低温压力容器及检验

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叠片绝热支承
氮排气管 氢排气管
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氢安全阀
氮安全阀
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图5 液氮保护的液氢容器
低温压力容器和管道的典型结构⑹
⑵ 液氢和液氦压力容器
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图6 100L多屏绝热液氦容器
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抽气铅管 铅管护罩 颈管 铜翅片 多层绝热 外壳 传导屏 内胆 加强圈 支承短管 吸附腔 吊钩 不锈钢丝绳 底座
表1
过程种类 石油精炼过程丙烷脱腊
常见的低温工业过程
过程种类 工具钢的低温处理 天然气的液化 炼焦油煤气分离乙烯 液态空气的制作 由天然气萃取氦气
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血浆的冷冻干燥 青霉素的冷冻干燥 氯气的液化 石油精炼过程o2脱腊 一氧化二氮的精制
温度条件℃ －40 －40 －40～－90 －50 －60 －90
温度条件℃ －90 －160 －190 －190 －200
低温压力容器内胆常采用奥氏体不锈钢、铝合金、铜合金（钛）；液 化天然气的内胆也可用9%Ni镍钢和36%Ni钢（镍合金）；液氟容器内胆多 用蒙乃尔合金或不锈钢。低温压力容器外壳常用碳钢（如Q235 、 16MnR 等）。内胆与外壳连接管道和构件常用奥氏体不锈钢、蒙乃尔合金。
低温液体名称 硫化氢 二氧化碳 乙炔 乙烷 乙烯 氪 甲烷 氧 氩 氟 氮 氖 重氢 氢 氦 化学符号 H2 S CO2 C2 H2 C2 H6 C2 H4 Kr CH4 O2 r F2 N2 Ne D2 H2 He 沸点（℃） －60.3 －78.4 －84.02 －88.63 －103.71 －153.36 －161.45 －182.93 －185.86 －188.12 －195.8 －246.06 －249.49 －252.77 12 －268.93 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 15Mn26Al4 容器结构 双壁
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 盖 内颈管 内胆 外壳 拉手 支承垫 铝壳 吸附剂 弹簧 抽气管 抽气管护罩
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
5 图2 CF-100000液氧储槽 2018/1/5
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
1、真空封口；2、支承；3、输液管；4、定点液位计；5、引线管；6、挡板；7、外 壳；8、吸附剂；9、安全阀；10、增压系统；11、压差液位计；12、盖板；13、仪表 板、14、内胆；15、增压管。
图3
WYN-180型运输用低温容器
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低温压力容器和管道的典型结构⑷
⑴ 液氧、液氮和液氩压力容器
1、外壳体；2、内容器；3、吊杆；4、排液阀；5、排液管。 图4 38M3铁路液氧槽车
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低温压力容器和管道的典型结构⑸
⑵ 液氢和液氦压力容器
1 2 3 4 5 液氮注入和排除 液氢阀 液氢注入和排除 辐射屏 聚四氟乙烯缓冲块
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低温钢制压力容器（低温用钢）
19世纪末以来，在严寒地带的铁轨、桥梁和结构件曾发生 一系列低温脆性断裂事故。 钢的冷脆是压力容器材料脆化最重要的类型。所谓冷脆 性是指金属材料在低温下呈现韧性降低，脆性增大的现象。对 于在低温下工作的受压元件，考虑钢材冷脆性是选用钢材的基 本要求。对于高温下工作的承压设备，虽然在运行状态下塑性 良好，但在室温下进行水压试验时，仍有可能发生脆性破坏， 这也属于冷脆问题。本世纪纪40年代以来，许多压力容器、管 道、化工设备及大型结构等焊接结构，多次发生脆性破坏，造 成了巨大的损失。为了避免发生破坏，在水压试验时规定了不 同的最低温度值。 当温度逐渐降低时，材料的破坏型式将由延性断裂转变 为脆性断裂，其转变点的温度称为韧脆转变温度。这是材料低 温韧性的重要指标。
表2 各国按常规设计钢制容器规范的低温界线
国家 美国 日本 规范名称 ASMEⅧ-1 JISB8270 低温界线 ＜－30℃ ＜－10℃ 德国 AD规范 ＜－10℃
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法国 非直接火受压设备设计规范 ≤－20℃
英国 BS5500 ＜0℃
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低温压力容器和管道的典型结构⑴
⑴ 液氧、液氮和液氩压力容器
2018/Fra Baidu bibliotek/5
低温压力容器的低温界限
1、按常规设计的压力容器规范多采用经验的总结，包括 失效、破坏的经验总结。所以各国根据各自的使用经验，人 为划分低温界线。我国压力容器规范多年来习惯把小于或等 于-20℃作为低温界线。实践表明这样划分具有足够的安全性。 目前世界各国按常规设计的压力容器规范，对低温压力容器 划分的温度界限各不相同，如表2所示。 2、按应力分析法设计的压力容器规范要求容器在整个使 用（包括制造）过程中，无论在常温或低温下使用，都应具 有一致的韧性要求，以防止在各个使用环节上发生脆性断裂。 因此，按应力分析法进行设计的压力容器规范，如ASMEⅧ-2， 中国的JB4732都不划分低温与常温的温度界限。
真空型绝热
真空型绝热
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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》。 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》。
低温压力容器及检验
概
况
低温技术是 19世纪末在液态空气工业上发展起来的，随 着科学技术的进步，低温技术在近 30年中得到了迅速发展和 广泛应用。低温压力容器和管道系统是低温工业过程的关键 设备。碳钢和低合金钢制低温压力容器的特点是容易产生低 温脆性破坏。低温脆断是在没有预兆的情况下突然发生的， 危害性很大，因此在选材、试验方法和制造等方面均要采取 措施，防止低温脆断事故发生。铝及铝合金、钛及钛合金、 铜及铜合金、镍及镍合金和奥氏体不锈钢等制低温压力容器 则没有低温脆断的情况。对于深低温条件下运行的容器，应 有良好的低温绝热结构和密封结构。
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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
10 M3地下液化天然气储罐 图7 东京煤气公司130000
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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
1、摆动杆；2、可拆卸的罩；3、阀。
11 图8 低温阀门 2018/1/5
低温压力容器的结构材料