海上氣田高壓低溫壓力容器設(shè)計及材質(zhì)選擇

于邦廷

(中海油研究總院有限責(zé)任公司 工程研究設(shè)計院，北京 100028)

0 引 言

海上氣田開發(fā)的天然氣需脫水后增壓外輸，天然氣在脫水和烴露點控制流程中的操作壓力高，且部分壓力容器設(shè)計溫度(-70～-50 ℃)低，在某些高壓低溫工況下需求的低溫板材厚度超過國標(biāo)推薦的使用范圍，使低溫壓力容器在材質(zhì)選擇和加工制造上面臨挑戰(zhàn)。造成該問題的主要原因是較高的設(shè)計壓力與低溫工況同時出現(xiàn)，導(dǎo)致低溫板材的設(shè)計板厚過大。同時由于常用的低溫材質(zhì)具有韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度，低溫壓力容器還易出現(xiàn)脆性斷裂等嚴(yán)重后果。

為使壓力容器安全可靠，在設(shè)計中需關(guān)注低溫壓力容器的工藝設(shè)計，尤其需注意低溫材質(zhì)的脆性斷裂，避免低溫材質(zhì)在低于其韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度工況下的使用。針對海上平臺低溫壓力容器的應(yīng)用特點，結(jié)合目前國內(nèi)低溫板材的加工制造工藝和壓力容器制造水平，分析高壓低溫壓力容器材質(zhì)的選用過程，提出適用于高壓低溫工況的壓力容器材質(zhì)選擇方法。

1 低溫壓力容器脆性斷裂

根據(jù)國內(nèi)壓力容器規(guī)范GB/T 150定義，將≤-20 ℃作為低溫界限，設(shè)計溫度在-20 ℃以下的壓力容器稱為低溫壓力容器[1]。低溫壓力容器常選用低溫鋼作為加工制造材質(zhì)，低溫鋼按晶體點陣類型一般可分為鐵素體低溫鋼和奧氏體低溫鋼兩大類[2]。

鐵素體低溫鋼具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，存在明顯的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度：當(dāng)材料的溫度高于韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度時，材料處于韌性狀態(tài)；……