低温压力容器设计中关键问题的探究

单伯超 苗光锋 张同胜

山东联盟特种装备有限公司

低温压力容器设计中关键问题的探究

单伯超 苗光锋 张同胜

山东联盟特种装备有限公司

随着时代的进步和生产生活的需要，低温压力容器的应用必将越来越广泛，由于其工作条件较为苛刻，同时一旦发生意外造成的损失巨大，对低温压力容器设计的研究和探讨具有重大而现实的意义。因此低温压力容器的设计人员应当对于设计中存在的问题有着清晰的了解，从而能够在此基础上通过相应对策的有效提出来促进我国压力容器设计整体水平的有效提升，从而确保工业生产正常运作。基于此本文分析了低温压力容器设计中关键问题。

低温压力容器；设计；问题

1、加强低温压力容器设计研究的意义

伴随着第三次科技浪潮的兴起，全球科技发展迅猛，新材料更是成为当今社会关注的热点。在日常生产生活中，经常用到低温压力容器，如液化天然气的生产及运输、特殊气体及液体的保存等，在石油化工中应用尤为普遍。低温压力容器在使用过程中由于其所处环境温度较低，容器脆性表现明显，再受到撞击或者温度剧烈变化时容易造成容器受损或爆炸，造成严重的生命和经济财产损失。为此对低温压力容器设计进行全方位的探析，对于低温压力容器的生产和使用具有重要的现实意义。

2、低温压力容器设计关键问题研究

2.1 设计温度

众所周知，不同温度条件下，材质具有迥异的物理性能，所以设计温度在低温压力容器设计中具有至关重要的作用。在众多规范中都明确指出，设计温度的确定必须在综合考虑介质温度和环境温度的基础上进行，做到具体问题具体分析。例如在进行液化石油气管道和储存罐的设计时，温度方面要考虑的因素包括:长距离运输中环境温度的变化，昼夜温差对材料强度的影响等。在此基础上进行结构设计、选材及焊接工艺选择等。

2.2 低温压力容器焊接

在进行液化天然气等石油化工类低温压力容器焊接时，应注意以下几点:焊有接管及载荷复杂的附件的容器，需焊后消除应力热处理而不能进行整体热处理时，应考虑焊接部位单独热处理的可能性;附件的连接焊缝不能采用不连续焊或者点焊，而且不应与A、B类焊接接头重合;容器的支腿、鞍座和耳座(球罐除外)宜设置垫板或者连接板，尽量避免直接与容器壳体直接相焊。垫板或者连接板应与本体材料相同。

2.3 没有遵循设计要求

众所周知在低温压力容器的设计过程中应当根据《压力容器》中的有关要求来进行相应的设计工作，这是提升低温压力容器设计质量的基础与前提。但是在低温压力容器的实际设计过程中部分工作人员并没有遵循设计要求，从而导致了其设计缺陷问题不断出现。除此之外，没有遵循设计规则所带来的问题还体现在许多方面，诸如造成低温压力容器脆弱性和的提升和硬度等物理性能的降低，两者相互作用下会导致低温压力容器的韧性受到极大程度的影响，最终使得其无法满足之前的设计要求和设计目标，更遑论正常的日常使用了。

3、低温压力容器设计优化

3.1 材料的合理选择

由于低温压力容器的特殊性，所以在选择材料上有其严格的要求，对低温压力容器在安全要求、使用条件以及用途上进行充分的考虑的条件下，还应考虑到低温压力容器在选材上对设计的温度、壁厚、材料的拉力性、焊接等问题进行充分考虑，这样才能保证在选取材料上的科学性，具体选用材料上主要表现在以下几个方面：一是对低温条件下的用钢进行正火的处理，进而使钢性在转变温度下有所降低；二是在选用低温容器中的受压元件应该选用镇静钢，这样可以使钢材的焊接性与韧性更加的良好；三是选用低合金钢与低温用的碳素钢等各类钢材，这样可以应对V型的冲击试验；四是在使用中应该选用温度在零下100度到零下70度的钢材，这样可以保证钢材硬化处理所需要的强度；五是对于焊接材料的选用尤为关键，应该选用低温韧性强的相近材料，这样可以保证焊接的结实度等。

3.2 低温压力容器的检查与焊接

针对低温压力容器的对接接头中的设计温度应该低于零下40度，接头的厚度应该大于25毫米，并根据“容器”的规定化为第三类低温压力容器，根据介质的毒性、燃、爆等特点，对容器进行百分之百的超声检测，并对超声检测与局部的射线的对接接头，在监测的长度上不少于百分之五十，并且不少于250毫米。对于在低温压力容器在焊接的过程中应该选用较小的焊接线，进行多道焊接，并严格遵守与控制焊接线的能量，确保焊接过程中表面的光滑程度，选用拉力强度大的钢材，这样才能确保在焊接的过程中与低温的条件下不会影响到工业的生产与发展。

3.3 合理控制温度

合理控制温度对于低温压力容器设计问题对策的重要性是不言而喻的。在合理控制温度的过程中设计人员应当确保低温压力容器的设计温度高于-40℃而低于-20℃，因此针对这种容器自身的设计要求设计人员可以选择低碳锰钢材料进行制作。除此之外，在合理控制温度的过程中如果低温压力容器设计温度高于-196℃而低于-40℃，则设计人员可以选择镍钢材料进行容器的制作。即通过合理的进行温度的控制来促进低温压力容器设计稳定性的有效提升。

3.4 优化环境

环境的分析低温压力容器所处的环境将大大影响其性能。例如有些存放地点或者仓库位于地下，其内部较为阴暗潮湿，也更具有腐蚀性，因此我们对于此类环境下的容器，要进行防腐处理。又例如，有些容器需要暴露在阳光之下，甚至是烈日之下，而其内容物性质不稳定，因此容易发生危险，所以我们对此类容器应当适当的加入耐高温设计等。未来低温压力容器的使用将越来越广，其需要适应的环境也越来越多，针对这一情况，我们的容器必须要充分的考虑这些环境因素，最大化的提升其环境适应性，避免因为环境问题使得容器出现安全问题，造成不必要的损失。

总之，目前，低温压力容器设计方面还存在一定的安全隐患，因此无法保证人们的生活、生命和财产，对使用者的安全有着极其严重的影响，对此需要采取有效的措施进行优化，从而确保其能够正常使用，保障人们安全。

[1]孟雅薇，葛志强.关于低温压力容器设计的若干问题的分析[J].科技创新与应用，2012，32:114.

[2]刘英.国内外关于低温压力容器设计理念的比较[J].化学工程与装备，2015，05:187-188.