低温压力容器制造质量控制

曹春华

摘  要：在低温条件下工作的压力容器称作低温压力容器。本文将从低温容器材料、结构设计和制造工艺检验三个方面综合论述低温压力容器的制造质量控制

关键词：低温压力容器;低温材料;结构设计;制造工艺检验

引言：低温压力容器在目前工业装置中，气体的液化、分离以及液化气体的生产、贮运和应用日趋普遍。低温压力容器随着使用温度的降低往往会出现脆性破坏，脆性破坏前容器往往没有或只有局部的极小塑性变形，宏观检查很难发觉，因此这种脆性破坏会造成出其不意的极大危害。本文从低温压力容器的材料、结构设计、制造检验方面进行阐述，希望给从业人员提供一点参考。

一.低温压力容器材料

用于低温使用条件下的钢材，除了应满足压力容器对一般材料的基本要求以外（指足够的强度，稳定的组织，良好的焊接性和加工性能），还必须要求钢材能具有尽量低的韧脆转变温度和足夠的低温韧性。钢材在设计温度下的低温冲击功必须充分的大于设计规定值。在我国压力容器设计制造中采用最广泛的是V型缺口夏比冲击试验。同时，不锈钢低温冲击试验需要提供侧膨胀值。低温压力容器用钢为了保证良好的韧性，除了必须是镇静钢外，还需采用炉外精炼工艺;为了得到良好的组织，一般采用正火状态交货。

焊接材料控制中，GB/T 150.4-2011中规定，低温容器焊条需按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的复验（NB/T 47018-2017中仅规定水银法或热导法测定的熔敷金属扩散氢含量，去掉了含水量）。

二、低温压力容器结构设计

低温压力容器及其部件的结构设计应充分考虑以下各项要求：

1.结构尽可能简单，减少焊接件的拘束程度;

2.结构各部分截面应避免产生过大的温度梯度;

3.结构拐角和过渡应减少局部的应力集中以及截面尺寸和刚度的急剧变化;

4.容器元件的各个部分所形成的T形接头、角接接头焊缝和各类角焊缝，以及接管、凸缘端部都应修磨成圆角，内外拐角均应圆滑过度;

5.容器的鞍座、耳座、支腿应设置垫板或连接板，避免直接与容器壳体相焊。垫板或连接板按低温用材考虑;

6.容器与非受压元件或附件的连接焊缝应采用连续焊;

7.接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强，若采用补强板，应为截面全焊透结构，且焊缝圆滑过度;

8.在结构上避免焊缝的集中和交叉。

三、低温压力容器制造检验

低温压力容器焊接关键是避免焊接金属及热影响区产生粗晶组织而降低韧性，因此要求严格控制焊接线能量，在焊接工艺指导书控制的范围内采用较小的焊接线能量、多层多道施焊避免焊道过热，多道焊时控制层间温度。一般碳钢控制在250℃，奥氏体不锈钢控制在150℃。

GB/T 150.4-2011中规定，低温容器有A类纵向焊接接头的，需要逐台制备产品焊接试板，试板应在筒节纵向焊缝的延长部位与筒节同时施焊，与筒节采用相同的焊接工艺与焊接条件。有热处理要求的容器，试板一般应当随容器一起热处理。试样的检验和评定按照NB/T 47016进行，低温容器的冲击试样应包括焊缝金属和热影响区，即一拉伸两弯曲六冲击试样。冲击合格指标见下表：

GB/T 150.4-2011中规定，设计温度低于-40℃或者焊接接头厚度大于25mm的低温容器，其A类和B类焊接接头，需进行100%射线或超声检测;容器上的A、B、C、D、E类焊接接头，缺陷修磨或补焊后的表面，卡具和拉筋拆除处的割痕表面，进行磁粉或渗透检验。这个范围以外的，需进行局部无损检测，对低温容器，检测长度不得少于各焊接接头长度的50%。

四、结语

影响低温压力容器制造质量的因素有很多，实际制作过程中需要从材料、焊接、检验试验等多方面层层把关，逐层消除可能引发质量问题的诱因，才能真正达到质量控制的目的。

参考文献

[1] TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程

[2] GB/T 150.1～4-2011 压力容器

[3] 寿比南等编著 GB 150-2011《压力容器》标准释义

[4] 李世玉主编 压力容器设计工程师培训教程

[5] NB/T 47016-2011 承压设备产品焊接试件的力学性能检验

[6] NB/T 47018-2017 承压设备用焊接材料订货技术条件压力容器制造质量保证体系建立及实施实用教程