低溫壓力容器設計要點綜述及注意事項

張守偉

山東興泰機械裝備工程有限責任公司 山東臨沂 276017

為提升壓力容器的使用成效，滿足安全、生產等不同領域，生產企業有必要立足于實際，嚴格規范設計流程，優化制造體系，有效解決壓力容器體系中存在的問題與短板。基于這種認知，采取針對性舉措，積極解決常見問題[1]。

1 壓力容器概述

對壓力容器基本類型的梳理，有助于設計制造人員從多個維度出發，掌握壓力容器設計制造的主要要求以及工作重點，劃定壓力容器設計制造的框架，為后續壓力容器設計制造典型問題的探討、解決應對奠定了堅實基礎。隨著技術的日益成熟，壓力容器的類型逐步豐富，適應不同場景下的使用需求。現階段壓力容器從承壓等級、盛裝介質、技術工藝等角度出發，可以將壓力容器劃分為不同的類型，確保技術工藝的高效性使用。具體來看，從壓力承受等級的角度來看，可以劃分為低壓容器、中壓容器、高壓容器以及超高壓容器等類型，用戶通過對壓力容器使用環境、生產要求等要素的統籌分析，對不同壓力等級的壓力容器做好選型工作。除了在不斷豐富壓力容器種類的同時，國家相關部門出臺了相關技術規范，例如《特種設備安全監察條例》等相關技術文件的出臺，在很大程度上，對現有的壓力容器設計制造參數進行了系統性的梳理，引導設計、制造人員能夠在相關框架下，有針對性地做好壓力容器設計方案的設定以及制造流程的梳理等相關工作，確保設計環節不出現差錯，施工流程不引發質量問題。但是從過往經驗來看，壓力容器設計制造環節極易出現各類問題，這些問題的存在，使得設計制造的成效不佳，壓力容器的使用質效、服務年限都在很大程度上與預期存在差距，無形之中，影響了壓力容器實際的使用效果[2]。

2 低溫壓力容器結構設計的注意事項

2.1 制造檢驗的注意事項

低溫壓力容器制造前需對容器用鋼材進行復驗，對于第三類容器和球罐用鋼材應進行全項目復驗。低溫壓力容器設備在焊接之前要依照相關標準和規范來評定焊接工藝的合格與否，低溫容器的焊接處需要掌控好線能量大小，工藝評定范圍之內可以使用較小的焊接線能量。焊縫表敏不允許存在咬邊等缺陷。如果低溫容器中存在a類縱向焊接接頭容器，工作人員就要制備好產品焊接部件，產品焊接部件就是在實際制作的時候讓制作焊工根據原產品的形狀進行操作，確保在相同的焊接工藝與條件下，產品的焊接接頭能夠有效的焊接，不可以出現產品完成后再次補做的現象。低溫壓力容器采用設計文件規定的方法進行檢測，熱處理等制造數據必須有記錄可追溯。

2.2 壓力容器壽命的有效設計

在壓力容器壽命設計過程中，設計制造人員需要從實際出發，真正認識到壓力容器使用壽命設計的有效性，科學界定壓力容器使用壽命的數值。將壽命數值作為標準，融入到壓力容器設計制造各個環節，確保壓力容器質量的提升，減少故障的發生。在完成壓力容器壽命設計工作之后，設計制造人員需要充分考量評估設計制造標準、個人經驗、技術能力等相關要素，立足于壓力容器的使用場景，在完成原材料選型工作后，充分借助計算機技術對壓力容器設計方案作出必要的評估，針對性地完成壓力容器設計方案的細化調整，以確保壓力容器壽命設計更加符合預期[3]。

2.3 壓力容器法蘭的準確計算

壓力容器法蘭設計過程中，為解決法蘭設計缺陷，在設計制造過程當中，需要認真做好相關工作，以此為出發點，吸收借鑒過往有益經驗，認真做好壓力容器法蘭參數計算工作。例如工作人員可使用ANSYS有限元分析軟件完成壓力容器法蘭參數的計算與確定工作，快速掌握法蘭受力結構以及荷載分布，切實增強壓力容器法蘭的結構強度以及實用性。

2.4 低溫壓力容器的選材

低溫壓力容器的材料選擇比非低溫容器要求更高，低溫鋼材在冶煉方法、化學成分、熱處理等生產工藝有更加嚴格的規定。在設計低溫壓力容器時，首先要考慮選用在低溫下具有較好韌性的鋼材。要提高材料的低溫韌性，可以在冶煉的過程中加入必要的元素，例如可以加入適量的V、Nb等元素，或控制軋制和控制冷卻工藝，或進行正火處理，細化晶粒，增加韌性。可供設計時選用參考。鋼材在用于制造低溫壓力容器之前，需要進行夏比V口低溫沖擊試驗。試驗溫度應根據容器受壓元件的最低設計溫度確定，應等于或者低于設計溫度（一般情況下取等于設計溫度）；當設計條件與低溫低壓力工況相符時，沖擊試驗溫度按設計溫度増加50℃之后的值考慮，當調整之后的沖擊試驗溫度高于或等于0℃時，可不需進行低溫沖擊試驗。夏比V口沖擊試驗方法，應符合GB/T229《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》的規定，試驗時每3個試樣為一組。

3 結語

綜上所述，壓力容器用途較為廣泛，對于工業生產、生物制藥以及民用生活有著極為深遠的影響。為確保壓力容器實用價值的充分發揮，減少安全事故的發生機率，有必要對壓力容器的設計制造機制做出必要的完善，以有效提升壓力容器的使用成效，切實滿足現階段各個領域對于壓力容器的使用需求。文章從多個角度出發，積極進行深入探討，嘗試構建完備的壓力容器設計制造體系。對容器的選材、強度結構、制造和檢驗提出全面合理的要求，在保證經濟適用的前提下，設計出安全可靠的容器。