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摘 要:本文将详细介绍铬钼钢压力容器的具体设计,在设计完成后,工作人员对其容器的制造提出相应的要求,如在热处理与裂纹敏感度方面,在制造过程中,还提出开展超声测试与多样化检测等多种检验方法,只有有效提升设备性能,才能在其遇到问题时更好地解决。
关键词:铬钼钢;压力容器设计;制造要求;检验方法
在实际应用铬钼钢时,其主要作用在压力容器中,在化工与炼油行业中更是使用广泛。在实际生活中,铬钼钢多置在重整装置与加氢装置内部的临氢设备内,此类钢材的优势在于温度强度高与抗氢腐蚀性能强,若该容器属高压高温,其封头与壳体的首要材料为铬钼钢。
一、铬钼钢压力容器的设计
(一)接管与开口
针对压力容器的开口装置,其补强方式主要为器壁对接、接管和补强板等,最为简单的方法为补强板,基于铬钼钢的硬度相对较大,器壁接角与补强板中间的交界处会产生裂纹,在检测过程中,借助渗透或磁粉法只能查看其焊缝的表面,而无法检测出其内部形成缺陷的原因,在使用时会为未来埋下安全隐患,补强板补强的方式很难广泛应用。若压力容器的压力较低,或其开口直径与其器壁的厚度相似,都是又小又薄时,更好的补强方法为使用接管。
而当压力容器的压力较高、开口直径大,且器壁较厚时,其主要采用的是器壁对接法,在检测内部缺陷的过程中可应用超声与射线法,此时该器具内部的残余应力会与最大应力分离开,进一步降低连接处的应力值,减轻应力负担,采用此方法会有效改进压力容器的内部缺陷,进而实现有力补强。
(二)附件链接
压力容器内部含有附件,即非受压件和受压件,而相焊的附件若附着在器壁内部,其结构应为双面全焊透,在焊透的过程中依照顺序先焊完一面,并及时清理另一面,将其焊根清除的同时,再借助磁粉检测,待测试合格以后再行焊接,并针对焊缝实行磁粉或超声法进行检测。与补强板的方法相似,工作人员可在容器壁的周围贴补钢板,而不应在其周边应用结构上使用角焊缝连接法。
(三)保温支撑
铬钼钢压力容器多用在高温高压中,若使用方法不当,极易产生安全隐患,甚至会影响压力容器的正常使用,如器壁内部的角焊接若与支撑板进行长时间连接,会形成较明显的裂纹。为不影响该器具的应用安全,可采用科学式的保温支撑结构,其方式主要为鼠笼式,其主要的应用原理为在该保温支撑结构的顶部有一处颈部连接环,将其下拉后会产生多条薄钢带,在该结构的下端固定好后,再将其平均分成多段后取对应的位置设立纵向钢带与支撑圈,并将其固定,此器件可用作保温支撑圈,从而对该结构起到保温支撑的作用[1]。
二、铬钼钢压力容器的制造要求
(一)实行热处理
在制造铬钼钢压力容器时,为保障其钢材性能,工作人员可对其使用热处理,而受热处理影响最大的钢材则为Cr-Mo钢,对不同的钢材需选择对应性强的处理方式,还要设计出科学的热处理规范,提升热处理工艺的应用方法。具体来说,在GB150中,对部分钢材实行焊接热处理以后,需明确其厚度界限,而对Cr-Mo钢的厚度规定则较为模糊。
针对压力容器内部的Cr-Mo钢材,在开展热处理前,需实行正火工序,该工序主要负责改善钢材厚度,进行回火热处理以后,钢材内部的晶粒会逐步细化,其塑性配合、强度与组织均处在合理适配的状态中,其材料性质也会更为优异。在制造压力容器的进程中,需要做到控制预热温度、保持层间温度不变等,在焊接以后可实行降低应力或消氢热处理等。为保障焊接接头的稳定,热处理的方式需多样化,有效避免其接头开裂,改善器具的综合性能。
(二)降低裂纹敏感性
在制造铬钼钢压力容器的过程中,其焊接接头若使用不当会出现冷裂纹缺陷,该缺陷主要影响在其接头的热区中,也会在焊缝金属中产生。通常来讲,引发裂纹的原因较多,比如,当冷裂纹的淬硬组织较敏感时,或裂缝金属中的含氢量较高,甚至拘束应力也会提升裂纹的敏感度。裂纹与氢扩散的关系较大,由于其带有延迟属性,在焊接后才会产生,且时间并不确定,因而氢裂纹会对压力容器的性能产生极大影响。对于裂纹敏感度的防治方法,一方面,工作人员需降低热影响区的氢含量,以防止其形成扩散,在开展工作时还需使用低氢焊条,并以此为基础遵照相关规定进行保存与烘烤。另一方面,在进行焊接时需严格遵守焊接顺序,即预热、保证层间内温度、消除应力或焊后消氢等,在设计压力容器结构时应降低拘束度,从而使接头接头结构的设计更为合理[2]。
三、制造时铬钼钢压力容器的检验方法
(一)超声检测
铬钼钢压力容器在制造的过程中,针对其内部的厚壁反应器中的原材料,应严格实施超声测试,在完成其焊接接头的测试后,对其焊接接头实行应力消除的热处理,待水压测试与焊后热处理完成后再实行超声测试。相较于射线检测,超声测试可及时检验出裂纹缺陷,根据相关规定Cr-Mo钢材在开展焊接接头时,需设置超声检测或射线测验,若某材料出现裂纹倾向,应在实行热处理以后再度开展无损检测。如果压力容器的合金钢金属含量较低,开展耐压试验以后,针对其焊接接头,仍需实行无损检测。
(二)多样化测试
基于铬钼钢压力容器的自身属性,其工作状态在高压、临氢、高温中,在制造其器具时,焊接过程中会产生冷裂纹缺陷,甚至在整个焊接或热处理过程中都会形成潜在裂纹,因而在制造此类器具时,工作人员需对其进行多样化测试,如射线、磁粉、渗透與硬度等测试,进而有效保障产品质量。
例如,某企业在制造压力器具的过程中,为避免其产生裂纹,对其实行磁粉检测,在焊接以前,对于焊接接头的两侧与焊缝坡口,在对其实行水压试验和热处理以后,及时清理其焊缝根部,并针对缺陷实行重修,其容器表面在连接附件以后,实行磁粉检测,在保障无裂纹的情况下,再开展下道工序,有效保障产品质量。
四、总结
综上所述,随着科技的进步,我国已开发或改进了多种类型或材质的钢材,并将已有的钢材质,作用到各类加氢反应器中。专业人员为保障反应器的使用安全,经过相关制造与检验,制定出了相应的材料使用标准,通过提升钢的综合性能与纯净度,增强压力容器的应用安全。
参考文献:
[1]李利娇.铬钼钢制压力容器设计、制造需要注意的问题[J].化工设计通讯,2018,44(06):170+178.
[2]高宁宁.化工铬钼钢设备设计及制造检测问题浅析[J].民营科技,2017(02):12.
作者简介:
张庆超(1987—),男,汉族,天津,本科,初级助理工程师,主要研究压力容器方向。
关键词:铬钼钢;压力容器设计;制造要求;检验方法
在实际应用铬钼钢时,其主要作用在压力容器中,在化工与炼油行业中更是使用广泛。在实际生活中,铬钼钢多置在重整装置与加氢装置内部的临氢设备内,此类钢材的优势在于温度强度高与抗氢腐蚀性能强,若该容器属高压高温,其封头与壳体的首要材料为铬钼钢。
一、铬钼钢压力容器的设计
(一)接管与开口
针对压力容器的开口装置,其补强方式主要为器壁对接、接管和补强板等,最为简单的方法为补强板,基于铬钼钢的硬度相对较大,器壁接角与补强板中间的交界处会产生裂纹,在检测过程中,借助渗透或磁粉法只能查看其焊缝的表面,而无法检测出其内部形成缺陷的原因,在使用时会为未来埋下安全隐患,补强板补强的方式很难广泛应用。若压力容器的压力较低,或其开口直径与其器壁的厚度相似,都是又小又薄时,更好的补强方法为使用接管。
而当压力容器的压力较高、开口直径大,且器壁较厚时,其主要采用的是器壁对接法,在检测内部缺陷的过程中可应用超声与射线法,此时该器具内部的残余应力会与最大应力分离开,进一步降低连接处的应力值,减轻应力负担,采用此方法会有效改进压力容器的内部缺陷,进而实现有力补强。
(二)附件链接
压力容器内部含有附件,即非受压件和受压件,而相焊的附件若附着在器壁内部,其结构应为双面全焊透,在焊透的过程中依照顺序先焊完一面,并及时清理另一面,将其焊根清除的同时,再借助磁粉检测,待测试合格以后再行焊接,并针对焊缝实行磁粉或超声法进行检测。与补强板的方法相似,工作人员可在容器壁的周围贴补钢板,而不应在其周边应用结构上使用角焊缝连接法。
(三)保温支撑
铬钼钢压力容器多用在高温高压中,若使用方法不当,极易产生安全隐患,甚至会影响压力容器的正常使用,如器壁内部的角焊接若与支撑板进行长时间连接,会形成较明显的裂纹。为不影响该器具的应用安全,可采用科学式的保温支撑结构,其方式主要为鼠笼式,其主要的应用原理为在该保温支撑结构的顶部有一处颈部连接环,将其下拉后会产生多条薄钢带,在该结构的下端固定好后,再将其平均分成多段后取对应的位置设立纵向钢带与支撑圈,并将其固定,此器件可用作保温支撑圈,从而对该结构起到保温支撑的作用[1]。
二、铬钼钢压力容器的制造要求
(一)实行热处理
在制造铬钼钢压力容器时,为保障其钢材性能,工作人员可对其使用热处理,而受热处理影响最大的钢材则为Cr-Mo钢,对不同的钢材需选择对应性强的处理方式,还要设计出科学的热处理规范,提升热处理工艺的应用方法。具体来说,在GB150中,对部分钢材实行焊接热处理以后,需明确其厚度界限,而对Cr-Mo钢的厚度规定则较为模糊。
针对压力容器内部的Cr-Mo钢材,在开展热处理前,需实行正火工序,该工序主要负责改善钢材厚度,进行回火热处理以后,钢材内部的晶粒会逐步细化,其塑性配合、强度与组织均处在合理适配的状态中,其材料性质也会更为优异。在制造压力容器的进程中,需要做到控制预热温度、保持层间温度不变等,在焊接以后可实行降低应力或消氢热处理等。为保障焊接接头的稳定,热处理的方式需多样化,有效避免其接头开裂,改善器具的综合性能。
(二)降低裂纹敏感性
在制造铬钼钢压力容器的过程中,其焊接接头若使用不当会出现冷裂纹缺陷,该缺陷主要影响在其接头的热区中,也会在焊缝金属中产生。通常来讲,引发裂纹的原因较多,比如,当冷裂纹的淬硬组织较敏感时,或裂缝金属中的含氢量较高,甚至拘束应力也会提升裂纹的敏感度。裂纹与氢扩散的关系较大,由于其带有延迟属性,在焊接后才会产生,且时间并不确定,因而氢裂纹会对压力容器的性能产生极大影响。对于裂纹敏感度的防治方法,一方面,工作人员需降低热影响区的氢含量,以防止其形成扩散,在开展工作时还需使用低氢焊条,并以此为基础遵照相关规定进行保存与烘烤。另一方面,在进行焊接时需严格遵守焊接顺序,即预热、保证层间内温度、消除应力或焊后消氢等,在设计压力容器结构时应降低拘束度,从而使接头接头结构的设计更为合理[2]。
三、制造时铬钼钢压力容器的检验方法
(一)超声检测
铬钼钢压力容器在制造的过程中,针对其内部的厚壁反应器中的原材料,应严格实施超声测试,在完成其焊接接头的测试后,对其焊接接头实行应力消除的热处理,待水压测试与焊后热处理完成后再实行超声测试。相较于射线检测,超声测试可及时检验出裂纹缺陷,根据相关规定Cr-Mo钢材在开展焊接接头时,需设置超声检测或射线测验,若某材料出现裂纹倾向,应在实行热处理以后再度开展无损检测。如果压力容器的合金钢金属含量较低,开展耐压试验以后,针对其焊接接头,仍需实行无损检测。
(二)多样化测试
基于铬钼钢压力容器的自身属性,其工作状态在高压、临氢、高温中,在制造其器具时,焊接过程中会产生冷裂纹缺陷,甚至在整个焊接或热处理过程中都会形成潜在裂纹,因而在制造此类器具时,工作人员需对其进行多样化测试,如射线、磁粉、渗透與硬度等测试,进而有效保障产品质量。
例如,某企业在制造压力器具的过程中,为避免其产生裂纹,对其实行磁粉检测,在焊接以前,对于焊接接头的两侧与焊缝坡口,在对其实行水压试验和热处理以后,及时清理其焊缝根部,并针对缺陷实行重修,其容器表面在连接附件以后,实行磁粉检测,在保障无裂纹的情况下,再开展下道工序,有效保障产品质量。
四、总结
综上所述,随着科技的进步,我国已开发或改进了多种类型或材质的钢材,并将已有的钢材质,作用到各类加氢反应器中。专业人员为保障反应器的使用安全,经过相关制造与检验,制定出了相应的材料使用标准,通过提升钢的综合性能与纯净度,增强压力容器的应用安全。
参考文献:
[1]李利娇.铬钼钢制压力容器设计、制造需要注意的问题[J].化工设计通讯,2018,44(06):170+178.
[2]高宁宁.化工铬钼钢设备设计及制造检测问题浅析[J].民营科技,2017(02):12.
作者简介:
张庆超(1987—),男,汉族,天津,本科,初级助理工程师,主要研究压力容器方向。