低温压力容器设计中关键问题的探究


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摘要:在工业生产中,因为生产工艺或材料储存的要求,需要使用到低温压力容器,这就要求设计者合理选择材料,并确定加工工艺、结构等,满足低温压力要求。一旦容器发生变形,脆断,不仅会造成经济损失,还会形成人员安全威胁。因此,提高设计标准要求,保证容器的稳定是低温压力容器生产的重要工作。本文首先研究了低温压力容器的温度确定因素,然后材料特性,分析了材料选择流程及焊接加工的注意事项,最后阐述了质量检查的方法,旨在为低温压力容器设计提供借鉴意义。

关键词:低温压力容器;容器设计;关键问题;探究

引言

科技水平的不断提升在极大程度上促进了各行各业的发展,在人们对油气能源的需求量不断加大的同时,其容器的材料构造也需要进行改进,目前金属材料作为容器的主要制作材料,可是在使用过程中其自身的特性容易受到温度的影响,因此也使得其在使用的过程中存在有较大的安全隐患,为了提升其在使用过程过程中安全性能,便需要针对其目前存在的问题对材料进行更深入的设计。

一、确定设计温度

绝大多数容器在使用时,环境温度都是极低的,而使用的金属材料其自身的性能又极易受到温度的影响,因此对于容器的设计温度而言,是最为关键的因素,直接影响着容器在使用过程中的安全性能。在进行具体的温度设计之前,工作人员应该严格按照规范的要求进行,具体可参照《压力容器》的规定来进行设计,其明确指出在设计温度之前要考虑到的因素有生产时外界的环境温度以及生产介质的温度,进而结合这些因素进行全面的分析,将所有的影响因素均进行考虑,挑出影响较大的因素采取针对性的措施进行处理,与此同时,工作人员也应该考虑到容器在使用过程中的温度,尤其是针对于不同的地域,外界的环境差异也较大,所以也要结合这些问题进行分析,确保其投入使用以后的安全陛能u·。

二、选择容器材料

因为容器装载材料的特殊性,所以其需要在极低的温度条件下进行使用,而绝大部分材料在使用过程中容易受到外界环境的影响,导致自身的性能发生变化,进而出现一系列的安全问题。所以在对容器的材料进行选择时,一定要结合实际的需要对其材质进行适当地调整,通常情况下在对金属材料进行选择时,可以将其组分进行调整,以此来改变其性能,使其可以满足设计的要求。比如对于钢材料,在制作的过程中可以通过增加镍来改变其原有的性质,可以有效地解决个别点存在应力过大的情况。除此之外,在进行对金属的炼制时,可以结合其相关的物理陛质来对其采取有效的措施进行处理。一般来讲,由于受到温度的影响,针对不同的温度条件,选择的材料也不一样,下表主要列举了三种温度范围下,较宜适合作为低温压力容器的材料:

三、设计容器结构

在对容器的结构进行设计时,要从六个方面进行考虑,首先是在结构设计上一定要保证简单,方便工作人员对其进行焊接,其次是在外观上要避免因为某一点的应力过大,而导致容器损坏,因此需要采用流线型的外观。在焊接完成以后,紧接着需要进行热处理,以此来消除焊接位置的应力,保证压力容器的质量。另外在对容器的材料进行选择时,需要选择同种材料进行制作,因为对于不同种类的材料而言,其容易因为温度的影响在性能上出现较大的差异,进而加大容器破坏的机率。除此之外,在焊接容器上的一些附带设施时,工作人员应该对其进行连续焊接,而不能为了方便,使用电焊来对其进行焊接。最后就是在制作底座时,在制作时为了避免容器直接接触到底座,需要在两者之间嵌入垫板,而且垫板的制作材料要选择与容器相同的材料。

四、满足焊接要求

在进行对材料的焊接时,需要严格按照规范进行,具体可参照《承压设备焊接工艺评定》来进行,进而保证焊接完成之后其可以满足要求。工作人员需要注意的是在对焊条选择时,应该注意其材料的性能要与制作容器的材料性能相近,此可以有效地保证在焊接完成之后,容器的质量满足要求。工作人员也应该清楚地认识到,对于低温容器来讲,其装载的主要物质是液压介质,因为使用过程中温度极低,所以在进行多道的焊接时,要选择较细的焊条。焊接完成以后,需要对焊接的位置进行热处理,以此来消除应力造成的影响,进而保证容器的质量。但需要注意的是在热处理过程中对温度的控制,同时还要注意在处理的过程中要严格按照流程的要求来进行,如果不按照正确的方法进行,便极容易使得容器在使用过程中发生破裂,进而造成较为严重的安全事故。

五、容器质量的检测

在依照上述的工序制作完成容器之后,投入到正式的使用之前,还应该做好对容器质量检测工作,低温压力容器一旦在使用的过程中出现问题,便会造成较为严重的安全事故,所以一定要在最大程度上保证容器的安全。尤其是温度过低的容器,诸如温度已经低于零下40度,在对其进行质检时就需要使用超声波来进行检查,直接将其用于对焊接处的检查,如果检查结果合格,再进行容器的液压试验,但试验人员需要注意的是,需要保证进行试驗的液体温度不能低于材料的标准要求,否则会影响试验的结果。

六、结束语

压力容器由于装载的介质较为特殊,因此对其制作的材料也有着较为严格的要求。由于其目前的制作材料仍然还是以金属材料为主要材料,为了满足使用的要求,需要工作人员在金属材料的制作过程中改变其组分,进而达到设计要求,所以从工序上讲,仍然存在有一定的缺陷。因此在未来的发展过程中,工作人员也应该不断地探索出新的技术,来简化改变材料组分的工序,或者直接生产出可以满足要求的材料,实现自身行业的长足发展。

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