1、1 低温压力容器材料控制要点低温压力容器的质量首先取决于低温用钢材的质量。低温用钢按使用温度大体分为三大类:-40以上温度时,多用低碳(含碳里小于 0.25%)碳锰钢;-40-196时,多用中镍钢、铬镍奥氏体钢,-196-273时,多用铬镍奥氏体钢。常用的钢材有：16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR、06MnNbDR、CF-62 等,以及镍系低温钢材 1.5Ni、2.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni 钢等。钢材在低温下的主要失效形式是脆性断裂。钢材在温度低于脆性转变温度(NDTT)时,在有足够尖锐的缺口或缺陷时就可能导致低应力下的脆性断裂。这种断裂破坏是突然发生
2、的,并可能导致灾难性的后果。钢材在低温下的冲击值 Akv,反映了钢材缺口尖端处的在低温下塑性变形能力和对裂纹扩展的敏感性,即低温韧性。材料采购首先应选择经过企业内部管理评审合格供方,同时为了得到良好的冷热加工性能和低温韧性,采购时对所选的低温钢材在对冶炼方法、化学成分、钢材内部组织、热处理状态等诸方面均应加以严格规定和要求,以保证低温钢材的质量。1.1 低温材料的检验低温钢材在入厂后的复验对于保证材料质量,从而在源头上保证低温压力容器的质量具有重大意义。低温压力容器用钢材在加工制造前须对低温冲击值进行复验。对低温三类压力容器和球罐用钢材还要进行全项目复验。即复验材料的化学成分、常温机械性能、低
3、温冲击值以及钢材超声波检测复验。钢材复验按进行精确下料,确保筒体成形准确。对于封头及球壳板批进行,每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、能、低温冲击值以及钢材超声波检测复验。钢材复验按批进行,每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格尺寸、同一热处理制度的钢材组成。低温压力容器用焊条应选用化学成分和力学性能与母材相近的低氢碱性焊条,埋弧焊焊剂应选用碱性或中性焊剂,并且其低温冲击值不小于标准和母材的规定。所有用于低温钢的焊条应按批复验药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量。1.2 低温材料的管理建立严格的低温钢材料的发放、回收以及现场管理制度,对于低温压力容器的制造来讲是重要的质量保证手段。特别在制造现场
4、,由于低温钢材与普通钢材容易混淆,如不严加管理会留下很大的事故隐患。低温钢材和焊条应专人专库管理,经技术交底后,施工人员和相关管理人员应熟识低温钢材和焊条的标识,以防与其他钢材混淆。材料进出库要记录台帐,剩余材料要及时进行标识移植。低温钢材表面质量要求高,低温钢材储运过程中应保护好表面并采用色标进行标识。下料、切割应在材料管理人员监督下进行,并及时进行色标移植,低温钢材表而不允许打钢印作标识。钢板材、半成品按批号、规格分类上架堆放,预制,加工成形的材料用胎具支架存放,严禁低温钢材料特别是焊接材料直接置于地面。支架离地面和墙面的距离不应小于 300mm。焊条库设置符合相关焊材管理规定,库内温度不
5、得低于 10,相对湿度不大于 60%,并做好记录。焊条使用前按规定温度烘干 2 小时,烘干后放置于恒温干燥箱内(100150)。2 制造安装过程控制要点压力容器低温下的破坏除钢材本身质量因素外,制造及安装缺陷造成的内部应力集中也是引起低温脆性断裂的一个重要原因。特别在低温下,应力集中处较大的峰值应力与设备总体薄膜应力和弯曲应力相叠加,使低温压力容器在局部达到很高的应力水平,而低温下钢材的塑性变形能力下降,自限性条件消失,从而引起钢材突然的脆性断裂。此外,在制造过程中,钢材冷态下加工变形率过大时,会出现强度和硬度增大,而塑性和韧性降低,脆性转变温度升高的冷作硬化现象,如不加以消除则会增加低温脆性
6、破坏的危险。因此,在低温压力容器的制造、安装过程中,应采取措施降低内部应力水平和冷作硬化现象。(1)钢板材下料时必须严格按照经计算的排版尺寸进行精确下料,确保筒体成形准确。对于封头及球壳板进行二次下料,以保证精度。在运输过程中应采用合适的胎具进行夹固,防止产生变形,现场组对安装前,应进行尺寸复查,对复查超标的板材,应重新进行压制或校圆,确保组对质量。如果偏差超标而强行组对,就会产生很大的组装应力,这对于低温压力容器是很不利的。因此组对壳体时不得强行组对、组装。(2)为避免钢材冷作硬化,低温压力容器的零部件在常温下成形或矫形时,应控制钢板的冷塑性变形率2%,并且不允许用铁锤敲打成形或校形。当环境温度低于-10时,不得进行冷变形加工。对于容器筒体应控制最小弯曲半径并进行多次辊压成形。对于球壳板应采用合适的胎具多次多点压制成形,而对于椭圆形封头,其冷作硬化最严重的是变形最大的过渡区和直边部分,为消除冷作硬化,压制之前或中间对板坯进行退火处理以便软化组织,防止断裂。在冷压后还应进行与原母材相同的热处理,以恢复低温韧性。(3)在组对时,应将各筒节的偏差均匀分布,不得集中至某一侧或某一段,以免引起
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