浅谈铬钼钢压力容器的设计、制造与检验
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- 浅谈铬钼钢压力容器的设计、制造与检验概述
铬钼钢是压力容器常用钢之一 它广泛用于炼油 化工及各类加
氢装置和重整装置中的临氢设备上 具有优异的抗氢腐蚀性能和良好
的高温强度 是高温高压容器壳体和封头的首选材料
铬钼钢的主要特点
铬钼钢具有优异的抗氢腐蚀性能和耐高温氧化能力 从而在高温
高压临氢环境中得到了广泛的应用 但 和
等铬钼钢长期在 的温度范围内操作会产生冲
击韧性下降 韧脆转变温度升高的现象 即回火脆性 另外铬钼钢又是
强度高 淬硬倾向大 易产生氢致裂纹 即延迟裂纹 的钢种 为了解决
回火脆性和氢致裂纹敏感性问题 固采取控制钢材的化学成分 提高
冲击韧性要求 并在制造过程中对焊接 热处理 检验等提出了相应的
一系列特殊要求 所以我们要想真正处理好现实中遇到的问题 就要
真正的了解和掌握铬钼钢的特性是非常必要的
耐热性
金属材料抵抗高温氧化能力 称耐热性或抗氧化性 它要求钢材
在中 高温条件下金相组织稳定 否则就可能产生石墨化现象 如碳素
钢在 以上 钢在 以上长时间使用时 钢中的渗碳
体会自行分解析出碳原子 产生石墨化 金属材料的脆性急剧增大 此
外 耐热钢还要求钢材具有较高的高温持久强度和蠕变极限 而含有
热稳定好和强碳化物形成元素 的铬钼钢 可提高渗碳体的
分解温度 阻止石墨化的发生 从而提高钢材高温持久强度极限和蠕
变极限
抗氧化性
金属材料因吸收氢而导致塑性降低 性能恶化的现象称为氢损
伤 也可以称为氢脆 酸洗 电解或腐蚀反应产生的氢 金属凝固后内
部残存的氢 以及介质环境中的氢都可能被材料吸收而扩散至内部引
起氢脆 氢损伤可以导致多种形式的材料失效 如氢鼓泡 氢致脆性开
裂 高温氢腐蚀等
对于石化行业中的临氢容器 选用铬钼钢主要是为了防止高温氢
腐蚀
回火脆性
这里所谈的回火脆性是指钢材长期在某一温度范围内操作而产
生的冲击韧性下降 韧脆转变温度升高 现象
钢的回火脆性发生在 的温度范围内 接近
这个温度范围的上限时 脆化速度高 接近这个温度下限时 脆化发展
缓慢 炼油工业中的加氢反应器等临氢压力容器就正好长期操作在这
一温度范围内 这一现象引起人们极大的关注
脆化材料和非脆化材料的差别 仅表现在缺口冲击韧性和韧脆
转变温度的不同 而拉伸性能无明显的差别 回火脆化的程度一般是
靠韧脆转变温度的升高来表现的 回火脆化对上平台冲击功仅有轻微
的影响
大量的试验表明 在压力容器常用的 钢中 含 量为
的 钢回火脆化倾向最严重
在 磷 锑 锡 砷 微量不纯元素含量高的情况下
脆化倾向特别显著 多量的 和 对脆化具有促进作用
铬钼钢制压力容器结构设计
根据铬钼钢的特性 所以在设计铬钼钢压力容器时 应注意以下
一些问题
开口与接管
一般压力容器开口 通常采用补强板 接管与器壁对接等方式来
补强 补强板补强最简便 但由于铬钼钢淬硬倾向大 在补强板与器壁
连接的角焊缝交界处 易出现裂纹 而且只能用磁粉或渗透方法检测
焊缝表面 无法检测内部缺陷 给使用造成了潜在的隐患 因而不主张
使用补强板补强 对于压力较低器壁较薄而开口直径又较小时 通常
采用接管补强 如图
图 接管补强 图 厚壁管翻边与器壁对接结构
对于压力较高 壁厚较厚或开口直径较大时 通常采用锻制厚壁
管加工出翻遍并与器壁对接焊接结构 如图 它不但可以采用
射线或超声检测来检测缺陷 保证质量 而且焊接残余应力与受压产
生的最大应力集中分离而减轻连接处的应力水平 因而它是高压高温
厚壁铬钼钢制压力容器的一种较理想的补强结构型式
附件连接
所有器壁相焊的附件 受压件与非受压件 均希望采用双面全焊
透结构 并要求焊完一面后 从另一面清除焊根 经磁粉检测合格后再
完成另一面焊接 并对焊缝进行超声或磁粉检测 而像贴补强板那样
在容器壁上贴一块钢板 周边采用角焊缝连接的结构 是不可取的
裙座 支座 与器壁的连接
当立式容器直径小 高度低 质量轻时常采用支耳支撑结构 此时
需注意不能选用带有垫板的支耳 否则会出现与前面所述的采用补强
板补强结构同样的弊端 筋板与器壁的焊接应采用开坡口全焊透结
构 当选用裙式支座时联接处的一段裙座材质应与壳体相同 且长度
不能小于 也同样不能选用与器壁角接或搭接连接结构 而应
采用对接结构 以避免层下裂纹和无法检测内部缺陷的弊病 当容器
温度较高 联接处刚性较大时 还应采用热箱结构 以降低联接处由于
过大的温度梯度而引起的温差应力 如图 所示
图 器壁与裙座 支座 的连接结构
保温支撑
高温高压用铬钼钢容器 为了避免支撑连接板与器壁角焊连接而
产生裂纹 影响容器的安全使用 通常采用一种鼠笼式的保温支撑结
浅谈铬钼钢压力容器的设计 制造与检验
张宝坤
宁夏宝塔石化设计院 宁夏 银川
摘 要 本文就铬钼钢的主要特性 容器的结构设计过程中的注意事项 制造过程中的检测和热处理 以及铬钼钢的最新进展简要介绍
提出了只有了解铬钼钢的特性 才能真正处理好现实中遇到的问题
关键词 铬钼钢 特性 热处理 制造 检测...
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