛在裂紋，因而在制造此類(lèi)器具時(shí)，工作人員需對(duì)其進(jìn)行多樣化測(cè)試，如射線(xiàn)、磁粉、滲透與硬度等測(cè)試，進(jìn)而有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

例如，某企業(yè)在制造壓力器具的過(guò)程中，為避免其產(chǎn)生裂紋，對(duì)其實(shí)行磁粉檢測(cè)，在焊接以前，對(duì)于焊接接頭的兩側(cè)與焊縫坡口，在對(duì)其實(shí)行水壓試驗(yàn)和熱處理以后，及時(shí)清理其焊縫根部，并針對(duì)缺陷實(shí)行重修，其容器表面在連接附件以后，實(shí)行磁粉檢測(cè)，在保障無(wú)裂紋的情況下，再開(kāi)展下道工序，有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

四、總結(jié)

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)已開(kāi)發(fā)或改進(jìn)了多種類(lèi)型或材質(zhì)的鋼材，并將已有的鋼材質(zhì)，作用到各類(lèi)加氫反應(yīng)器中。專(zhuān)業(yè)人員為保障反應(yīng)器的使用安全，經(jīng)過(guò)相關(guān)制造與檢驗(yàn)，制定出了相應(yīng)的材料使用標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)提升鋼的綜合性能與純凈度，增強(qiáng)壓力容器的應(yīng)用安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]李利嬌.鉻鉬鋼制壓力容器設(shè)計(jì)、制造需要注意的問(wèn)題[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018，44（06）：170+178.

[2]高寧寧.化工鉻鉬鋼設(shè)備設(shè)計(jì)及制造檢測(cè)問(wèn)題淺析[J].民營(yíng)科技，2017（02）：12.

作者簡(jiǎn)介：

張慶超（1987—），男，漢族，天津，本科，初級(jí)助理工程師，主要研究壓力容器方向。