低温压力容器设计要点综述及注意事项

张守伟

山东兴泰机械装备工程有限责任公司 山东临沂 276017

为提升压力容器的使用成效，满足安全、生产等不同领域，生产企业有必要立足于实际，严格规范设计流程，优化制造体系，有效解决压力容器体系中存在的问题与短板。基于这种认知，采取针对性举措，积极解决常见问题[1]。

1 压力容器概述

对压力容器基本类型的梳理，有助于设计制造人员从多个维度出发，掌握压力容器设计制造的主要要求以及工作重点，划定压力容器设计制造的框架，为后续压力容器设计制造典型问题的探讨、解决应对奠定了坚实基础。随着技术的日益成熟，压力容器的类型逐步丰富，适应不同场景下的使用需求。现阶段压力容器从承压等级、盛装介质、技术工艺等角度出发，可以将压力容器划分为不同的类型，确保技术工艺的高效性使用。具体来看，从压力承受等级的角度来看，可以划分为低压容器、中压容器、高压容器以及超高压容器等类型，用户通过对压力容器使用环境、生产要求等要素的统筹分析，对不同压力等级的压力容器做好选型工作。除了在不断丰富压力容器种类的同时，国家相关部门出台了相关技术规范，例如《特种设备安全监察条例》等相关技术文件的出台，在很大程度上，对现有的压力容器设计制造参数进行了系统性的梳理，引导设计、制造人员能够在相关框架下，有针对性地做好压力容器设计方案的设定以及制造流程的梳理等相关工作，确保设计环节不出现差错，施工流程不引发质量问题。但是从过往经验来看，压力容器设计制造环节极易出现各类问题，这些问题的存在，使得设计制造的成效不佳，压力容器的使用质效、服务年限都在很大程度上与预期存在差距，无形之中，影响了压力容器实际的使用效果[2]。

2 低温压力容器结构设计的注意事项

2.1 制造检验的注意事项

低温压力容器制造前需对容器用钢材进行复验，对于第三类容器和球罐用钢材应进行全项目复验。低温压力容器设备在焊接之前要依照相关标准和规范来评定焊接工艺的合格与否，低温容器的焊接处需要掌控好线能量大小，工艺评定范围之内可以使用较小的焊接线能量。焊缝表敏不允许存在咬边等缺陷。如果低温容器中存在a类纵向焊接接头容器，工作人员就要制备好产品焊接部件，产品焊接部件就是在实际制作的时候让制作焊工根据原产品的形状进行操作，确保在相同的焊接工艺与条件下，产品的焊接接头能够有效的焊接，不可以出现产品完成后再次补做的现象。低温压力容器采用设计文件规定的方法进行检测，热处理等制造数据必须有记录可追溯。

2.2 压力容器寿命的有效设计

在压力容器寿命设计过程中，设计制造人员需要从实际出发，真正认识到压力容器使用寿命设计的有效性，科学界定压力容器使用寿命的数值。将寿命数值作为标准，融入到压力容器设计制造各个环节，确保压力容器质量的提升，减少故障的发生。在完成压力容器寿命设计工作之后，设计制造人员需要充分考量评估设计制造标准、个人经验、技术能力等相关要素，立足于压力容器的使用场景，在完成原材料选型工作后，充分借助计算机技术对压力容器设计方案作出必要的评估，针对性地完成压力容器设计方案的细化调整，以确保压力容器寿命设计更加符合预期[3]。

2.3 压力容器法兰的准确计算

压力容器法兰设计过程中，为解决法兰设计缺陷，在设计制造过程当中，需要认真做好相关工作，以此为出发点，吸收借鉴过往有益经验，认真做好压力容器法兰参数计算工作。例如工作人员可使用ANSYS有限元分析软件完成压力容器法兰参数的计算与确定工作，快速掌握法兰受力结构以及荷载分布，切实增强压力容器法兰的结构强度以及实用性。

2.4 低温压力容器的选材

低温压力容器的材料选择比非低温容器要求更高，低温钢材在冶炼方法、化学成分、热处理等生产工艺有更加严格的规定。在设计低温压力容器时，首先要考虑选用在低温下具有较好韧性的钢材。要提高材料的低温韧性，可以在冶炼的过程中加入必要的元素，例如可以加入适量的V、Nb等元素，或控制轧制和控制冷却工艺，或进行正火处理，细化晶粒，增加韧性。可供设计时选用参考。钢材在用于制造低温压力容器之前，需要进行夏比V口低温冲击试验。试验温度应根据容器受压元件的最低设计温度确定，应等于或者低于设计温度（一般情况下取等于设计温度）；当设计条件与低温低压力工况相符时，冲击试验温度按设计温度増加50℃之后的值考虑，当调整之后的冲击试验温度高于或等于0℃时，可不需进行低温冲击试验。夏比V口冲击试验方法，应符合GB/T229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》的规定，试验时每3个试样为一组。

3 结语

综上所述，压力容器用途较为广泛，对于工业生产、生物制药以及民用生活有着极为深远的影响。为确保压力容器实用价值的充分发挥，减少安全事故的发生机率，有必要对压力容器的设计制造机制做出必要的完善，以有效提升压力容器的使用成效，切实满足现阶段各个领域对于压力容器的使用需求。文章从多个角度出发，积极进行深入探讨，尝试构建完备的压力容器设计制造体系。对容器的选材、强度结构、制造和检验提出全面合理的要求，在保证经济适用的前提下，设计出安全可靠的容器。