低温压力容器的设计
重庆川维石化工程有限责任公司张文华
擒翼：就低温压力容器设计中，从选材、结构设计、焊接、检验等方面进行探讨关键调：低温设计
前言
度应从以下几方面考虑确定：
目前在石油化工企业使用的压力容器中，低温压力容器①对盛装液体，且物料的充装量占容器容积１／４以上占有一定的比重，因该类压力容器工作温度较低，容器材料
且无保温设施的贮存压力容器，由于液体的热容量较气体的脆性相应增大。其受压元件在拉应力的作用下，应力水平大，致使受压元件的金属温度要略高于冬季空气调节室外计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算温度，所以需把冬季空气调节室外计算温度上升ｉ℃方脆性断裂。这种断裂发生的前后。均没有或只有局部极小的可作为该受压元件的设计温度。
塑性变形，而没有整体屈服，在日常生产中不易觉察，对
②对盛装压缩气体，且无保温设施的贮存压力容器，由
石油化工生产的安全威胁更大。因此对于低温压力容器，必于气体的热容量小，受压元件的金属温度按近于冬季空气调须从设计、选材、制造到检验各个环节的要求与非低温压力
节室外计算温度，所以取冬季空气调节室外计算温度。ｉ，－降２
容器相比都有不同程度的提高。本文对低温压力容器的设℃，作为该受压元件的设计温度。
计、选材、制造检验所要注意的问题进行粗略的探讨。
③对于工艺参数不清楚或不全的情况，可依相Ｆｄ的工一．低沮压力窖器的舍义
况，并正在运行的设备，采用实测办法来确定其设计温度。
根据ＧＢｌ５０—１９９８《钢制压力容器》附录Ｃ（标准的附录）
（２）低温下的选材
《低温压力容器》规定，低温压力容器是指容器的设计温度
低温下的选材应考虑设计温度、材料的低温冲击韧性、
低于或等于一２０℃，以及由于环境的影响，壳体的金属温度
壁厚、使用时的拉应力水平、焊接及焊后热处理等问题。
低于或等于一２０＂Ｃ，在工艺操作过程中容器的壁温处于低温
ａ）低温压力容器受压元件所采用的钢材，必须是镇静钢：状态下的一种压力容器。
ｂ）低温压力容器及其受压元件所采用的钢材．除因材料＝．低沮压力窖器在设计时应注意的问匝
截面尺寸太小，无法制取２．５ｍｍＸｌＯｍｍＸ５５岫的小尺寸式样的
（１）设计温度的确定
情况外，必须按ＨＧ２０５８５标准要求进行夏比（Ｖ型缺口）低温设计温度高于一２０℃，和设计温度低于一２０℃，在设计、
冲击试验。
选材、制造等方面是截然不同的。所以，设计温度的确定ｃ）用于制造低温压力容器筒体、封头的钢板，厚度超
是低温压力容器设计中一项至关重要的因素。应从设备在相
过标准规定时，需按ＪＢ４７３０进行超声波检测，合格级别为
应低温下与压力的组合工况，和是否受环境影响、介质的状ＩⅡ级。
态及有无保温或保冷等方面，去做具体问题分析。
ｄ）与低温压力容器受压元件直接焊接的非受压附件材
在工程上，通常采用以下几种方法来确定处于低温下工
料，其低温韧性及焊接接头性能需与受压元件匹配。
作的压力容器的设计温度。
要选用韧性较好的低温容器用钢，使容器的操作温度在１）通过计算，当受压元件两侧有热量传递过程时，可钢材的脆性转变温度之上，要求含炭量低，磷、硫含量控
根据传热计算求得在相应的温度下，沿受压元件厚度方向的制在规定范围之内。
平均金属温度。计算方法可采用ＧＢｌ５卜１９９９《管壳式换热（３）低温下的结构设计
器》附录Ｇ所给出的公式计算。但是，由于很多介质的传在结构设计中要注意消除结构的应力集中，消除尖角，热系数Ｋ值和给热系数ａ值难以查出，在工程计算中，多采
要有足够的柔性。为此在设计时要特别注意以下几个问题：
取经验值代入。
ａ）结构应尽量简单，尽量避免结构形状的突然变化，减
２）当受压元件与工作介质直接接触，并有外保冷或保少局部高应力：
温设施时，可取介质在超作过程中的最低温度或介质的工作
ｂ）避免产生过大的温度梯度：
温度减去５’１０℃作为该受压元件的设计温度。
ｃ）应减少局部的应力集中以及截面的急剧变化：
３）当受压元件可能受环境温度控制时，即在寒冷地区，ｄ）附件的连接焊缝不应采用不连续焊或点焊：
受压容器置于露天或无采暖的厂房内（为事故停车所特设的容ｅ）容器的支座宜设置垫板或连接板，尽量避免直接与容
器及意外降温和停车后的自然温除外），受压元件的设计温
器壳体相焊。垫板或连接板按低温用材考虑：
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万
方数据
ｆ）容器焊有接管及载荷复杂的附件，需焊后消除应力而不能进行整体热处理时，应考虑部件单独热处理的可能性：
ｇ）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，应为全焊透结构，且焊缝圆滑过渡：
ｈ）焊缝的结构设计按ＧＢｌ５０及ＨＧ２０５８５的规定：
ｉ）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或等于０．１Ｄ和３倍壁厚（取大值），并需有大于等于２５ｍｍ的直边。
（４）焊接
（１）在ＧＢｌ５０—１９９８《钢制压力容器》附录Ｃ“低温压力容器”和ＧＢｌ５１—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：是指壳体或受压元件的设计温度虽然低于或等于一２０℃，但其环向应力小于或等于钢材标准常温屈服点的六分之一且不大于５０ＭＰａ的工况。当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下，若其设计温度加５０℃后，高于一２０℃，不必遵循本附录的规定。
（２）在ＨＧ２０５８５一Ｉ９９８《钢制低温压力容器技术规定》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（低于等于一２０℃）操作条件下一次总体薄膜压力０降到ＧＢｌ５０规定的材料许用应力［０］与相应焊接接头系数由的乘积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设计温度不低于一４６℃时，“低温低应力工况”容器的设计温度按表１进行调整。
②设计温度低于一４６℃但不低于一１００℃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六分之一，且不大于５０ＭＰａ时，设计温度调整值可以取５０℃。
ａ）低温压力容器施焊前应按ＪＢ４７０８进行焊接工艺评定试
验，包括焊缝和热影响区的低温夏比（Ｖ型缺口）冲击试验：
ｂ）每台低温压力容器都应制各产品焊接试板：
ｃ）焊接时要采用全焊透结构，因为单面焊的焊缝常因根
部未焊透而带有裂纹性缺陷：
ｄ）要选用低氢型焊条：
ｅ）不应使用不连续的焊接型式：ｆ）严格控制焊接线能量：
ｇ）对接焊缝的余高不大于焊件厚度的１０％，且不大于３ｒｍ；ｈ）焊缝表面不得有裂纹、气孔和咬边等缺陷，应尽量打磨光滑：
ｉ）不得在非焊接部位引弧。（５）检验
ａ）对接焊缝要进行１００％射线探伤，所有角焊缝要进行１００％表面探伤：
ｂ）用碳钢及低合金钢焊接的压力容器在所有焊接完毕后，最好进行整体热处理以消除焊接中产生的残余应力：
ｃ）壳体钢板厚度＞２０ｍｍ时应按ＪＢ４７３０—９４进行超声波检测，ｍ级合格。
（６）对低气温地区工作的压力容器在设计时应尽量采用保温和加热等措施，使容器壁温提高，不致成为低温压力容器。
③设计温度低于一１００℃时，设计温度调整值为０。
调整后的设计温度等于或低于一２０℃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、检验要求均按调整后的设计温度来确定。调整后的设计温度高于一２０℃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ＨＧ２０５８５－９９８《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、设计、制造、检验要求均不必遵循ＨＧ２０５８５—
９８《钢制低温压力容器技术规定》的规定。
三．。低沮低应力工况”的概念
现代生物工程技术用于调味品生产雷琪＂创造“清水变鸡汤＂奇迹
年初以来，由重庆雪琪调味食品厂推出的鲍鱼鸡粉，在上海、北京、深圳、台湾、香港等地的商务酒楼和中产家庭餐桌上备受青睐。据重庆市调味品协会秘书长晏
等矿物微量元素，能滋补强身、改善体质和增强免疫力：鸡肉也富含丰富的蛋白质），成为营养型绿色调味食品，既赋予菜品纯正香气、浓郁圆
润，又能在煲、炒、烧、烩等烹饪过程中，长时间固守鸡汁鲜味。鲍鱼鸡粉的问世，为重庆鸡精行业的提档升级翻开了新篇章。
在雪琪调味品食品厂现场，包源厂长展示了鲍鱼鸡粉的“魔法”：下碗清水面，面的味道是纯正的，口味不倾向任何一方，然后加入鲍鱼鸡粉，一碗清水面，立即变成了正宗的鸡汤面。包源告诉记者，这就是鲍鱼鸡粉调味料的
志华介绍说，重庆市鸡精业的龙头企业——雪琪食品厂推
出的淦龙鲍鱼鸡粉，以重庆土鸡和南非鲍鱼为原料，应用现代生物工程技术，将二者所含的营养鲜味物质与氨基酸、蛋白质、肽类钙等天然鲜味物质调配而成。（其中，鲍鱼含极为丰富的蛋白质，氨基酸、维他命Ａ、Ｅ、Ｃ、Ｂ和铁、钙
定义——清水变鸡汤！（杨文）
万方数据
２００６．Ｎ０１７
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低温压力容器的设计
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张文华
重庆川维石化工程有限责任公司科学咨询
SCIENTIFIC CONSULT2006(17)
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