解析低温压力容器制造工艺
时间：2021-01-25 08:01:03 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：低温压力容器为我国工业的发展提供不竭的动力，为化学物品的运输提供便捷条件。本文以低温压力容器的概念和特征为出发点，探究在制造中需要注意的问题原则以及主要的制造工艺要点。
关键词：低温;压力容器;制造工艺
2012年3月1日，国家正式实施GB150-2011《压力容器》，从材料、设计、制造、检验四个环节对压力容器进行明确定义。低温压力容器是低温容器的一种，材质为不锈钢储罐。
一、低温压力容器的概念及特征
低溫压力容器的设计温度必须低于-20℃。容器内壁的温度与容器运行的环境温度没有直接的联系，但是环境温度却直接影响低温压力容器。所以在制定容器温度时要保障它的设计温度在规定的范围内即可。设计温度主要由容器内介质的温度决定，此外还需要结合压力容器的性质、制造工艺以及环境等因素。例如，某化工企业处于低气温地区，当运输的材料是液态时，就需要以材料的实际温度作为参考，通过公式重新进行计算。
低温压力容器的结构会根据材料情况进行适当调整。一般是由盖、内颈管、内胆、外壳、拉手、支承垫、铝壳、吸附剂、弹簧、抽气管、抽气管护罩等组成。它的内胆是由奥氏体不锈钢、铝合金等组成，外壳是由Q235组成。低温压力容器具有以下特点。第一，断裂时它的名义应力低于材料的屈服强度，在断裂前局部只有较小的变形。第二，出现断裂情况后，裂纹扩展的速度不断加快。第三，在低温时断裂问题出现的可能性大大提高。
二、低温压力容器在制造时应该注意的问题及原则
低温压力容器在制造时要经过冷成型、焊接、热处理这三项工序，在过程中会产生一定的残余应力。第一，低温压力容器在焊接前要做好实验工作，保障焊接口的严密性。第二，提高焊接的质量，结合材料选择合适的制造工艺使其达到设计图纸的要求，避免出现缺陷的情况，影响容器的正常使用[1]。第三，在对附近部位进行焊接式时应该采用连焊的模式，以防出现焊缝的情况。第四，在对低温压力容器的坡口进行加工时要对接口表面进行观察，看是否存在裂口的情况。第五，在进行热处理后的低温压力容器应该使用较轻柔的方式帮助它成型，避免使用强力敲击的模式，以免在容器表面造成划痕。第六，当低温压力容器经过热处理之后，应该使用制冷的方式帮助其成形。
目前，现有的低温压力容器的设计都是以室温抗拉强度或者屈服强度的许应力作为参考的。这种模式可以减小变形发生的可能性。第一，应该允许存在一些较小的缺陷，在一定程度上防止开裂。但是在实际应用时要对热影响区和熔合区的性能进行判断，要求韧性最低的地方也应该可以承受外负荷所产生的的应变。第二，利用母材的优势避免出现裂纹扩展的现象，避免低温压力容器发生断裂事故。第三，当低温压力容器的缺陷处开裂时，其他的部分能起到止裂的作用。要把韧性程度作为材料选择的重要标准。
三、低温压力容器制造工艺的要点
因为不同的物质拥有不同的特性和存储的环境，所以要求低温压力容器制造有一定的针对性，能够适应不同物质的要求。
（一）低温压力容器制造材料选择
在选择材料时要以物质为依据，要综合利用各个行业的专业知识，制造出适宜的低温压力容器。例如，第一，在制造低温钢制压力容器时，要对设计资料和图纸进行仔细的审查。所用钢材、钢板、管材、锻件以及其它的零件材料是否为低温用钢，温度是否在规定的范围内。第二，必须按照有关部门的规定进行钢材的发放工作，在施工前应该抽查材料的合格证书和清单。要用油漆对钢材进行标记工作。第三，检验低温钢材的冲击力和韧性。低温压力容器及其受热的元件采用的钢材必须进行低温夏比V缺口冲击试验。可以选取一块8mm×10mm×55mm的小块进行实验，要保障它符合金属夏比冲击实验的要求。第四，检验钢材的试验温度。钢材的冲击试验温度应该低于或等于调整后的设计温度。
（二）低温压力容器制造冷成型
冷成型是低温压力容器制造的重中之重，直接影响它的成型效果。压力容器在低温中会出现脆裂的情况，主要原因就是内部压力过大。当容器的外壁出现缺陷时，裂纹处的应力不断加大，加重钢材变脆的几率。所以，在低温压力容器制造时要对冷成型的过程进行严格把控，减少发生容器变形的情况。同时要注意当容器低温冷成型时的温度应该小于16℃，把容器的变形情况控制在一定的范围内。此外要对容器的外壁与封头处进行妥善处理，进行良好的过度，以免出现缺陷的情况。
（三）低温压力容器制造焊接
低温压力容器在进行焊接工作时需要具备极高的专业技能才可以保障整体的质量。在焊接的过程中要严格按照评定合格的工艺进行焊接。焊接线能量增大会导致焊缝以及热影响区的韧性下降[2]。所以要最大限度的减小过热，使用小的焊接线能量。可以通过控制电流、电压、焊接的进度、以及划分每段焊条的焊接长度的方式对焊接的能量进行监控。在进行多焊道时，需要适当降低层间的温度，避免出现连续焊接的情况。当出现热裂纹时，应该适当减少含有氢元素的材料，在焊接前做好预热工作，避免出现老化的情况。
（四）低温压力容器制造热处理
低温压力容器在制造时需要先进行冷定型处理，然后进行焊接工作需要对其进行加热。在操作时因为热力的作用容器内汇集一定的应力，随着热量的增加应力不断增加，一段时间后极易出现脆裂的情况，干扰低温压力容器的使用效果。这时就需要采用热处理的方式解决脆裂的问题，这项工艺可以清除残余在容器内的应力，使外壁的韧性恢复到正常的状态，优化容器的变形问题，从根本上避免容器破裂的现象。
四、结论
综上所述，低温压力容器在化工、运输、制造、石油等多个行业得到广泛的应用。但是耐冷的性能较弱，极易发生脆断的现象，在使用存在一定的危险。本文由四个方面介绍了制造的要点，分析需要注意的问题，在实践中不断完善，提高制造工艺的水平。
参考文献：
[1]周庆华，赵文.低温压力容器制造工艺研究[J].科技经济导刊，2020，28（16）：69.
[2]刘振.低温压力容器制造工艺研究[J].化工设计通讯，2019，45（08）：91+139.
作者简介：
韩远松（1984—），男，汉族，天津，专科，初级助理工程师，主要研究压力容器方向。
