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℃。

③设计温度低于-100℃时, 设计温度调整值为0。

调整后的设计温度等于或低于- 20℃时，压力容器的选材(包括钢材及焊接接头冲击试验温度)、设计、制造、检验要求均按低温压力容器来确定。调整后的设计温度高于-20℃但低于0℃时，压力容器的钢材及其焊接接头的冲击试验温度应等于或低于调整后的设计温度，其他设计、制造、检验要求可不必遵循HG20585—1998《钢制低温压力容器技术规定》的规定。

调整后的设计温度不低于0℃时，压力容器的选材、设汁、制造、检验要求均不必遵循HG20585—1998《钢制低温压力容器技术规定》的规定。该压力容器就不属于低温压力容器的范围了。

另有一点就是，低温低应力工况不适用于钢材标准抗拉强度下限值大于540MPa的低温压力容器。

由于低温压力容器的设计、制造、检验远比非低温压力容器要复杂，也就是说低温压力容器的制造成本远比等同的非低温压力容器要高，故正确区分一台压力容器是否为低温压力容器就显得很重要了，设计者一定要能掌握这一点。

2低合金钢制低温压力容器设计要点

(1)在选材上应尽量选用在使用温度下，仍能保持良好缺口韧性的材料，使操作

温度在材料的转变温度以上。

(2)应避免局部高应力集中结构形式。如；使用悬挂式支座，不连续的加强筋和

刚度的过大差异等。应尽量使结构连续及平稳过渡(其斜度通常为1：4)不应使用不连续的加强件或由点焊、间断焊连接的连续加强件。

(3)应使容器的结构尽量简单些，避免可能产生很大温度梯度的剧变。若必要时，

则应采用一些特殊的结构。

(4)非受压元件不得直接焊在受压元件上，而应加垫板，垫扳的材料应与元件相

同。如鞍座、扶梯等。直接焊在受压元件上的附件，应做为受压元件的一部分来考虑，取壳体与附件连接处壳体厚度和附件厚度中之大者作为基准厚度。

(5)焊接结构应采用全焊透的结构形式，当接管伸入壳体内的部分与壳体内表面

平齐时，内角应打磨成R=3~4mm的园角。

(6)壳休上的开孔应尽量采用厚壁管补强，对于较大的孔如人孔等，应采用整体

锻造。

(7)锥形封头或变径段的半锥角不得超过45，且应带有折边。折边的弯曲半径大

于等于0.1倍锥形封头直径和3倍壁厚（取大值），并需有大于等于25mm的直边。

(8)弯头应采用煨弯或压制弯头，不得采用直拼接（虾米腰）。

(9)A、B类焊接接头应采用双面焊或相当于双面焊的全焊透对接接头。

(10)所有连接焊缝，不论采用何种接头型式，均为焊透结构。

(11)设计温度低于-40℃的压力容器，其垫片应采用奥氏体不锈钢、铜、铝的金属

包垫片或上述金属带制成的缠绕式垫片，金属垫片。

(12)下列工况的压力容器、管法兰应采用对焊法兰：

a设计压力大于等于1.6Mpa，用于极度危害、高度危害、易燃、易爆介质的压力容器；

b设计压力大于等于2.5Mpa的压力容器；

c设计温度低于-40℃的压力容器。

(13)为了消除附加应变，对焊后热处理的容器应做预水压试验。

(14)铁素体钢制低温压力容器受压元件或受压元件与非受压元件焊接如采用手

工电弧焊焊条，应选用GB5117《碳钢焊条》和GB5118《低合金钢焊条》的低氢碱性焊条。埋弧焊剂应选用碱性或中性焊剂。

(15)低温压力容器的平台连接板与平台之间、梯子连接板与梯子之间、鞍座与基

础之间，应放置浸透沥青的松木或杂木保冷。

3低合金钢制低温压力容器制造要点

（1）壳体的钢板厚度大于20mm时，应逐张进行超声检测。

（2）对焊后不进行消除应力热处理的容器，不得采用锤击等强制手段进行成形组装。

（3）不得在受压元件上刻划或打材料标记、焊工钢印。