低温压力容器的设计

低温压力容器设计要点综述及注意事项

低温压力容器设计要点综述及注意事项1.材料选择：低温环境下，材料的韧性和抗裂纹扩展能力变差，因此需要选择具有良好韧性和抗裂纹能力的材料。

常用的低温材料包括低温碳钢、不锈钢和合金钢等。

2.壁厚计算：低温环境下容器的壁厚要比常温情况下的要大，因为材料的强度和刚度在低温下降低。

根据管道和容器设计规范进行壁厚计算，并考虑到温度梯度对壁厚的影响。

3.焊接和焊缝设计：焊接是低温容器制造中重要的连接方式。

在低温条件下，焊接合金的力学性能和韧性降低，容易产生焊接缺陷。

因此，需要采用合适的焊接工艺和焊接材料，并对焊缝进行非破坏性检测和超声波探伤等检测方法。

4.密封设计：低温容器的密封设计要符合严格的要求，以确保容器在低温环境下不发生泄漏。

需要采用适当的密封材料和密封结构，同时对容器进行泄露试验以保证其安全可靠。

5.附件选择：低温容器的附件如阀门、仪表等也需要选择适用于低温环境的材料和设计。

特别是阀门，在低温环境下易发生密封不良和结冰等问题，因此需要选择低温阀门并进行密封性能测试。

6.冻结防止措施：低温容器在长期运行中易受冻结影响，冻结会导致容器变形、扩展和密封失效等问题。

需要采取合适的冻结防止措施，如加热系统和隔热材料等。

7.安全性考虑：低温容器设计必须符合相关的安全规范和标准，如ASME等。

特别需要考虑容器在低温环境下可能发生的脆性断裂、泄漏、压力失控等安全问题，并采取相应的安全措施。

8.考虑工艺需求：低温容器的设计还需要考虑工艺需求，如低温液体的进出口、排放、循环和控制等。

容器的流动性能和控制能力对工艺操作的影响需要充分考虑。

总之，低温压力容器的设计要点和注意事项包括材料选择、壁厚计算、焊接和焊缝设计、密封设计、附件选择、冻结防止措施、安全性考虑和工艺需求等方面。

在设计过程中，需要充分考虑低温环境对容器和其附件的影响，并确保设计符合相关的安全要求。

低温压力容器设计应注意的问题

低温压力容器设计应注意的问题
设计温度
• 1.计算法。如果在当前环境下，低温压力器件两侧都会发生热量传递。那么应该使用热量传递计算公式，将相应数据代入到公式中，计算出低温压力容器金属平均温度。
• 2.经验法。如果低温压力容器与工作介质发生直接接触，在具有相应保冷、保温设施条件的基础上，可以检测出介质的工作温度。然后，在此基础上减掉5-10℃，将其作为低温压力容器的设计温度参考范围。
余应力。
谢谢大家
• 3.特殊情况。如果当前低温压力容器所处空间并没有配备相应的保冷保暖设施，那么在进行低温压力容器设计过程中，就需要对其设计温度进行重新计算，依据所处环境的实际情况合理制定设计温度。
材料选择
• 由于低温压力容器在不同的温度环境下，会发生性质的改变。当温度降到时，应该保证该材料在整个工作温度区间内有足够的韧性。在设计过程中，需注意以下几个问题。
• 1.低温压力容器所选材料，必须采用韧性度极佳的钢材料 ;
• 2.用于低温压力容器制作的材料，必须要经过V型缺口低温冲击试验，在符合实验标准的基础上才可以正式应用于低温压力容器的制作 ;
• 3.当制作工艺中钢板厚度超过标准区间，必须要使用超声波检测法进行质量检验。
结构设计
• 为保证低温压力容器有足够的柔性。在设计过程中一定要保证将应力消除视为整个低温压力容器结构设计的核心。所以，在结构设计方面需要注意以下几点。 • 1.低温压力容器结构尽量简单化，可以有效避免内部结构复杂所引起的应力变化 ; • 2.保证工作温度平稳 ; • 3.各部件焊接要使用连续焊接的方式 ; • 4.避免低温压力容器内部发生应力集中 ; • 5.对低温压力容器进行整体补强时，在使用补强板的过程中，需要为整个操作流程设计全焊透结构，焊缝部分要进行圆滑过渡。

低温压力容器设计注意点

低温压力容器设计注意点一、材料1、受压元件用钢必须是氧气转炉或电炉冶炼的镇静钢，并采用炉外精炼工艺（GB150—P141—C2.1.1）（HG/T20585-2011—P586—6.0.2）《固规》—P4—2.2条2、用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值小于540MPa的钢材，P≤0.25％、S≤0.012％；《固规》—P5—2.3.2条第（3）款用于设计温度低于-20℃并且标准抗拉强度下限值大于或者等于540MPa的钢材，P≤0.020％、S≤0.010％。

《固规》—P5—2.3.2条第（4）款3、直接与受压元件焊接的非受压元件用钢应符合以下要求：（GB150—P141—C2.1.2）（1）承受较大载荷需做强度计算的非受压元件用钢，应具有与受压元件相当的韧性（2）应是焊接良好的钢材4、与低温压力容器受压元件直接焊接的非受压附件材料，其低温韧性及焊接接头性能需与受压元件匹配：（HG/T20585-2011—P590—6.0.12）（1）与受压元件直接焊接的受力元件如支座垫板等应采用与受压元件相同的材料（2）对奥氏体不锈钢制低温压力容器，所有焊接附件也应为奥氏体不锈钢（3）直立容器裙座过渡段应与本体材料相同，过渡段长度不小于4倍保温厚度，且不小于500mm5、锻件应按《低温承压设备用低合金钢锻件》NB/T47009和《承压设备用不锈钢和耐热钢锻件》NB/T47010，不低于II级要求，设计压力大于或等于1.6MPa时，应不低于III级。

（HG/T20585-2011—P589—6.0.8）6、碳素钢、碳锰钢制容器用焊材，应选用与母材成分和性能相同或相似的高韧性材料，也可选用低镍合金焊材。

当焊缝两侧母材具有不同冲击试验要求时，焊接材料的选用应符合C4.3.2要求（GB150-P143-C2.2.1）7、焊材应符合以下要求：（HG/T20585-2011—P589—6.0.9）（1）低温压力容器受压元件或受压元件与非受压元件焊接用手工电弧焊焊条，应选用《碳钢焊条》GB/T5117和《低合金钢焊条》GB/T5118的低氢碱性焊条。

浅析低温下压力容器设计需注意的问题

浅析低温下压力容器设计需注意的问题浅析低温下压力容器设计需注意的问题【摘要】一般情况下设计温度在-20℃以下的压力容器，由于压力容器存在的缺陷、残余应力、应力集中等因素容易引起较高局部应力造成容器发生塑性变形，引起发生脆性破裂，甚至发生严重的事故。

因此，本文分析了在低温下设计压力容器时在材料、结构等方面应注意的问题，力求压力容器设计的稳定。

【关键词】压力容器制造注意问题低温技术作为工业装置，不仅在气、液体生产、存储及运输中起到很大的作用，更促使了低温压力容器的广泛应用。

然而，此压力容器工作温度通常较低，这将导致容器金属的脆性相应的增加。

当温度低于一定的水平，将会产生脆性破坏，然而，低温压力容器通常不会出现局部性的小塑性变形，而是直接发生脆性破裂，这样出人意外的破坏就是导致事故发生的罪魁祸首。

1 确定设计温度低温压力容器设计中确定设计温度尤为重要，根据《压力容器（GB150.3-2011）》中的规定，再确认设计温度的同时还要顾及介质温度及环境温度等条件，任何方面都要考虑到。

金属韧性受到温度的影响会产生变化，所以在进行确定设计温度的同时应考虑全面。

例如：温度方面要考虑南方北方温度的不同。

北方气温较低，将容器放置在没有取暖设备的厂房中应充分考虑气温的问题。

因此，设计温度高于或低于-20 ℃，对压力容器的设计及制造的要求都有所不同。

2 材料的选择由于低温压力容器的质量主要取决于所采用的材料在低温工况中的机械性能，因此我们必须采用低温下韧性较好的金属材料。

金属材料在低温工况下容易发生脆性断裂，从而产生失效，对此，我们要采取措施来改变金属材料本身的韧性。

比如，在炼制钢材时可以加入镍，镍的加入可以改变位错运动，避免产生较大的应力集中，以此提高钢材的韧性。

另外，我们可以将低温用钢经过正火处理，以此细化晶粒，减少由于终轧温度和冷却速率不同而造成的显微组织不均匀。

根据金属材料的不同使用温度，低温压力容器用钢可分为以下三类：（一）设计温度低于-20℃，高于-40℃时，材料多选用低碳锰钢；（二）设计温度低于-40℃，高于-196℃时，材料可选用中镍钢；（三）设计温度低于-196 摄氏度，高于-273℃时，材料可选用铬镍奥式体高合金钢。

低温压力容器的设计分析

低温压力容器的设计分析低温压力容器是指在低于零度的环境中工作的容器，通常用于存储和运输液态气体，液氮、液氧、液氩等均为常见的低温液体。

由于低温环境下物质的特性会发生变化，因此低温压力容器的设计必须考虑到这些因素，以确保容器在安全可靠地工作。

本文将对低温压力容器的设计要点和分析进行探讨。

一、设计要点1.材料选用2.结构设计3.绝热设计由于低温液体的蒸发潜热较高，容器内的温度会迅速下降，导致容器表面结霜。

为了减少热量的散失，提高容器的绝热性能是必要的。

可以采取增加绝热层厚度、使用保温材料等措施来提高容器的绝热性能。

4.安全阀设计低温液体具有较大的蒸气压，一旦容器内压力过高，就会导致容器爆炸。

因此，在设计中必须考虑安全阀的设置，确保在容器内压力超过设定值时能够及时安全地排放压力。

5.排水设计由于低温液体的存在，容器内部会有凝露水和结冰现象。

这些水汽会降低容器的强度和耐腐蚀性，因此必须设计合理的排水系统，定期排除容器内的凝露水和结冰。

6.储罐涂层为了保护容器免受腐蚀和低温影响，可以在容器表面涂上特殊的防腐涂层。

这些涂层能够增强容器的抗腐蚀性能，延长容器的使用寿命。

二、设计分析针对低温压力容器的设计，需要进行结构分析和性能测试，以验证容器的强度和安全性。

1.结构分析在设计初期，需要进行有限元分析等结构分析，评估容器的受力和变形情况。

通过模拟不同工况下的受力情况，确定容器的最大受力位置和最大应力值，以确保容器在工作过程中不会发生结构破坏。

2.强度测试设计完成后，需要进行强度测试，验证容器的最大承载能力是否符合设计要求。

常见的测试方法包括液压试验、氢氦试验、抗冲击测试等。

通过这些测试，可以验证容器的强度和安全性，确保容器在工作中不会发生泄漏或爆炸等情况。

3.低温性能测试设计完成后，还需要进行低温性能测试，评估容器在低温环境下的工作性能。

通过模拟低温环境下的工作情况，测试容器在不同温度下的性能表现，验证容器的低温抗裂性能和绝热性能。

低合金钢制低温压力容器的认定及设计、制造要点

低合金钢制低温压力容器的认定及设计、制造要点低合金钢制低温压力容器是石油化工生产流程中常见的设备，广泛用于过程物料的贮存、热量交换、物理化学反应等场合。

它是指设计温度低于或等于-20~℃的低合金钢制压力容器(包括由于受环境温度的影响，壳体的金属温度低于或等于-20℃的压力容)。

在压力容器的设计过程中，往往有人误将操作温度为-20℃及以下的压力容器全部当作低温压力容器来设计，忽视了满足一定条件的“低温低应力工况”可不受低温压力容器一系列控制条件约束的问题，给制造、检验和验收带来了不必要的麻烦，增加了制造成本，忽视了压力容器设计的经济性。

1低合金钢制低温压力容器“低温低应力工况”的确定（1）GB150-1998《钢制压力容器》附录C 《低温压力容器》和GB151—1999 《管壳式换热器》附录A 《低温管壳式换热器》中，都对“低温低应力工况”作出了明确的定义，即指壳体或受压元件的设计温度虽然低于或等于-20℃，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的1／6且不大于50MPa 的工况，即说明壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下。

若其设计温度升高50℃后，高于-20℃，就不必遵循低温压力容器的规定。

也就是说，满足这样条件的压力容器就不属于低温压力容器的范围了，设计人员应对此类压力容器进行常规设计。

（2）HG20585- 1998 《钢制低温压力容器技术规定》中对“低温低应力工况”的定义是指容器壳体或其受压元件在低温(小于等于-20℃) 操作条件下一次总体薄膜应力σ降到GB150规定的材料许用应力[σ]与相应焊接接头系数φ的乘积的75％以下的工况。

按HG20585-1998《钢制低温压力容器技术规定》第三条的规定对设计温度可以分三种情况调整：①设计温度不低于-46℃时，“低温低应力工况”压力容器的设计温度调整(提高)按表1进行。

调整后的设计温度等于设计温度t与温度调整值Δt之和。

②设计温度低干-46℃但不低干-100℃时，仅当容器壳体或其受压元件的一次总体薄膜应力降至小于或等于钢材标准常温屈服点的1／6，且不大于50MPa时，设计温度调整值可以取50℃。

低温压力容器设计要点

低温压力容器目前我国没有专门的低温压力容器标准，JB4732都不划分低温与常温的温度界限。

★低温管壳式换热器见GB151-1999附录A★低温压力容器见GB150.3-2011附录E(老版150为附录C)●为什么低温压力容器需要关注：温度低，材料的韧性降低，会产生低温脆性破坏，而低温脆性破坏前应力远未到达材料的屈服极限（或许用应力），破坏时没有明显的征兆，所以低温压力容器的设计、选材、制造和检验等各个环节要求都有不同程度的提高。

●低温压力容器的定义设计温度为＜－20℃(新标准GB150-2011第3.1.15条定义，老标准为≤－20℃)的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。

相关两个定义●最低设计金属温度（MDMT）GB150.1-2011第4.3.4d条：在确定最低设计金属温度时，应当充分考虑在运行过程中，大气环境低温条件对容器金属温度的影响。

大气环境低温条件系指历年来月平均最低气温（指当月各天的最低气温值之和除以当月天数）的最低值。

●低温低应力工况GB150.3-2011附录E第E1.4条：低温低应力工况系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计应力（在该设计条件下，容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力）小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6，且不大于50Mpa时的工况。

（注：一次应力为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或且应力）这个定义与老标准有差别，设计应力与环向应力的区别，用设计应力更严谨。

新标准明确了在进行容器的“低温低应力工况”判定时，除了对壳体元件进行一次总体薄膜应力的核定外，还应对承受一次弯曲应力的容器元件进行考查，如平封头、管板、法兰等。

●关于低温低应力工况下，选材按照设计温度加50℃（或者，加40℃）的规定GB150.3-2011附录E第E2.2条：当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下，可以按设计温度加50℃（对于不要求焊后热处理的设备，加40℃）后的温度值选择材料，但不适用于：a) Q235系列钢材；b) 标准抗拉强度下限值Rm≥540Mpa的钢材；c) 螺栓材料。

低温压力容器的设计

采用的金属材料
3.5Ni钢 06MnNb钢
5.5Ni钢、9Ni钢铝合金 36%Ni钢
9Ni钢、铜铝合金
0Cr18Ni9Ti 20Mn23Al
铝合金、铜铜、0Cr18Ni9Ti
容器结构双壁
真空型绝热真空型绝热 11
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低温钢制压力容器（标准规范）
国内：
1 GB150-1998《钢制压力容器》； 2《压力容器安全技术监察规程》； 3 JB4732《钢制压力容器分析设计标准》。
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图1 15L杜瓦容器
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低温压力容器和管道的典型结构⑵
⑴ 液氧、液氮和液氩压力容器
1、仪表箱；2、液氧蒸发器；3、抽真空管；4、盖板
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图2 CF-100000液氧储槽
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低温压力容器和管道的典型结构⑶
⑴ 液氧、液氮和液氩压力容器
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图6 100L多屏绝热液氦容器
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低温压力容器和管道的典型结构⑺
⑶ 液化天然气储存容器
2022/1//33 图7 东京煤气公司130000 M3地下液化天然气储罐
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低温压力容器和管道的典型结构⑻
⑷ 低温液体输送压力管道及设备
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国外：
1 美国ASME锅炉压力容器规范Ⅷ-1、Ⅷ-2； 2 英国BS5500-1997《非直接受火熔焊压力容器规范》； 3 德国AD《压力容器规范》； 4 日本JISB8270-1993《压力容器基础标准》； 5 日本JISB8240-1993《制冷用压力容器结构》； 6 法国CODAP-1995《压力容器构造》。

低温压力容器设计要点

低温压力容器设计要点低温压力容器是指在低温环境下工作的压力容器，通常用于储存和输送液态或气态的低温介质，如液氧、液氮、液氢等。

由于低温介质对材料和容器的设计和性能提出了严格的要求，因此低温压力容器的设计需要考虑以下关键要点：1.材料选择：低温容器的材料选择是非常重要的。

一般情况下，常用的材料有不锈钢、铝合金、铜以及特殊合金如镍基合金。

这些材料应具有良好的低温韧性和耐蚀性，以确保容器在低温下的工作稳定性。

2.结构设计：低温压力容器的结构应具备足够的强度和刚度。

特别是对于液态低温介质的容器，由于介质的自身重力会引起应力，因此容器的顶部和底部应设计为圆弧形来分散应力。

此外，还应考虑容器的热胀冷缩问题，以及在低温下容器材料的收缩和变形。

3.绝热设计：低温压力容器需要具备良好的绝热性能，以减少介质的热量损失和外界热量对容器的影响。

绝热层通常采用多层结构，并使用低导热系数的材料，如碳纤维、泡沫塑料等。

此外，还应在绝热层与内壁之间设置避免冷桥和减少热传导。

4.安全阀和泄压装置：低温压力容器应配置安全阀和泄压装置，以确保在压力超过设计限制时能够快速泄压，避免容器的破裂和爆炸。

这些装置应根据介质和工作条件的不同，选择适当的泄压压力和速度。

5.泄漏和检测：低温容器的泄漏对安全和环保都带来很大的风险。

因此，容器设计应考虑泄漏的预防和检测。

可以采用密封性能好的接口和密封件，并配置泄漏检测装置，如压力传感器和泄漏探测器，及时发现和处理潜在的泄漏问题。

6.工作温度调节：低温容器在不同的工作条件下需要能够进行温度的调节和控制。

可以采用液体循环或蒸汽加热系统来控制容器内介质的温度，避免温度过高或过低导致容器破裂。

7.安全性设计：低温压力容器应满足相关的安全规范和标准，如ASME（美国机械工程师协会）的规定。

容器的强度和可靠性应经过充分的验证和测试，并且需要进行定期的检查和维护，以确保其安全可靠的运行。

总之，低温压力容器的设计涉及材料选择、结构设计、绝热性能、安全阀和泄压装置、泄漏和检测、工作温度调节以及安全性设计等多个方面。

低温低应力工况压力容器的设计

低温低应力工况压力容器的设计【摘要】低温压力容器在设计、选材和制造等各个方面都要比常温容器的设计有更高的要求。

本文主要分析了低温低应力工况的概念，设计温度和低温低应力工况的确定和低温低应力工况压力容器的设计。

【关键词】低温；低应力；工况；压力；容器；设计低温压力容器是一种石油化工生产中经常用到的容器，它是指设计温度≤-20℃的压力容器（包括因为受到环境影响壳体的金属温度≤-20℃的压力容器）。

在制作压力容器的过程中，人们容易将设计图样中设计温度≤-20℃的压力容器视为低温压力容器，而没有注意到一定条件的“低温低应力工况”可不受低温压力容器等条件的制约，造成了很多不必要的麻烦，也徒增了成本。

1 低温低应力工况的概念相关的成文规范中对“低温低应力工况”的定义是：指壳体或受压元件的设计温度虽然≤-20℃，但其环向应力≤钢材标准常温屈服点的1/6且≯50MPa的工况。

就算壳体或受压元件再使用时满足“低温低应力工况”，但是如果其设计温度升高了50℃，比-20℃要高，就不适用相关规定了，这样条件下的压力容器就不是低温压力容器了。

也有规范中对“低温低应力工况”的定义是：容器壳体或其受压元件在低温（≤-20℃）下一次总体薄膜应力δ降到GB150规定的材料许用应力[δ]与相应焊接接头系数φ的乘积的75%以下的工况。

相关规范将设计温度分为了三种情况。

首先，设计温度不低于-46℃时，“低温低应力工况”容器的设计温度按表1进行调整。

表1 “低温低应力工况”容器的设计温度应力比δ/[δ]φ设计温度调整值△t/℃0.75 00.60 100.45 200.375 300.33 400.3 50注：应力值处于中间值时，△t可取内插值其次，设计温度在-46℃和100℃之间，仅当容器壳体或其受压元件的一次总体薄膜应力降至≤钢材标准常温屈服点的1/6，且≯50MPa时，设计温度调整值可以取50℃。

再次，设计温度低于-100℃时，设计温度调整值为0。

低温压力容器设计的若干问题试论

低温压力容器设计的若干问题试论【摘要】由于低温压力容器和非低温压力容器不同，其是在较低温度（-20℃）下进行工作，如容器内存在较高的局部应力时，其可能会发生脆性破裂而导致灾难性事故发生。

为此，在设计低温压力容器时，应严格控制其设计温度、材料、结构设计、焊接和检验等等环节的质量，以确保所设计的压力容器符合设计要求。

【关键词】低温压力容器；设计0.前言低温压力容器是指设计温度低于-20℃，且工作时壁温在-20℃以下的一种压力容器。

由于低温压力容器是在较低温度下进行工作，如容器中存在因缺陷、残余应力、应力集中等因素引起的较高局部应力时，容器就可能在没有出现明显塑性变形的情况下发生脆性破裂而酿成灾难性事故。

为此，对低温压力容器在设计时应注意的若干问题，如设计温度的确定、材料的选择、结构设计、焊接的要求以及检验标准等进行详细的分析，显得尤为重要。

1.低温压力容器设计时应注意的若干问题1.1设计温度的确定由于设计温度高于或者低于-20℃，压力容器的结构设计、选材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的，因此在设计低温压力容器时首先要确定其设计温度。

一般，设计温度的确定须考虑介质温度和环境温度等。

在工程上，一般采用以下方法来确定低温压力容器的设计温度（1）当元件金属两侧的流体温度不同时，设计温度的确定应综合考虑流体与壁面间的给热、污垢热阻以及元件金属的热量传导等，然后通过计算求得元件两侧金属表面的温度。

（2）若容器内流体温度接近环境温度，或是外部环境有保冷、保温设施时，或是有传热条件使壳体壁温接近物料温度时，此时壳体温度可取为物料温度。

（3）如已有生产运行的同类容器，可通过实际测定确定受压元件的金属温度。

（4）若容器是放置在露天下或是无采暖的厂房内，其壳体的金属温度应考虑在低温环境中受到的气温条件的影响。

1.2低温下的选材压力容器的材料应包括钢材、钢管、锻件、螺栓、螺母、法兰密封垫片及焊条等。

由于是在低温（设计温度20mm时，应逐张进行超声波检测，合格级别按标准或图样规定。

低温压力容器设计要点及注意事项

低温压力容器设计要点及注意事项设计要点：1.材料选择：低温环境对材料的特性要求较高，常用的低温材料包括碳钢、不锈钢、合金钢、镍基合金等。

材料应具备良好的低温韧性和抗蠕变能力，以保证容器的安全性和耐久性。

2.结构设计：低温压力容器的结构设计应考虑到低温环境下的热应力和冷凝液的排放。

容器的结构应具备良好的抗拉性，以承受低温环境下的冷凝液和气体压力。

3.绝热设计：低温压力容器应具备良好的绝热性能，以避免冷凝液的形成和能量的损失。

绝热层的厚度和材料的选择应根据压力和温度的要求进行合理设计。

4.疏水设计：低温压力容器的疏水系统对于排放冷凝液和减少结冰现象十分重要。

疏水系统应设置在恰当的位置，以便及时排放冷凝液，并保持容器内部的干燥状态。

5.安全阀的选择：低温压力容器应配备可靠的安全阀，以防止因温度和压力过高而引发的爆炸。

安全阀的选型应根据容器的工作压力和温度范围进行合理选择。

注意事项：1.温度控制：低温压力容器的温度控制至关重要。

温度过低会导致材料的脆性增加，造成容器的破裂；温度过高则会导致冷凝液的形成和能量的损失。

应通过控制介质的流量和压力，以达到合理的温度范围。

2.泄漏检测：注意低温压力容器的泄漏检测，特别是在容器内压力变化较大的情况下。

泄漏的气体或液体会迅速蒸发，容易引发安全事故。

应定期进行泄漏检测，并及时处理泄漏问题。

3.排气与补液：低温压力容器中的气体和液体在低温条件下会发生相变，造成容器内部压力的升高或降低。

为避免容器的爆炸或变形，应定期对容器进行排气和补液操作。

4.定期维护：低温压力容器的定期维护十分重要，包括检查容器的外表面是否有损伤、是否有泄漏现象，以及定期更换和检修容器附件。

维护能够延长低温压力容器的使用寿命，保证容器的安全性。

5.安全操作：低温压力容器的操作人员应接受专业培训，并严格按照操作规程进行操作。

操作人员应时刻注意容器的温度和压力变化情况，并及时采取相应的措施。

总结：低温压力容器设计的要点包括材料选择、结构设计、绝热设计、疏水设计和安全阀的选择。

低温压力容器的设计

化工设备文章编号:1002-1124(2005)03-0049-03 低温压力容器的设计刘卫平1,周　岚1,徐庆山2(11黑龙江浩良河化肥厂,黑龙江伊春153103;21黑龙江省石油化工机械有限公司,黑龙江哈尔滨150030) 摘　要:本文仅就碳钢、低合金钢,按常规设计的压力容器壳体,在小于-20℃的工况条件下对低温压力容器的设计做以介绍。

关键词:低温;界限中图分类号:T Q05113 文献标识码:ADesign of hypothermia pressurevessal LI U Wei -ping 1,ZH OU Lan 1,X U Qing -shan 2(1.Heilongjiang Haoliang River Fertilizer Plant ,Y ichun 153103,China ;21Heilongjiang Petroleum Chemical Engineering M achinery Ltd.,C o.,Harbin 150030,China ) Abstract :This paper introduced the design of hypothermia pressure vessal on condition of lower than -20℃on thepart of carbon steel ,low alloy steel as the shell.K ey w ords :hypothermia ;limit收稿日期:2005-01-12作者简介:刘卫平(1961-),男,工程师,1988年毕业于大连理工大学化工机械专业,现从事化工机械设备管理工作。

1　低温界限压力容器所发生的破裂,总体上可分为两类:一类为塑性破裂,另一类为脆性破裂。

低温压力容器的破坏属于后一类,即受压元件在拉应力的作用下,其应力水平在低于材料的屈服强度,或低于许用应力的情况下突然发生破裂,这一现象被称为低应力脆断。

低温压力容器设计

１低温容器受压元件用钢材应是镇静钢，受）承
载荷的非受压元件也应该是具有相当韧性且焊接性
能良好的钢材。
温度的降低压力容器可能会发生脆性破坏，而脆性
破坏前容器结构不出现或是只有局部的极小塑性变
形，而在结构的大范围内没有宏观的整体屈服迹象
考虑某些附加材料试验要求，以参考ＡＭ可ＳＥ一Ⅷ
一
温度不低于一０Ｃ的场合，３￣）且标准抗拉强度下限
３对低温用碳素钢和低合金钢各类钢材，求）要进行低温夏比Ｖ型缺口冲击试验，于取样的分批关要求按标准或设计文件规定。４对于低温容器用碳素钢和低合金钢壳体钢）
板，当钢板厚度８＞０２ｍｍ时，逐张进行超声波检应
压力容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。压力容器的设计准则与其预期的失效模式相对应，综合考虑了失效模式、用寿是使命、强度理论、设计方法、设计准则、全裕度和材料安选择原则等因素，止压力容器在运行过程中发生防失效。由于环境低温或介质低温的影响，着使用随
Ｉ０Ｃ以下时，以考虑经应变硬化处理以保证需Ｏ￣可
第６期
周
巍：温压力容器设计低
７５
要的强度。６奥氏体高合金钢使用在一１６）９￣Ｃ以下，应还

低温压力容器的“低温低应力工况”的判断及其设计、制造的注意事项

低温压力容器的“低温低应力工况”的判断及其设计、制造的注意事项低温压力容器是指设计温度低于-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制压力容器。

低温压力容器原则上应按照低温工况进行设计、制造、检验、使用和管理，但并不是所有设计温度低于-20℃的压力容器都按照低温压力容器进行设计、制造和检验。

GB150.3-2011《压力容器》附录E（规范性附录）《关于低温压力容器的基本设计要求》E1.4规定：对于碳素钢和低合金钢制容器，当壳体或其受压元件使用在“低温低应力工况”下，若其设计温度加50℃（对于不要求焊后热处理的容器，加40℃）后不低于-20℃，除另有规定外不必遵循关于低温压力容器的规定.从该文中可以理解为低温压力容器按照温度和应力工况可分为低温工况和低温低应力工况两类。

如何正确理解“低温低应力工况”的含义，是判断低温压力容器的工况是否属于“低温低应力工况”的基础和前提，也是进行低温容器设计、制造的前提。

本人就“低温低应力工况”下压力容器设计、制造有关事项谈一点自己的看法。

标签：低温压力容器制造注意事项一、“低温低应力工况”的含义GB150.3-2011《压力容器》附录E（规范性附录）《关于低温压力容器的基本设计要求》E1.4规定：“低温低应力工况”系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计压力小于或者等于钢材常温标准屈服强度的1/6，且又不大于50MPa时的工况。

（注：一次应力是为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或切向应力）压力容器的应力（GB150-89释义）分为三类：即一次应力P，二次应力σ和峰值应力F。

而一次应力P又分为三种：一次总体薄膜应力Pm，一次局部薄膜应力Pl和一次弯曲应力Pb。

一次总体薄膜应力的特点：沿壳体厚度方向均匀分布，影响范围遍及整个受压元件，一旦达到屈服点，受压元件整体产生屈服，应力不重新分布，一直到整体破坏。

低温压力容器设计要点

低温压力容器目前我国没有专门的低温压力容器标准，JB4732都不划分低温与常温的温度界限。

★低温管壳式换热器见GB151-1999附录A★低温压力容器见GB150.3-2011附录E(老版150为附录C)●为什么低温压力容器需要关注：温度低，材料的韧性降低，会产生低温脆性破坏，而低温脆性破坏前应力远未到达材料的屈服极限（或许用应力），破坏时没有明显的征兆，所以低温压力容器的设计、选材、制造和检验等各个环节要求都有不同程度的提高。

●低温压力容器的定义设计温度为＜－20℃(新标准GB150-2011第3.1.15条定义，老标准为≤－20℃)的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器，以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。

相关两个定义●最低设计金属温度（MDMT）GB150.1-2011第4.3.4d条：在确定最低设计金属温度时，应当充分考虑在运行过程中，大气环境低温条件对容器金属温度的影响。

大气环境低温条件系指历年来月平均最低气温（指当月各天的最低气温值之和除以当月天数）的最低值。

●低温低应力工况GB150.3-2011附录E第E1.4条：低温低应力工况系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃，但设计应力（在该设计条件下，容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力）小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6，且不大于50Mpa时的工况。

（注：一次应力为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或且应力）这个定义与老标准有差别，设计应力与环向应力的区别，用设计应力更严谨。

新标准明确了在进行容器的“低温低应力工况”判定时，除了对壳体元件进行一次总体薄膜应力的核定外，还应对承受一次弯曲应力的容器元件进行考查，如平封头、管板、法兰等。

●关于低温低应力工况下，选材按照设计温度加50℃（或者，加40℃）的规定GB150.3-2011附录E第E2.2条：当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下，可以按设计温度加50℃（对于不要求焊后热处理的设备，加40℃）后的温度值选择材料，但不适用于：a) Q235系列钢材；b) 标准抗拉强度下限值Rm≥540Mpa的钢材；c) 螺栓材料。

低温压力容器设计方法及要点探析

低温压力容器设计方法及要点探析摘要：在工业生产过程中，压力容器的应用较为广泛，当贮存或是运输的介质温度较低时，普通的压力容器无法满足使用需要，对此可选用低温压力容器。

为最大限度发挥出低温压力容器的作用，应对相关的设计方法及要点加以了解和掌握。

基于此，从选材、温度的确定以及结构设计等方面，对低温压力容器设计方法及要点展开分析论述，期望能够对低温压力容器设计水平的提升有所帮助。

关键词：低温压力容器；设计方法；要点低温压力容器的英文缩写为LTPV，归属于低温容器的范畴，规范规定此类容器的设计温度在-20℃以下，主要用途为贮存和运输低温液体。

通常情况下，当使用温度降低时，低合金钢、碳素钢的状态会发生改变，即从原本的延性转变为脆性，此时它们的抗冲击性能将大幅度下降。

为提高低温压力容器的整体性能，应当对相关的设计方法及要点加以了解和掌握。

1低温压力容器设计中的选材要点材料的选择是低温压力容器设计中较为重要的环节之一，与压力容器的性能密切相关。

为此，要对选材予以重视。

根据低温压力容器的主要用途，在设计选材时，应当对如下因素予以综合考虑：设计温度、低温冲击韧性、拉应力水平、焊接、热处理、使用安全性等[1]。

由于钢材生产厂家的技术水平高低不同，从而使得生产出来的钢材成品质量和性能存在一定的差别，当低温压力容器的使用安全性比较高时，要在设计文件中，对钢材的供货渠道加以注明，确保材料满足要求。

1.1钢材的选择低温压力容器设计选择材料时，应满足以下要求：受压元件应当选用完全脱氧的钢，确保氧的质量分数在0.01%以内；非受压元件需要承受荷载时，应选用韧性高、焊接性能好的钢材；用于低温压力容器的钢材的热处理方式应当为正火；以碳素钢或是低合金钢作为低温压力容器的主要材料时，必须进行夏比冲击试验，以此来测定钢材的低温韧性；当低温压力容器的壳体选用的是碳素钢板或低合金钢板时，应确保钢板厚度在20mm以上，并且要进行超声波检测[2]，确认检测结果达到现行规范标准的规定后方可使用。

低温压力容器在设计、制造中应该注意的问题点

低温压力容器在设计、制造中应该注意的问题点1设计温度的确定设计温度低于－20℃是判定碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢容器是否是低温容器的关键;设计温度低于－196℃是判定奥氏体不锈钢容器是否是低温容器的关键。

在进行设计时，要对影响容器温度的相关因素进行全面了解和分析，容器的使用地点、安装位置是室内还是室外、正常工作环境温度下对容器壳体金属温度的影响以及容器内介质温度对金属的影响。

2材料选择要点由于低温压力容器主要的失效模式为脆性断裂，而钢材在低温下脆性增大，韧性降低。

对材料的选择与非低温容器材料的选择相比提出了更高的要求。

低温钢材在冶炼方法、化学成分、热处理状态等方面加以严格规定和要求，并且对所使用的钢材提出低温冲击要求。

用于设计温度低于－20℃并且抗拉强度下限值小于540MPa的钢材P≤0．025%，S≤0．012%;用于设计温度低于－20℃并且抗拉强度下限值大于540MPa的钢材P≤0．02%，S≤0．01%。

低温压力容器受压元件之间及与受压元件直接焊接的非受压元件材料应是焊接性能良好的钢材。

目前我国低温用钢按使用温度主要分为以下三类。

1)设计温度低于－20℃不低于－40℃，这类容器是以16MnDR钢材为代表，主要使用于安装在室外受环境温度影响的空气储罐、氮气储罐等。

2)设计温度低于－40℃不低于－196℃，可以选用Ni系列低温钢材进行制造低温容器;用于设计温度－70℃的09MnNiDR可以用于液氨设备的制造;08Ni3DR可以用于制造使用温度－100℃的低温容器;06Ni9DR可用于制造使用温度－196℃的低温容器。

3)设计温度低于－196℃不低于－273℃，通常选用奥氏体不锈钢进行容器制造。

如S30408等奥氏体不锈钢。

3结构设计要点3．1容器结构设计应遵守的要点1)结构应尽量简单，减少约束，避免产生多余的附加应力，避免产生过大的温度变化，选材一致。

2)应尽量避免结构形状的突变，减小局部应力，较高的局部应力是产生裂纹的关键因素。