低温低应力工况压力容器的设计

氯气液化器是氯碱行业经常用到的低温压力容
厚， ）计算此时壳体一次薄膜应力为
； 器，属于低温换热化工设备。该设备壳程介质为冷
＊ ［作者简介］刘岩峰（
），男，工程师，
工工程设计有限公司从事设计工作。
［ 收稿日期］
年毕业于辽宁工学院材料工程系塑性成型专业，现在葫芦岛锦化化
。；
。。。。。；
。；
第期
刘岩峰等：低温低应力工况压力容器的设计
（ ）当调整后的设计温度低于 而高于
时，压力容器选材及其焊接接头除进行低温冲击
试验（ 取试验温度等于设计温度）外，其余不必遵守
低温压力容器的规定。
（ ）当调整后的冲击试验温度高于或等于
时，受压元件的设计、选材、结构、制造检验等均不必
遵守低温压力容器的规定。
在以上低温容器的设计过程中，材料选用非低
ห้องสมุดไป่ตู้温用钢
［ 中图分类号］
［文献标识码］ ［文章编号］
（）
为了提高竞争力，在一些项目新建以及改扩建 当操作温度为
时，同样方法计算壳体一次薄
过程中，氯碱企业应充分利用各种有效措施，在满足 膜应力为
；当操作温度为
时，壳体
要求的基础上，尽最大努力减少支出，降低项目的建 一次薄膜应力为
。由此计算结果可以看
设成本。下面对氯碱行业中一些常用的低温压力容 出，在低温状态下，容器壳体一次薄膜应力值远低于
（ ）设备设计温度低于
但不低于
时，仅当容器壳体或其他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 ，
且不大于
时，设计温度调整值 ! 可取
。
（ ）设备设计温度低于
时，设计温度
调整值为 。
（ ）调整后的设计温度不高于
时，压力
容器选材（ 包括其焊接接头的冲击试验温度）、设
计、制造、检验要求均按调整后的设计温度来确定。
芦岛锦化化工工程设计有限公司在为四川一烧碱工
程设 计 该 设 备 时 用
代替了起初要求的
，为该企业节省了费用。
!" 液氨贮罐
液氨贮罐在氯碱和石化行业中是用来贮存液态
氨的典型贮存容器。按规范要求，其设计压力取
时的饱和蒸汽压
，但 其 通 常 为 常 压 容
器。该设备筒体内径为
，壁厚经计算取
，设备 主 要 受 压 元 件 材 质 设 计 选 择
，在进行该设备设计时，根据 料
厚度
时标准常温屈服点的
《 压力容器安全技术监察规程》
中的相关规 为
，
时标准常温屈服点的
定，取
时的饱和蒸汽压
作为该设备 （即
），该设备为低温低应力工况下的低
的设计压力；设计温度为 。但在该容器的正常 温压 力 容 器。 因 此，该 设 备 的 筒 体 材 料 可 以 用
工作过程中，其工作压力仅为
的。
点的 、且不大于
的工况条件时，即为低
!" 液氯计量槽
液氯计 量 槽 的 作 用 是 储 存 液 态 氯（ 质 量 分 数
温低应力工况。而通过以上分析计算，该设备在低
温状态时壳体的薄膜拉应力不仅小于
，且小
以上）供各生产部门使用。液氯在设备内的正 于壳体材料
标准常温屈服点的 （ 壳体材
常操作温度低于
温度为
，操作压力约为
，管程筒体
内径为
，由公式 ! （ ）计算此时壳体
一次薄膜应力为
，壳体一次薄膜应力值也
远低于一般的压力容器用材料（
等）在常温
条件下的许用应力值（
），同 时 壳 体 一 次 薄
膜应力也小于壳体材料
标准常温屈服点的
（即
），且 小 于
。因此该设备
为低温低应力工况下的低温压力容器。 年，葫
同样一个设备，相同的工艺生产条件，在海南省境内
不需要保温设施，而在黑龙江省则需要可靠的保温
设施。
（ ）设备设计温度不低于
时，低温低应
力工况压力容器的设计温度按表 调整。调整后的
设计温度等于设计温度 与温度调整值 ! 之和。
表 $" 低温低应力工况压力容器的温度调整情况
应力比 !〔!〕
设计温度调整值 !
即可满足标准规范的要求，既降低了
设备的制造成本，又经济合理地达到了设备的使用
要求。
综上所述，对低温压力容器的设计，在正确分析
设计条件及工作条件的前提下，既要符合设计规范，
又要经济 合 理，以 达 到 设 备 正 常 操 作 条 件 的 要 求。
同时，摆正安全与经济的关系，降低设备的造价，以
取得最佳的经济效益。
引证文献(1条)
1.赵建峰 “低温低应力工况”的分析与应用[期刊论文]-科技与生活 2012(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ljgy200703018.aspx
），且小于
。因此该
设备同 样 为 低 温 低 应 力 工 况 下 的 低 温 压 力 容 器。
年，葫芦岛锦化化工工程设计有限公司在为四
川一烧碱工程设计该设备时用
代替了以前
常用的
。
#" 注意事项
（ ）正确分析设计条件及该设备的工作状况。
由于工程所在地点不同，而全国各地的气候条件千
差万别，设计时应充分考虑工程所在地的环境。如
力进行分析计算（ 设备直径取
，壳体壁厚 为
；而 年为四川一烧碱工程和河北冀
取
，材质为
）。当操作温度为
衡化学股份有限公司 万 离子膜烧碱工程所设
时，由公式 ! !"（# $）（ ! 为筒体材料在相应温度 计的液氯计量槽材料则用
代替了
。
下的一次薄膜应力， ；! 为液氯在相应温度下的 #" 氯气液化器
饱和蒸汽压， ；" 为筒体内径， ；$ 为筒体壁
器的选材进行论述，目的就是在条件允许的情况下， 一般的压力容器用材料（
等）在常温条件下
用价格较低的材料代替一些价格高的传统材料，降 的许用 应 力 值（
），根 据
低设备的材料成本和制造成本，进而降低整个工程 《 钢制低温压力容器技术规定》的要求，当设备壳体
项目的费用支出，最终达到增强企业竞争实力的目 一次总体薄膜（ 拉）应力不高于材料标准常温屈服
，且为饱和蒸
代替价格比较高的低温用钢
，从而
汽压，而此时容器内温度为
左右，不属于低温 降低了材料费用的支出。 年 月，葫芦岛锦化
范畴，容器材质可不按低温压力容器要求选取。当 化工工程设计有限公司为广州乳源 万 离子
容器内的温度＄
时，分别以
、
和
为操作温度对容器壳体的一次薄膜拉应
膜烧碱工程和江苏天成氯碱股份有限公司 万 离子膜烧碱 聚氯乙烯工程设计的液氯计量槽材料
。。。。。； 设备与防腐
却盐水，操作温度为
，操作压力为
，
壳程筒体内径为
，壁厚经计算取
，壳
程主要受压元件材质设计选择
。由公式 !
（ ）计算此时壳体一次薄膜应力为
，远
低于一般的压力容器用材料（
等）在常温条
件下的许用应力值（
），同 时 小 于 壳 体 材 料
标准常温屈服点的 （
），且 小
于
。该设 备 管 程 介 质 为 液 氯、氯 气，其 操 作
第期
氯碱工业
年月
，
低温低应力工况压力容器的设计
刘岩峰＊，苏德光，孟 丽
（ 葫芦岛锦化化工工程设计有限公司，辽宁 葫芦岛
）
［ 关键词］低温压力容器；液氯计量槽；氯气液化器；液氨贮罐
［摘 要］对低温低应力工况下的压力容器材料的应力状况及容器的工作状况进行了分析、论述，阐述了设计
中应注意的问题及相应的解决方法，为低温压力容器的设计提供了有益的参考。
［ 编辑：董红果］
低温低应力工况压力容器的设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘岩峰， 苏德光， 孟丽， LIU Yan-feng， SU De-guang， MENG Li 葫芦岛锦化化工工程设计有限公司,辽宁葫芦岛,125001
氯碱工业 CHLOR-ALKALI INDUSTRY 2007(3) 1次
。液
氨在
时对应的饱和蒸汽压仅为
，
由公式 ! （ ）计算此时壳体一次薄膜应力为
；而液氨在
时其对应的饱和蒸汽
压仅为
，由公式 ! （ ）计算此时壳
体一次薄膜应力为
。壳体一次薄膜应力
值远低于一般的压力容器用材料（
等）在常
温条件下的许用应力值（
），同 时 壳 体 一 次
薄膜应力值也小于壳体材料
标准常温屈服
点的 （ 即