鉻鉬鋼壓力容器的設計、制造與檢驗分析

摘 要：本文將詳細介紹鉻鉬鋼壓力容器的具體設計，在設計完成后，工作人員對其容器的制造提出相應的要求，如在熱處理與裂紋敏感度方面，在制造過程中，還提出開展超聲測試與多樣化檢測等多種檢驗方法，只有有效提升設備性能，才能在其遇到問題時更好地解決。

關鍵詞：鉻鉬鋼;壓力容器設計;制造要求;檢驗方法

在實際應用鉻鉬鋼時，其主要作用在壓力容器中，在化工與煉油行業(yè)中更是使用廣泛。在實際生活中，鉻鉬鋼多置在重整裝置與加氫裝置內(nèi)部的臨氫設備內(nèi)，此類鋼材的優(yōu)勢在于溫度強度高與抗氫腐蝕性能強，若該容器屬高壓高溫，其封頭與殼體的首要材料為鉻鉬鋼。

一、鉻鉬鋼壓力容器的設計

（一）接管與開口

針對壓力容器的開口裝置，其補強方式主要為器壁對接、接管和補強板等，最為簡單的方法為補強板，基于鉻鉬鋼的硬度相對較大，器壁接角與補強板中間的交界處會產(chǎn)生裂紋，在檢測過程中，借助滲透或磁粉法只能查看其焊縫的表面，而無法檢測出其內(nèi)部形成缺陷的原因，在使用時會為未來埋下安全隱患，補強板補強的方式很難廣泛應用。若壓力容器的壓力較低，或其開口直徑與其器壁的厚度相似，都是又小又薄時，更好的補強方法為使用接管。

而當壓力容器的壓力較高、開口直徑大，且器壁較厚時，其主要采用的是器壁對接法，在檢測內(nèi)部缺陷的過程中可應用超聲與射線法，此時該器具內(nèi)部的殘余應力會與最大應力分離開，進一步降低連接處的應力值，減輕應力負擔，采用此方法會有效改進壓力容器的內(nèi)部缺陷，進而實現(xiàn)有力補強。

（二）附件鏈接

壓力容器內(nèi)部含有附件，即非受壓件和受壓件，而相焊的附件若附著在器壁內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)應為雙面全焊透，在焊透的過程中依照順序先焊完一面，并及時清理另一面，將其焊根清除的同時，再借助磁粉檢測，待測試合格以后再行焊接，并針對焊縫實行磁粉或超聲法進行檢測。與補強板的方法相似，工作人員可在容器壁的周圍貼補鋼板，而不應在其周邊應用結(jié)構(gòu)上使用角焊縫連接法。

（三）保溫支撐

鉻鉬鋼壓力容器多用在高溫高壓中，若使用方法不當，極易產(chǎn)生安全隱患，甚至會影響壓力容器的正常使用，如器壁內(nèi)部的角焊接若與支撐板進行長時間連接，會形成較明顯的裂紋。為不影響該器具的應用安全，可采用科學式的保溫支撐結(jié)構(gòu)，其方式主要為鼠籠式，其主要的應用原理為在該保溫支撐結(jié)構(gòu)的頂部有一處頸部連接環(huán)，將其下拉后會產(chǎn)生多條薄鋼帶，在該結(jié)構(gòu)的下端固定好后，再將其平均分成多段后取對應的位置設立縱向鋼帶與支撐圈，并將其固定，此器件可用作保溫支撐圈，從而對該結(jié)構(gòu)起到保溫支撐的作用[1]。

二、鉻鉬鋼壓力容器的制造要求

（一）實行熱處理

在制造鉻鉬鋼壓力容器時，為保障其鋼材性能，工作人員可對其使用熱處理，而受熱處理影響最大的鋼材則為Cr-Mo鋼，對不同的鋼材需選擇對應性強的處理方式，還要設計出科學的熱處理規(guī)范，提升熱處理工藝的應用方法。具體來說，在GB150中，對部分鋼材實行焊接熱處理以后，需明確其厚度界限，而對Cr-Mo鋼的厚度規(guī)定則較為模糊。

針對壓力容器內(nèi)部的Cr-Mo鋼材，在開展熱處理前，需實行正火工序，該工序主要負責改善鋼材厚度，進行回火熱處理以后，鋼材內(nèi)部的晶粒會逐步細化，其塑性配合、強度與組織均處在合理適配的狀態(tài)中，其材料性質(zhì)也會更為優(yōu)異。在制造壓力容器的進程中，需要做到控制預熱溫度、保持層間溫度不變等，在焊接以后可實行降低應力或消氫熱處理等。為保障焊接接頭的穩(wěn)定，熱處理的方式需多樣化，有效避免其接頭開裂，改善器具的綜合性能。

（二）降低裂紋敏感性

在制造鉻鉬鋼壓力容器的過程中，其焊接接頭若使用不當會出現(xiàn)冷裂紋缺陷，該缺陷主要影響在其接頭的熱區(qū)中，也會在焊縫金屬中產(chǎn)生。通常來講，引發(fā)裂紋的原因較多，比如，當冷裂紋的淬硬組織較敏感時，或裂縫金屬中的含氫量較高，甚至拘束應力也會提升裂紋的敏感度。裂紋與氫擴散的關系較大，由于其帶有延遲屬性，在焊接后才會產(chǎn)生，且時間并不確定，因而氫裂紋會對壓力容器的性能產(chǎn)生極大影響。對于裂紋敏感度的防治方法，一方面，工作人員需降低熱影響區(qū)的氫含量，以防止其形成擴散，在開展工作時還需使用低氫焊條，并以此為基礎遵照相關規(guī)定進行保存與烘烤。另一方面，在進行焊接時需嚴格遵守焊接順序，即預熱、保證層間內(nèi)溫度、消除應力或焊后消氫等，在設計壓力容器結(jié)構(gòu)時應降低拘束度，從而使接頭接頭結(jié)構(gòu)的設計更為合理[2]。

三、制造時鉻鉬鋼壓力容器的檢驗方法

（一）超聲檢測

鉻鉬鋼壓力容器在制造的過程中，針對其內(nèi)部的厚壁反應器中的原材料，應嚴格實施超聲測試，在完成其焊接接頭的測試后，對其焊接接頭實行應力消除的熱處理，待水壓測試與焊后熱處理完成后再實行超聲測試。相較于射線檢測，超聲測試可及時檢驗出裂紋缺陷，根據(jù)相關規(guī)定Cr-Mo鋼材在開展焊接接頭時，需設置超聲檢測或射線測驗，若某材料出現(xiàn)裂紋傾向，應在實行熱處理以后再度開展無損檢測。如果壓力容器的合金鋼金屬含量較低，開展耐壓試驗以后，針對其焊接接頭，仍需實行無損檢測。

（二）多樣化測試

基于鉻鉬鋼壓力容器的自身屬性，其工作狀態(tài)在高壓、臨氫、高溫中，在制造其器具時，焊接過程中會產(chǎn)生冷裂紋缺陷，甚至在整個焊接或熱處理過程中都會形成潛在裂紋，因而在制造此類器具時，工作人員需對其進行多樣化測試，如射線、磁粉、滲透與硬度等測試，進而有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

例如，某企業(yè)在制造壓力器具的過程中，為避免其產(chǎn)生裂紋，對其實行磁粉檢測，在焊接以前，對于焊接接頭的兩側(cè)與焊縫坡口，在對其實行水壓試驗和熱處理以后，及時清理其焊縫根部，并針對缺陷實行重修，其容器表面在連接附件以后，實行磁粉檢測，在保障無裂紋的情況下，再開展下道工序，有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

四、總結(jié)

綜上所述，隨著科技的進步，我國已開發(fā)或改進了多種類型或材質(zhì)的鋼材，并將已有的鋼材質(zhì)，作用到各類加氫反應器中。專業(yè)人員為保障反應器的使用安全，經(jīng)過相關制造與檢驗，制定出了相應的材料使用標準，通過提升鋼的綜合性能與純凈度，增強壓力容器的應用安全。

參考文獻：

[1]李利嬌.鉻鉬鋼制壓力容器設計、制造需要注意的問題[J].化工設計通訊，2018，44（06）：170+178.

[2]高寧寧.化工鉻鉬鋼設備設計及制造檢測問題淺析[J].民營科技，2017（02）：12.

作者簡介：

張慶超（1987—），男，漢族，天津，本科，初級助理工程師，主要研究壓力容器方向。