低溫壓力容器制造質量控制

曹春華

摘? 要：在低溫條件下工作的壓力容器稱作低溫壓力容器。本文將從低溫容器材料、結構設計和制造工藝檢驗三個方面綜合論述低溫壓力容器的制造質量控制

關鍵詞：低溫壓力容器;低溫材料;結構設計;制造工藝檢驗

引言：低溫壓力容器在目前工業裝置中，氣體的液化、分離以及液化氣體的生產、貯運和應用日趨普遍。低溫壓力容器隨著使用溫度的降低往往會出現脆性破壞，脆性破壞前容器往往沒有或只有局部的極小塑性變形，宏觀檢查很難發覺，因此這種脆性破壞會造成出其不意的極大危害。本文從低溫壓力容器的材料、結構設計、制造檢驗方面進行闡述，希望給從業人員提供一點參考。

一.低溫壓力容器材料

用于低溫使用條件下的鋼材，除了應滿足壓力容器對一般材料的基本要求以外（指足夠的強度，穩定的組織，良好的焊接性和加工性能），還必須要求鋼材能具有盡量低的韌脆轉變溫度和足夠的低溫韌性。鋼材在設計溫度下的低溫沖擊功必須充分的大于設計規定值。在我國壓力容器設計制造中采用最廣泛的是V型缺口夏比沖擊試驗。同時，不銹鋼低溫沖擊試驗需要提供側膨脹值。低溫壓力容器用鋼為了保證良好的韌性，除了必須是鎮靜鋼外，還需采用爐外精煉工藝;為了得到良好的組織，一般采用正火狀態交貨。

焊接材料控制中，GB/T 150.4-2011中規定，低溫容器焊條需按批進行藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量的復驗（NB/T 47018-2017中僅規定水銀法或熱導法測定的熔敷金屬擴散氫含量，去掉了含水量）。

二、低溫壓力容器結構設計

低溫壓力容器及其部件的結構設計應充分考慮以下各項要求：

1.結構盡可能簡單，減少焊接件的拘束程度;

2.結構各部分截面應避免產生過大的溫度梯度;

3.結構拐角和過渡應減少局部的應力集中以及截面尺寸和剛度的急劇變化;

4.容器元件的各個部分所形成的T形接頭、角接接頭焊縫和各類角焊縫，以及接管、凸緣端部都應修磨成圓角，內外拐角均應圓滑過度;

5.容器的鞍座、耳座、支腿應設置墊板或連接板，避免直接與容器殼體相焊。墊板或連接板按低溫用材考慮;

6.容器與非受壓元件或附件的連接焊縫應采用連續焊;

7.接管補強應盡可能采用整體補強或厚壁管補強，若采用補強板，應為截面全焊透結構，且焊縫圓滑過度;

8.在結構上避免焊縫的集中和交叉。

三、低溫壓力容器制造檢驗

低溫壓力容器焊接關鍵是避免焊接金屬及熱影響區產生粗晶組織而降低韌性，因此要求嚴格控制焊接線能量，在焊接工藝指導書控制的范圍內采用較小的焊接線能量、多層多道施焊避免焊道過熱，多道焊時控制層間溫度。一般碳鋼控制在250℃，奧氏體不銹鋼控制在150℃。

GB/T 150.4-2011中規定，低溫容器有A類縱向焊接接頭的，需要逐臺制備產品焊接試板，試板應在筒節縱向焊縫的延長部位與筒節同時施焊，與筒節采用相同的焊接工藝與焊接條件。有熱處理要求的容器，試板一般應當隨容器一起熱處理。試樣的檢驗和評定按照NB/T 47016進行，低溫容器的沖擊試樣應包括焊縫金屬和熱影響區，即一拉伸兩彎曲六沖擊試樣。沖擊合格指標見下表：

GB/T 150.4-2011中規定，設計溫度低于-40℃或者焊接接頭厚度大于25mm的低溫容器，其A類和B類焊接接頭，需進行100%射線或超聲檢測;容器上的A、B、C、D、E類焊接接頭，缺陷修磨或補焊后的表面，卡具和拉筋拆除處的割痕表面，進行磁粉或滲透檢驗。這個范圍以外的，需進行局部無損檢測，對低溫容器，檢測長度不得少于各焊接接頭長度的50%。

四、結語

影響低溫壓力容器制造質量的因素有很多，實際制作過程中需要從材料、焊接、檢驗試驗等多方面層層把關，逐層消除可能引發質量問題的誘因，才能真正達到質量控制的目的。

參考文獻

[1] TSG R0004-2009 固定式壓力容器安全技術監察規程

[2] GB/T 150.1～4-2011 壓力容器

[3] 壽比南等編著 GB 150-2011《壓力容器》標準釋義

[4] 李世玉主編 壓力容器設計工程師培訓教程

[5] NB/T 47016-2011 承壓設備產品焊接試件的力學性能檢驗

[6] NB/T 47018-2017 承壓設備用焊接材料訂貨技術條件壓力容器制造質量保證體系建立及實施實用教程