淺談鉻鉬鋼在壓力容器中的應用及設計中應注意的問題

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用及設計中應注意的問題

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上，進一步對鉻鉬鋼在壓力容器中的應用進行分析，并針對鉻鉬鋼壓力容器設計中需注意的問題進行探究，以期為鉻鉬鋼壓力容器設計的優化提供有效憑據。

鉻鉬鋼；壓力容器；設計

基于壓力容器制作當中，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，鉻鉬鋼的應用價值頗高。在壓力容器制作過程中，不但需要掌握鉻鉬鋼的應用技術，而且還需注重一些基本設計問題。鑒于此，本文對“鉻鉬鋼在壓力容器中的應用及設計中應注意的問題”進行分析意義重大。

1 鉻鉬鋼在壓力容器中的應用分析

1.1 鉻鉬鋼特性

對于鉻鉬鋼來說，主要具備的特性包括：（1）耐熱性。基于鉻鉬鋼中具備Cr、Mo、V等元素，這些元素主要是鉻鉬鋼自身所具備的熱穩定性能及強碳化物而有機產生的，能夠使滲碳體的分解溫度得到有效提升，進而使高溫條件下片狀滲碳體的石墨化得到有效避免。并且，基于高溫環境下，鉻鉬鋼的金相組織具備穩定的特性，可避免石墨化傾向的發生。（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，同時性能也會減弱，進而使材料的一些用途喪失。在增大壓強的情況下，能夠使氫氣基于鋼材當中發生溶解，但在溫度上升的情況下，便會使氫氣在鋼中的擴散速度加快。所以，在壓強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 涉及的應用技術

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用前景。為了使其應用效果得到有效保障，在實際應用過程中，還需要注重幾大技術的合理應用，主要包括：（1）熱處理技術。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。通過該項技術，將熱處理的準則科學地選擇出來，進而認真做好熱處理工藝工作。熱處理技術在Cr-Mo鋼制壓力容器中具備顯著應用價值。基于壓力容器制作期間，通常需對焊前預熱溫度進行嚴格控制，同時還需對焊接中層間的溫度進行控制。焊接之后，為了使焊接接頭不會出現開裂狀況，可使用焊后保溫的消氫處理方法以及中間消除應力熱處理方法等。（2）射線檢測技術。針對A類與B類焊接接頭進行熱處理之前，需以JB/T4720《承壓設備無損檢測》為標準，進而進行完全射線檢查，保證檢查后達到合格級別II級［1］。并且，在合格之后，需采取20%超聲檢查技術進行復查，保證達到I級合格標準。（3）無損檢測技術。應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，基于高壓力狀態下，焊接過程容易引發一些問題，比如有冷裂紋出現等；此外，在焊接后，也可能會有裂紋問題出現。為此，便有必要針對制造過程進行無損檢測，以此使鉻鉬鋼壓力容器的質量得到有效提高。

2 鉻鉬鋼壓力容器設計中需注意的問題分析

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

2.1 開口及接管設計

對于壓力容器開口，需進行補強處理，一般采取的補強方法包括：其一，合理使用補強板；其二，使用接管與器壁對接。其中，在補強中使用補強板是最簡單的，但是因鉻鉬具備較大的鋼淬硬傾向，基于補強板和器壁連接的角焊交界位置容易有裂紋問題發生，并且只有采取磁粉或滲透技術對焊縫表面進行檢測，內部問題卻很難進行檢測［2］。所以，對于補強板補強方法便不提倡應用。一般情況下，如果壓力容器的壓力低、器壁薄、開口直徑小，一般應用接管補強方法；如果壓力容器壓力高、器壁厚、開口直徑大，一般應用鍛制厚壁管加工，在加工出翻邊之后，形成和器壁對接的結構，該結構能夠為射線檢測提供便利，從而利于一些缺陷的檢出，最終能夠確保壓力容器的設計質量。

2.2 附件連接設計

對于器壁相焊附件來說，通常會優先選擇雙面全焊透結構，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另一面進行焊接，進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，采用貼補強板，基于容器壁將一塊鋼板貼上，并在周邊使用角焊縫連接結構，這種方法是不正確的，將影響附件連接設計的質量，因此不宜使用。

2.3 保溫支撐設計

對于鉻鉬鋼容器，一般在高溫高壓狀態使用頻繁，針對這類壓力容器，為保證不會出現支撐連接板和器壁角焊連接出現裂紋，在其中應用保溫支撐結構非常關鍵。例如：鼠籠式保溫支撐結構便具備廣泛應用價值，其可以充當保溫支撐圈使用，避免壓力容器設計裂紋的出現，進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計，在優化設計的基礎上，進一步確保容器的質量及安全性。

2.4 裙座與器壁連接設計

一般情況下，如果立式容器直徑比較小，偏低，且在質量上較輕，通常會應用支耳支撐結構，但是對于附加墊板的支耳不可選用，不然將會出現與補強板補強同樣的問題。針對筋板和器壁的焊接來說，需使用的結構為開坡扣全焊透結構。在選擇裙式支座的情況下，需保證聯接位置的一部分裙座材質和殼3 結語

體保持一致，并且其長度需保證不低于500mm；同時，對于和器壁角接或者搭接連接結構，需避免選用，需進一步選取對接結構，從而使層下裂紋的出現得到有效控制，并避免出現不能對內部情況進行檢測的問題。此外，如果容器溫度比較高，并且聯接部的剛性偏大，則需使用熱箱結構，從而使聯接位置因溫度梯度偏大引發的溫差應力得到有效下降，進而保證設計的優化。

通過本文的探究，認識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，需應用一些基本技術，主要包括熱處理技術、射線檢測技術以及無損檢測技術等。在合理應用這些技術的條件下，才能夠使制造質量得到有效保障。此外，筆者認為在鉻鉬鋼壓力容器設計中還需要充分注意一些問題，在優化開口與接管設計、附件連接設計、保溫支撐設計等的基礎上，才能夠使鉻鉬鋼壓力容器的整體質量得到有效提高。

［1］張寶坤.淺談鉻鉬鋼壓力容器的設計、制造與檢驗［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構設計制造［J］.化學工程與裝備，2012，05：89-91.

TQ053.2

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1003-5168（2015）11-123-02