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低温压力容器在设计、制造中应该注意的问题点

1设计温度的确定

设计温度低于-2（rc是判定碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢容器是否是低温容器的关键;设计温度低于-196℃是判定奥氏体不锈钢容器是否是低温容器的关键。

在进行设计时,要对影响容器温度的相关因素进行全面了解和分析，容器的使用地点、安装位置是室内还是室外、正常工作环境温度下对容器壳体金属温度的影响以及容器内介质温度对金属的影响。

2材料选择要点

由于低温压力容器主要的失效模式为脆性断裂，而钢材在低温下脆性增大,韧性降低。对材料的选择与非低温容器材料的选择相比提出了更高的要求。

低温钢材在冶炼方法、化学成分、热处理状态等方面加以严格规定和要求,并且对所使用的钢材提出低温冲击要求。

用于设计温度低于-2CTC并且抗拉强度下限值小于540MPa的钢材P

0.025%,S0.012%;用于设计温度低于-20。（：并且抗拉强度下限值大于540MPa的钢材P0.02%,S0.01%o

低温压力容器受压元件之间及与受压元件直接焊接的非受压元件材料应是焊接性能良好的钢材。

目前我国低温用钢按使用温度主要分为以下三类。

1）设计温度低于-20。（：不低于-40℃,这类容器是以16MnDR钢材为代

表，主要使用于安装在室外受环境温度影响的空气储罐、氮气储罐等。

2）设计温度低于-4（rc不低于-196℃,可以选用Ni系列低温钢材进行制

造低温容器;用于设计温度-70。（2的09MnNiDR可以用于液氨设备的制造;08Ni3DR可以用于制造使用温度-100℃的低温容器;06Ni9DR可用于制造使用温度-1960c的低温容器。

3）设计温度低于-196（不低于-273℃,通常选用奥氏体不锈钢进行容器制造。如S30408等奥氏体不锈钢。

3结构设计要点

3.1容器结构设计应遵守的要点

1）结构应尽量简单，减少约束，避免产生多余的附加应力，避免产生过大的温度变化，选材一致。

2）应尽量避免结构形状的突变，减小局部应力，较高的局部应力是产生裂纹的关键因素。

3）接管与壳体连接处角焊缝要凹型圆滑过渡，接管端部内壁处做圆角处理。

4）接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强，若采用补强圈结构，应为全焊透结构，且焊缝圆滑过渡。5）支座与壳体的焊接应设置垫板。

3.2密封紧固件的设计

低温压力容器法兰用螺柱紧固件，不得采用一般的铁素体商品紧固件，设计温度低于-40℃?-7（TC螺柱材质应选用35CrMoA;设计温度低于-70V?-100℃螺柱材质选用30CrMoAo

提出硫和磷化学成分限定含量，并且做低温冲击试验。设计温度低于以上温度应选用奥氏体钢螺柱。

螺柱应采用中部无螺纹部分的芯杆直径不大于0.95倍螺纹根径或全螺纹的弹性螺柱。

3.3密封垫片的设计

密封垫片用非金属材料应采用石棉橡胶板、柔性石墨等在低温下有良好弹塑性状态的材料，使用温度低于-40（选用金属材料的密封垫片（如金属包覆垫片的金属外壳、缠绕式垫片的金属带以及实心的金属垫），应采用奥氏体不锈钢、铜、铝等在低温下无明显转变特性的金属材料。

4焊接接头的设计与焊材的选择

1）在低温压力容器工作时各种焊接接头承受的力大小和性质都不同，各种焊接接头都有不同的设计要求。

低温压力容器受压部件的焊接接头根据所在位置分为A、B、C、D、四类,分类原则同《压力容器》GB150-20n规定。

此外，把底座、支耳、托架、垫板及其他非受压附件与容器内外壳壁的连接接头规定为E类焊接接头。A类焊接接头应采用双面对接焊,或采用保证焊透及双面成型，与双面焊具有同等质量的单面对接焊。

如果采用带垫板的单面焊，焊后必须拆除垫板。B类焊接接头虽然承受轴向应力为主但也应采用与A类焊接接头相同的结构设计。

C类焊接接头不论采用哪种形式均为焊透结构。法兰与筒体、接管如采用平焊结构当为全截面焊透结构时，适用于设计温度不低于-40℃,且设计压力不大于4.OMPa工况。D类焊接接头接管与容器器壁的角接接头应采用完全焊透

结构。

2)低温压力容器受压元件或受压元件与非受压元件焊接采用手工电弧焊焊

条应选用低氢碱性焊条，采用埋弧自动焊应选用碱性或中性焊剂。3)低温压力容器异种钢焊接接头的性能要求。

铁素体钢与奥氏体钢直接焊接，由于铁素体钢与奥氏体钢的线胀系数差别较大，在低温场合会引起温差应力，且在熔焊中铁素体一侧的碳向焊缝金属转移,会引起铁素体侧强度下降和焊缝金属的塑性降低。

焊接时应遵循以下要求。

(1)一般应选用Cr23Nil3或Cr26Ni21型高铭银或镶基焊接材料，焊后原则上不再进行消除应力热处理；

(2)该类异种钢焊接工艺评定和产品焊接试板应符合下列要求。

①焊接接