海上气田高压低温压力容器设计及材质选择

于邦廷

(中海油研究总院有限责任公司 工程研究设计院，北京 100028)

0 引 言

海上气田开发的天然气需脱水后增压外输，天然气在脱水和烃露点控制流程中的操作压力高，且部分压力容器设计温度(-70～-50 ℃)低，在某些高压低温工况下需求的低温板材厚度超过国标推荐的使用范围，使低温压力容器在材质选择和加工制造上面临挑战。造成该问题的主要原因是较高的设计压力与低温工况同时出现，导致低温板材的设计板厚过大。同时由于常用的低温材质具有韧性-脆性转变温度，低温压力容器还易出现脆性断裂等严重后果。

为使压力容器安全可靠，在设计中需关注低温压力容器的工艺设计，尤其需注意低温材质的脆性断裂，避免低温材质在低于其韧性-脆性转变温度工况下的使用。针对海上平台低温压力容器的应用特点，结合目前国内低温板材的加工制造工艺和压力容器制造水平，分析高压低温压力容器材质的选用过程，提出适用于高压低温工况的压力容器材质选择方法。

1 低温压力容器脆性断裂

根据国内压力容器规范GB/T 150定义，将≤-20 ℃作为低温界限，设计温度在-20 ℃以下的压力容器称为低温压力容器[1]。低温压力容器常选用低温钢作为加工制造材质，低温钢按晶体点阵类型一般可分为铁素体低温钢和奥氏体低温钢两大类[2]。

铁素体低温钢具有体心立方晶格结构，存在明显的韧性-脆性转变温度：当材料的温度高于韧性-脆性转变温度时，材料处于韧性状态；……