石油化工壓力容器用鋼的選擇問題

王玉民 崔一禮(大連藍(lán)雨禾科技有限公司，遼寧 大連 116031)

當(dāng)前我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義，石油產(chǎn)業(yè)運(yùn)行的效率和安全不僅關(guān)系到我國(guó)的能源安全，而且將會(huì)影響我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在石油化工生產(chǎn)的過程中，為了保障其產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性和儲(chǔ)存效果，我們就要對(duì)石油化工的壓力容器用鋼進(jìn)行合理的選取，以下將對(duì)石油化工壓力容器用鋼的選擇問題進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 石油化工壓力容器用鋼要求概述

我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，用于滿足不同需求的壓力容器在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上有很大的不同，其具體的用鋼選擇也有一定的差異，但是無論在什么標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器設(shè)計(jì)活動(dòng)中，都應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)的壓力容器用鋼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行材料鋼的選擇，確保壓力容器的質(zhì)量和安全。通常情況下由于石油化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的復(fù)雜性，用于石油化工產(chǎn)業(yè)的壓力容器不僅要考慮對(duì)壓力的耐受能力，還要考慮耐受度、溫度對(duì)容器的影響。

從壓力容器設(shè)計(jì)的總體角度來看，壓力容器的設(shè)計(jì)還應(yīng)該對(duì)壓力容器材料的統(tǒng)一性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考慮，從而降低壓力容器的生產(chǎn)成本和維護(hù)成本。由此我們可以看出石油化工壓力容器用鋼的選擇牽涉廣泛、影響因素眾多，本文將著重對(duì)壓力容器鋼材料選擇的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析[1]。

2 石油化工壓力容器用鋼的現(xiàn)實(shí)要求

石油化工壓力容器因?yàn)樽陨碛糜谑突どa(chǎn)的特性，所以其設(shè)計(jì)不僅要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還應(yīng)該切實(shí)從石油化工壓力容器的工作實(shí)際出發(fā)來進(jìn)行，如果壓力容器在生產(chǎn)和儲(chǔ)存活動(dòng)中主要接觸的化學(xué)產(chǎn)品具有較大的硫濃度，壓力容器就不應(yīng)該選擇低合金鋼，因?yàn)榛ぎa(chǎn)品內(nèi)富含的硫化物會(huì)在高壓的作用下對(duì)低密度合金鋼產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。如果壓力容器在生產(chǎn)和儲(chǔ)存活動(dòng)中接出的化工產(chǎn)品具有較強(qiáng)的活性和腐蝕性，應(yīng)該在壓力容器的內(nèi)表面設(shè)置特殊處理層，以減少活性物質(zhì)和腐蝕性位置對(duì)壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。

3 直接選用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)鋼材

當(dāng)前我國(guó)在特種鋼材領(lǐng)域的技術(shù)水平還較為落后，石油化工壓力容器需求的特種鋼材基本上需要從國(guó)外進(jìn)口，同時(shí)因?yàn)閲?guó)外鋼材標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)有較大的不同，所以大量的石油化工企業(yè)都會(huì)采取在直接采用國(guó)外鋼材標(biāo)準(zhǔn)和鋼材的辦法進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)，其中使用范圍最廣、數(shù)量最多的是美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

在石油化工這樣一個(gè)重要領(lǐng)域，直接使用國(guó)外鋼材和鋼材標(biāo)準(zhǔn)是有一定的風(fēng)險(xiǎn)的，所以在鋼材定購(gòu)活動(dòng)中不僅要對(duì)鋼材的鋼號(hào)、級(jí)別、類型進(jìn)行準(zhǔn)確的要求，同時(shí)還應(yīng)該明確對(duì)鋼材技術(shù)特性的技術(shù)要求，在鋼材到位以后應(yīng)該對(duì)相應(yīng)鋼材的質(zhì)量和技術(shù)特性進(jìn)行檢測(cè)，以保證壓力容器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)的安全。

4 嚴(yán)格遵守國(guó)家對(duì)材料代用的規(guī)定

鑒于壓力容器鋼材料選擇的重要性，我國(guó)對(duì)鋼制壓力容器和鋼制化工容器有明確的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其中鋼制GB150鋼制壓力容器和HG20581鋼制化工容器材料選擇規(guī)定，分別對(duì)壓力容器和化工容器的鋼材選用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確。在化工企業(yè)容器的制造和現(xiàn)場(chǎng)組裝過程中，鋼材料的代用需要經(jīng)過容器設(shè)計(jì)單位的同意，并在壓力容器的竣工圖上明確標(biāo)出。如果壓力容器的制造單位具有相應(yīng)化工容器的設(shè)計(jì)資格，可以由制造單位的設(shè)計(jì)部門出具書面材料批準(zhǔn)代用施工，并承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，原則上這種代用模式依然需要向原設(shè)計(jì)單位備案，原設(shè)計(jì)單位如果對(duì)代用施工有異議可以就這一問題向有關(guān)部門和制造單位反映[3]。

5 使用國(guó)產(chǎn)材料的主要困難

隨著我國(guó)鋼材料生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)已經(jīng)具備了部分特種鋼的生產(chǎn)能力，也有石油化工企業(yè)利用國(guó)產(chǎn)鋼材進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)制造，但是利用國(guó)產(chǎn)鋼材進(jìn)行壓力容器制造還是存在一定的困難，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，鋼材配套困難，因?yàn)槲覈?guó)的特種鋼材產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展時(shí)期，一些特種鋼材雖然能夠生產(chǎn)，但是無法形成配套體系，例如常用的09MnNiDR鋼材，我國(guó)企業(yè)有能力生產(chǎn)其板材和鍛件而與之相配套的管材卻沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)，這就造成了在壓力容器設(shè)計(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用國(guó)產(chǎn)鋼材的實(shí)際困難；第二，技術(shù)性能不達(dá)標(biāo)，因?yàn)槲覈?guó)的特種鋼材產(chǎn)業(yè)還處在發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的特種鋼材普遍存在著技術(shù)指標(biāo)落后問題，以16MnDR鋼為例，標(biāo)準(zhǔn)情況下這種鋼材在-40oC的情況下應(yīng)該能夠承受最小24J沖擊功，但是國(guó)產(chǎn)鋼材普遍達(dá)不到這一標(biāo)準(zhǔn)[4]。

6 結(jié)語

石油化工產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響是基礎(chǔ)性的，所以對(duì)石油化工壓力容器用鋼選擇問題的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。本文從石油化工壓力容器用鋼要求概述、石油化工壓力容器用鋼的現(xiàn)實(shí)要求、直接選用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)鋼材、嚴(yán)格遵守國(guó)家對(duì)材料代用的規(guī)定、使用國(guó)產(chǎn)材料的主要困難五個(gè)方面對(duì)這一問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

[1]金國(guó)梁,陳琳,劉長(zhǎng)海.石油化工壓力容器用鋼機(jī)械性能概率分布的研究[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2012,01:52-61.

[2]王立勛.化工壓力容器高溫超聲波檢測(cè)技術(shù)影響因素分析[D].大慶石油學(xué)院,2008.

[3]馬飛良.國(guó)外大型石油化工壓力容器鍛件用2.25Cr-1Mo(3Cr-1Mo)鋼的研究[J].大型鑄鍛件,2013,04:36-44.

[4]盧志明.典型壓力容器用鋼在濕硫化氫環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂研究[D].浙江大學(xué),2013.