李東

（哈爾濱熱電有限責(zé)任公司汽機(jī)分場(chǎng)管閥班，哈爾濱150046）

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低溫管道與低溫壓力容器設(shè)計(jì)問題

李東

（哈爾濱熱電有限責(zé)任公司汽機(jī)分場(chǎng)管閥班，哈爾濱150046）

摘要：鑒于低溫壓力容器在科學(xué)試驗(yàn)中使用的廣泛性和材料的特殊性，在設(shè)計(jì)和制造過程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，尤其對(duì)介質(zhì)、環(huán)境的溫度、容器材質(zhì)的拉應(yīng)力大小進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇和分析，避免更多的檢測(cè)費(fèi)用的浪費(fèi)，確保生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：低溫管道；低溫壓力容器；設(shè)計(jì)問題

全球經(jīng)濟(jì)的日新月異伴隨著科技水平的不斷更新和發(fā)展，低溫材料在技術(shù)上有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)也促進(jìn)了低溫壓力容器的制作和設(shè)計(jì)，這些為低溫壓力容器的廣泛使用提供了一定的技術(shù)和保障。在我們的生活中，一些天然氣液化生產(chǎn)以及運(yùn)輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)中開始普遍應(yīng)用低溫壓力容器。目前，低溫壓力容器還存在一定的安全隱患，由于它在實(shí)際應(yīng)用過程中所使用的溫度十分低，容器材料的脆性比較大，當(dāng)溫度低到一定的程度，整個(gè)容器材料會(huì)因外界輕微的碰撞而發(fā)生破裂，導(dǎo)致容器內(nèi)氣體泄漏，甚至有可能會(huì)發(fā)生爆炸，無(wú)法保證人們的生活、生命和財(cái)產(chǎn)，對(duì)使用者的安全有著極其嚴(yán)重的影響。

1低溫管道及低溫壓力容器的溫度設(shè)計(jì)

在壓力容器和管道設(shè)計(jì)上，溫度能起到?jīng)Q定性的作用。溫度高于－20℃或低于－20℃對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)、選材、制造帶來(lái)的影響都截然不同，能否有效的控制溫度是設(shè)計(jì)低溫容器和低溫管道必不可少的因素。關(guān)于“壓力容器”的設(shè)計(jì)也有一定規(guī)定，低溫壓力容器溫度設(shè)計(jì)時(shí)不僅要把整個(gè)生產(chǎn)介質(zhì)、生產(chǎn)環(huán)境的溫度因素進(jìn)行綜合全面的分析與考慮，還要盡可能的排除所有能夠影響與設(shè)計(jì)有關(guān)的因素，確保低溫壓力容器的溫度設(shè)計(jì)達(dá)到符合其所有要求和標(biāo)準(zhǔn)。另外，在溫度設(shè)計(jì)過程中不能忽略低溫壓力容器因使用環(huán)境溫度較低而引發(fā)材料脆性所帶來(lái)的不良變化。使用容器的地點(diǎn)不同，溫度肯定有所差異，比如南北方的環(huán)境溫度差異較大，在容器的設(shè)計(jì)上就要考慮使用的環(huán)境因素。

2低溫管道及低溫壓力容器的選材

材料的低溫沖擊韌性、設(shè)計(jì)溫度、壁厚及使用時(shí)的拉應(yīng)力水平、焊接、焊后熱處理都是在對(duì)低溫管道和低溫壓力容器選材方面所應(yīng)該慎重考慮的問題。具體要求有以下幾個(gè)方面：第一，所使用的容器和受壓元件采用的鋼材必須采用爐外精煉工藝，并且按照HG 20585標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行夏比( V形缺口)，低溫沖擊試驗(yàn)由氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐進(jìn)行煉制；第二，所制造低溫管道和低溫壓力容器的筒體、厚度、封頭的鋼板超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，必須按照J(rèn)B/T4730(已由NB / T47013代替)來(lái)進(jìn)行超聲波檢測(cè)，達(dá)到Ⅲ級(jí)合格的級(jí)別；第三，選擇低溫壓力容器受壓元件直接焊接的非受壓附件材料的鋼韌性質(zhì)量要好，操作溫度要在鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度之上，其碳、磷、硫的含量必須在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，另外低溫韌性及焊接接頭要與受壓元件相匹配，確保其符合低溫管道及低溫壓力容器的選材標(biāo)準(zhǔn)。

3低溫管道及低溫壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

容器的制作、使用需求是設(shè)計(jì)低溫管道和低溫壓力容器結(jié)構(gòu)考慮的兩個(gè)因素。在操作過程中要注意六個(gè)方面：第一，簡(jiǎn)單的低溫管道和低溫壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有助于焊接操作。第二，盡量選擇有流線型的容器，以防結(jié)構(gòu)突變，應(yīng)力過于集中導(dǎo)致容器破裂。第三，焊接完成后進(jìn)行應(yīng)力消除時(shí)，只需在焊接處進(jìn)行熱處理。第四，選材方面要注意選同種材料，避免材料不同產(chǎn)生溫度梯度。第五，焊接附件時(shí)不能將兩種焊接接頭處重合，使用連續(xù)焊，避免電焊。第六，制作容器支架和底座時(shí)，在容器和底座、支架間要安裝與容器材料一樣的墊板，以防容器與底座焊接在一起。

4低溫管道及低溫壓力容器的焊接

焊接工藝在制造低溫管道和低溫壓力容器中要求很高，要按照《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定（NB/T47014- 2011）》進(jìn)行工藝測(cè)試，并選用與母體材料成分性能相近的具有良好低溫韌性的材料。在規(guī)定范圍內(nèi)控制好焊線能量，以防焊道過熱，采用較小的焊接線能量進(jìn)行多道焊接，最為關(guān)鍵的是，不能使焊縫金屬在熱影響區(qū)形成粗晶組織，導(dǎo)致鋼材低溫而使得韌性降低。在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)過程中，要注意焊縫兩側(cè)的母材有不同的要求，隨時(shí)控制沖擊焊接試驗(yàn)的溫度，保持低于或者等于兩側(cè)母材中的比較高的一方。焊接的接頭要避免弧坑不良因素引起的所有缺陷，努力杜絕出現(xiàn)凸形角焊縫、減小余高的情況發(fā)生。在壓力測(cè)試前及進(jìn)行焊后熱處理的同時(shí)，應(yīng)該把焊件上的直接測(cè)量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，并在處理過程中做好連續(xù)的相關(guān)記錄。為了降低低溫脆斷，消除接頭區(qū)域內(nèi)的焊殘余應(yīng)力，焊后也同樣要做相應(yīng)的熱處理。因此，合理選定容器的熱處理厚度，按照嚴(yán)格工藝參數(shù)，進(jìn)行規(guī)范的焊后操作，可以避免容器出現(xiàn)變形、開裂、過熱等不良缺陷。

5　低溫管道及低溫壓力容器的檢驗(yàn)

為了確保低溫管道和低溫壓力容器成品的質(zhì)量，關(guān)鍵步驟是檢查工作要面面俱到。在檢測(cè)中，當(dāng)碳素鋼、低合金剛的厚度高于17 mm，要對(duì)鋼板進(jìn)行焊后熱處理；當(dāng)設(shè)計(jì)溫度不超過- 41℃的A、B類焊接接頭，容器外殼的厚度又高于16 mm，需要采用超聲波檢測(cè)。對(duì)低溫壓力容器的A、B類焊縫接頭的檢測(cè)，要采用局部無(wú)線檢測(cè)的方式，并將焊縫接頭檢測(cè)的長(zhǎng)度控制在50%左右。在對(duì)容器進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)要嚴(yán)格控制液壓溫度，確保試驗(yàn)溫度在沖擊試驗(yàn)最高溫度上加20℃。6氨氣在熱電廠中的應(yīng)用

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染也隨之加重，其中，燃料燃燒排放的二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)，SO2、NOX以及飛灰顆粒又是大氣污染的主要來(lái)源。燃煤鍋爐產(chǎn)生的SO2、NOX也是造成大氣污染的主要原因之一。因此，煙氣脫硝、脫硫成為國(guó)家“十二五”減排的重點(diǎn)要求，是環(huán)境治理的重要內(nèi)容。目前，火力發(fā)電廠煙氣脫硝的方法主要有選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）以及在二者基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。無(wú)論是選擇性催化還原法（SCR）還是選擇性非催化還原法（SNCR）其還原劑均采用液氨、尿素或氨水，其基本原理都是通過注入氨與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成N2和水。

參考文獻(xiàn)：

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Design Issues of Low-temperature Pipeline and Cryogenic Pressure Vessel

LI Dong
(Harbin Thermal Power Co., Ltd., Pipe Valve Class of Turbine Department, Harbin 150046, China)

Abstract:In the design and manufacturing process of cryogenic pressure vessel, it should be detected in strict accordance with the relevant standards due to its universality and particularity in scientific experiments, especially in the accurate selection and analysis of medium, environmental temperature, and the level of tensile stress of the containers' texture, so as to reduce testing costs, and ensure the production of high-quality products.

Key words:Low-temperature pipeline; Cryogenic pressure vessel; Design issues

收稿日期：2016- 01- 15

中圖分類號(hào)：TH49

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8646（2016）03-0056-02