淺談鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計、制造與檢驗
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- 淺談鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計、制造與檢驗概述
鉻鉬鋼是壓力容器常用鋼之一 它廣泛用于煉油 化工及各類加
氫裝置和重整裝置中的臨氫設(shè)備上 具有優(yōu)異的抗氫腐蝕性能和良好
的高溫強度 是高溫高壓容器殼體和封頭的首選材料
鉻鉬鋼的主要特點
鉻鉬鋼具有優(yōu)異的抗氫腐蝕性能和耐高溫氧化能力 從而在高溫
高壓臨氫環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用 但 和
等鉻鉬鋼長期在 的溫度范圍內(nèi)操作會產(chǎn)生沖
擊韌性下降 韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高的現(xiàn)象 即回火脆性 另外鉻鉬鋼又是
強度高 淬硬傾向大 易產(chǎn)生氫致裂紋 即延遲裂紋 的鋼種 為了解決
回火脆性和氫致裂紋敏感性問題 固采取控制鋼材的化學(xué)成分 提高
沖擊韌性要求 并在制造過程中對焊接 熱處理 檢驗等提出了相應(yīng)的
一系列特殊要求 所以我們要想真正處理好現(xiàn)實中遇到的問題 就要
真正的了解和掌握鉻鉬鋼的特性是非常必要的
耐熱性
金屬材料抵抗高溫氧化能力 稱耐熱性或抗氧化性 它要求鋼材
在中 高溫條件下金相組織穩(wěn)定 否則就可能產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象 如碳素
鋼在 以上 鋼在 以上長時間使用時 鋼中的滲碳
體會自行分解析出碳原子 產(chǎn)生石墨化 金屬材料的脆性急劇增大 此
外 耐熱鋼還要求鋼材具有較高的高溫持久強度和蠕變極限 而含有
熱穩(wěn)定好和強碳化物形成元素 的鉻鉬鋼 可提高滲碳體的
分解溫度 阻止石墨化的發(fā)生 從而提高鋼材高溫持久強度極限和蠕
變極限
抗氧化性
金屬材料因吸收氫而導(dǎo)致塑性降低 性能惡化的現(xiàn)象稱為氫損
傷 也可以稱為氫脆 酸洗 電解或腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生的氫 金屬凝固后內(nèi)
部殘存的氫 以及介質(zhì)環(huán)境中的氫都可能被材料吸收而擴散至內(nèi)部引
起氫脆 氫損傷可以導(dǎo)致多種形式的材料失效 如氫鼓泡 氫致脆性開
裂 高溫氫腐蝕等
對于石化行業(yè)中的臨氫容器 選用鉻鉬鋼主要是為了防止高溫氫
腐蝕
回火脆性
這里所談的回火脆性是指鋼材長期在某一溫度范圍內(nèi)操作而產(chǎn)
生的沖擊韌性下降 韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高 現(xiàn)象
鋼的回火脆性發(fā)生在 的溫度范圍內(nèi) 接近
這個溫度范圍的上限時 脆化速度高 接近這個溫度下限時 脆化發(fā)展
緩慢 煉油工業(yè)中的加氫反應(yīng)器等臨氫壓力容器就正好長期操作在這
一溫度范圍內(nèi) 這一現(xiàn)象引起人們極大的關(guān)注
脆化材料和非脆化材料的差別 僅表現(xiàn)在缺口沖擊韌性和韌脆
轉(zhuǎn)變溫度的不同 而拉伸性能無明顯的差別 回火脆化的程度一般是
靠韌脆轉(zhuǎn)變溫度的升高來表現(xiàn)的 回火脆化對上平臺沖擊功僅有輕微
的影響
大量的試驗表明 在壓力容器常用的 鋼中 含 量為
的 鋼回火脆化傾向最嚴(yán)重
在 磷 銻 錫 砷 微量不純元素含量高的情況下
脆化傾向特別顯著 多量的 和 對脆化具有促進作用
鉻鉬鋼制壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)鉻鉬鋼的特性 所以在設(shè)計鉻鉬鋼壓力容器時 應(yīng)注意以下
一些問題
開口與接管
一般壓力容器開口 通常采用補強板 接管與器壁對接等方式來
補強 補強板補強最簡便 但由于鉻鉬鋼淬硬傾向大 在補強板與器壁
連接的角焊縫交界處 易出現(xiàn)裂紋 而且只能用磁粉或滲透方法檢測
焊縫表面 無法檢測內(nèi)部缺陷 給使用造成了潛在的隱患 因而不主張
使用補強板補強 對于壓力較低器壁較薄而開口直徑又較小時 通常
采用接管補強 如圖
圖 接管補強 圖 厚壁管翻邊與器壁對接結(jié)構(gòu)
對于壓力較高 壁厚較厚或開口直徑較大時 通常采用鍛制厚壁
管加工出翻遍并與器壁對接焊接結(jié)構(gòu) 如圖 它不但可以采用
射線或超聲檢測來檢測缺陷 保證質(zhì)量 而且焊接殘余應(yīng)力與受壓產(chǎn)
生的最大應(yīng)力集中分離而減輕連接處的應(yīng)力水平 因而它是高壓高溫
厚壁鉻鉬鋼制壓力容器的一種較理想的補強結(jié)構(gòu)型式
附件連接
所有器壁相焊的附件 受壓件與非受壓件 均希望采用雙面全焊
透結(jié)構(gòu) 并要求焊完一面后 從另一面清除焊根 經(jīng)磁粉檢測合格后再
完成另一面焊接 并對焊縫進行超聲或磁粉檢測 而像貼補強板那樣
在容器壁上貼一塊鋼板 周邊采用角焊縫連接的結(jié)構(gòu) 是不可取的
裙座 支座 與器壁的連接
當(dāng)立式容器直徑小 高度低 質(zhì)量輕時常采用支耳支撐結(jié)構(gòu) 此時
需注意不能選用帶有墊板的支耳 否則會出現(xiàn)與前面所述的采用補強
板補強結(jié)構(gòu)同樣的弊端 筋板與器壁的焊接應(yīng)采用開坡口全焊透結(jié)
構(gòu) 當(dāng)選用裙式支座時聯(lián)接處的一段裙座材質(zhì)應(yīng)與殼體相同 且長度
不能小于 也同樣不能選用與器壁角接或搭接連接結(jié)構(gòu) 而應(yīng)
采用對接結(jié)構(gòu) 以避免層下裂紋和無法檢測內(nèi)部缺陷的弊病 當(dāng)容器
溫度較高 聯(lián)接處剛性較大時 還應(yīng)采用熱箱結(jié)構(gòu) 以降低聯(lián)接處由于
過大的溫度梯度而引起的溫差應(yīng)力 如圖 所示
圖 器壁與裙座 支座 的連接結(jié)構(gòu)
保溫支撐
高溫高壓用鉻鉬鋼容器 為了避免支撐連接板與器壁角焊連接而
產(chǎn)生裂紋 影響容器的安全使用 通常采用一種鼠籠式的保溫支撐結(jié)
淺談鉻鉬鋼壓力容器的設(shè)計 制造與檢驗
張寶坤
寧夏寶塔石化設(shè)計院 寧夏 銀川
摘 要 本文就鉻鉬鋼的主要特性 容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的注意事項 制造過程中的檢測和熱處理 以及鉻鉬鋼的最新進展簡要介紹
提出了只有了解鉻鉬鋼的特性 才能真正處理好現(xiàn)實中遇到的問題
關(guān)鍵詞 鉻鉬鋼 特性 熱處理 制造 檢測...
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