《压力容器技术的新进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器技术的新进展（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第期齐鲁石油化工压力容器技术的新进展葛小平胜利炼油厂本文介绍了在第三届全国压力容器学术交流会上发表的压力容器技术在标准规范、压力容器用钢、设计分析、检验及压力容器修复技术方面取得的一些新进展。一、舀压力容器是石油、化工、医药以及原子能核工业等许多部门的 主体 设备和关 键 设备,据文献介绍,我国在役压力容器数量就超过多万台,各类气瓶多万 只。压力容器型式、种类、用途很多。按受压大小、受压方式、容器壁厚、工艺用途以及管理进行分类。压力容器使用的安全性不仅对保证生产装置的安全平稳运行发挥着重要的经济效益,而且对确保人身安全和 国家财产免受巨大损失有着极为重要的意义。因各类压力容器事故而发生的重大爆
2、炸、人身伤亡事故举不胜举,教训十分惨重。我国压力容器事故率较高,约为发达国家的倍。近年来,锅炉压力容器爆炸事故有多起,死亡。人、伤人,损失超过百亿元。仅按年、年统计,压力容器事故分别为次和次,死伤人数分别为人和人。因此,对压力容器的研究历来是十分热 门课题。近几年来,在压力容器的标准规范、设计分析、生产制造、检测技术和使用管理方面进行了大量的研究工作,取得一了许多成绩。这里仅介绍几方面的进展情况。本文经奈春远高级工程师审阅。二、制订了新的压力容器国家标准原“钢制石油化工压力容器设计规定”是部颁标准。这次制定并已实施的“钢制压力容器”标准分为国家标准、相关标准、标准释义三大部分。新国标与原标准相
3、比有下列改进团增加了压力容器制造、检验与验收的内容。附录中增加 了个补充件超压泄放装置,低温压力容器,非圆形截面容器,直立容器的高振型计算,产品焊接试板焊接接头的力学性能检验。在附录补充件“形膨胀节”中增加了疲劳寿命校核、膨胀节轴向刚度和轴向位移的内容。在“焊接接头设计”中增加了各种型式封头与圆筒、壳体的焊接方法。“相关标准”中引用的个标准有个是国家标准,且标准内容有较大改进。“标准释义”对设计计算标准的理论基础、应用实践、国内外相关标准对比,以及从试验验证等方面,介绍并解释其技术内容。可以说新的“钢制压力容器”国家标准的颁布实施,更全面、更细致地反映 了对压力容器设计、制造、检验、验收技术的
4、严格标准,标志着我国压力容器技术达到 了一个齐鲁石油化工年新的水平。三、压力容器用低合金钢研究压力容器用钢的机械性能如何,对压力容器的制造质量、焊接性能以及使用寿命有着直接关系,在第三届全 国压力容器学术会议上发表的论文有篇,其中有关钢材性能分析研究方面的论文就有篇。钢是我国压力容器用低合金钢中使用量最大的一种钢号 。近几年来钢板产量增加很大,年产量可达万吨,其质量也在不断提高,磷、硫含量下降,抗拉强度、伸长率及冲击功等指标有所提高,在冲击试验方面,实现 了从型缺口冲击试 样 向型缺口的过渡。钢是目前我国单层卷焊厚壁压力容器 的一种理想钢号。近年来产量约为。它具 有 高屈服极限飞,低焊接冷裂纹
5、敏感性等优点。一钢是 国产生产高参数球形容器用钢。它已用来制造、及的氨气球罐和乙烯 低温球 罐,并正在制造耐的乙烯低 温球罐,其 球 壳壁 厚 为。由鞍钢等单位研制的钢,飞,是较好的低温高合金钢。由第二重型机械厂研制的调质低合金钢一一,制造了锻焊结构的氨合成塔外壳,壳体内径必,壁厚达。压力 容 器低 温 用钢,、和四种钢号的钢板经不 同焊接方法和焊接工艺参数焊接后,其焊接热影响区的低温冲击功下降很大。为确保低温压力容器用钢可靠应用,有关单位进行组织攻关,采用在钢 中加入微量钒、钦元素,钢包喷粉工艺,降低钢中硫、磷含量。冲击试验 由型缺口改为型缺口,冲击试样 取 样 方 向 由纵向改 为横向。目
6、前国 产钢性能较好,产量可达。另 夕 卜,由鞍钢 研 制的 用 于一。级低瘟蔚物钢于年通过鉴定,已开始批量生产。一钢板是一种中温抗氢钢,由舞钢试制成功,改变了国内依靠进口一。钢板的历史,近几年来国内已成功地用此钢板试制了锻焊结构的热壁加氢反应器,使大型加氢反应器用锻钢已能实现 国产化。四、压力容器的有限元应力分析按一钢制压力容器标准规定,压力容器设计计算即“常规设计”方法仅适用于弹性理论范围,而使用弹塑性理论进行计算仅局限于有规则的厚壁圆筒、圆球壳。对于开孔接管和裂纹处的应力变形无法进行计算。有限元应力分析作为一种十分有效的手段,已经广泛地用于压力容器的设计计算和分析研究中。在我国引进并移植的
7、大型结构分析程序和已广泛地应用压力容器计算分析中。国内许多高校、科研单位开展 了压力容器的研究工作,开发了多用途、多功能的软件系统。能够计算在弹性、弹塑性范围内各种材料在不同温度场下蠕变松弛,循环疲劳、断裂破坏、裂纹扩展破坏等情况。我国制造的压力容器 只有获得美国机械工程学会颁发 的制造许可证,才能进入 国际市场。其中必须要有一份压力容器有限元应力分析计算报告。在这届压力容器学术会议上有篇论文 涉及了压力容器及其部件的应力分析。其应力分析涉及到接管三通、管道法兰、乙烯合成反应器、大型蒸发器管板、柱壳接管、型膨胀节、自动切换闸阀阀体、筒体大开孔结构等。第期齐鲁石油化工五、压力容器的缺陷评定分析与
8、可靠性工程研究自从年美 国将 断裂力 学 引入锅炉 压力容器规范至今已有年了。世 界各国相继建立 了各种缺陷评 定规程。年我国国家科委下达 了“锅炉压力容器安全评估与爆炸预防的“八五”攻关任务。因此,提高压力容器 的缺陷评定技术,对保证压力容器长周期经济、安全运行意义很大。目前压力容器缺陷评定规程 的发展趋势是从以线弹性断裂 力学为基础转 向以弹塑性断裂力学为基础。在断裂力学中,通常把各种缺陷、裂隙当作裂纹来研究。当裂纹的应力强度因子。达到或 超过 材料抗断 裂的临界值,时,才会发生断裂。在多数断裂事故中,发生断裂前裂纹尖端已发生局部屈服,因此用弹塑性断裂作为压力容器断裂缺陷评定依据 更为合理
9、,这就是判据。是以裂纹尖端张开位移大小作为描述 裂纹断裂的参数。我国“压力容器缺陷评定规范一”就采用设计曲线法。目前已发展 了更 为先进的积分的失效评定图技术。世界上许多国家已由设计曲线规程 改为失效评定图技术。压力容器可靠性工程研究,在我 国也是近几年来开展起来的。作为可靠性工程学的一个重要组成部分延寿分析在石化工业得到应 用。这主要是从经济角度、从挖掘超过 没计寿命的老设备的潜力考虑。使超龄装置在安 全可靠前提下继续安全运行。进行延寿分析包括 对 装置 从安装投 用以来运 行情一扭、事故、维护、修理及其它资料的调查研究和 对现在工况的 诊断,材料性质蜕化,可靠度与风险评价,确定其失效模式,
10、并分析其损伤程度,预测压力容器 的剩余寿命。延寿 分析 应 用事例之一是对 一台必巨型液氨球罐进行诊断和采取延长寿命的措施后,使这台曾因应力腐蚀,需连年检查修理 的容器已完全抑制应力腐蚀裂纹的产生,连续安 全运行年之久,直接经济效 益达万元。六、压力容器的检测技术压力容器检验有宏观检验,无损检验,理化分析等。宏观检验通过直观检验和量具检验,以观察压力容器腐蚀冲刷磨损现象,并对裂纹、过热、变质变形提供进一步检查依据。常用无损探伤有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤等。射线探伤对于气孔、夹渣、未焊透等体积性缺陷很容易检测出来,其最大穿透钢铁壁厚约为。超声波探伤对未焊透、裂纹等危险性缺陷检测灵敏度很高,
11、具有很大的实用意义。磁粉探伤适用检测磁性压力容器用钢的裂纹、焊接对焊、角焊和搭接焊焊缝的表面缺陷,而不适用于铝合金、奥氏体不锈钢等非磁性材料。力学性能测验不仅包括材料的屈服强度场、飞、祝,而且包括冲击韧性、脆性转 变溢度、平面应变断裂韧性。、临界裂纹尖端张开位移民、临界裂纹尖端能量线积分应力腐蚀的界限应力强度因子。高温持久强度等。压力容器的声发射技术是一种为迅速完成压力容器大面积检修提供有效而又经济的检测技术,在美国等发达 国家广泛运 用声发射技术。我国使用这种新技术还没有得到推广。声发射技术能否成功地检测出压力容器上的缺陷,取决于材料的屈服极限飞、断裂韧性。及缺陷的应力水平。一般来说,材料的
12、。低,裂纹易引起脆断开裂时极 易产生强烈的突发型声发射信号,故检测可靠性就大。声发射技术已成功地运用于液化气储罐的缺陷检验,节约了大量时间及费用。齐鲁石油化工年七、压力容器的修复技术压力容器由于制造质量 问题和使用过程中受到压力、温度、腐蚀介质的作用,存在许多缺陷,如表面裂纹、应力腐蚀、凹坑、未焊透、焊缝气孔等。根据对存在的缺陷进行评定分析确定是否有修夏的必要性。压力容器修复技术的应用,延长 了设备的使用寿命,并节约 了因更换所花费的大量资金,因而具有很高的经济效益。如某厂液态烃球罐。容积,直 径 为 曰,材质 为一,壁厚,设计压力为,液 态烃 中含量年 平均值为一。年建成投用,年开罐检查,发
13、现焊接裂纹十分严重,需修复的缺陷达处,二。其 中裂纹类缺陷处,埋藏裂纹 未焊透、气孔、夹渣处,外观缺陷处。修复时采用碳弧气刨挖槽,并用磁粉探伤检验确认所有缺陷已完全消除。补焊前先进行预热到,采用超低氢型高韧性的新结焊条补焊,以提高焊缝的抗裂性能。焊后进行热处理以消除焊接热应力。这次修复的焊缝总长度,占整个球罐焊缝长度的。补焊后用磁粉探伤和超声波探伤,水压试验,确认为一次补焊成功。氧乙炔热喷涂金属涂层技术也得到成功应 用。某化工厂大型 液 氨球 罐直径为曰,容积。该球罐在液氨介质下发生应力腐蚀开裂裂纹有处,裂纹总长度约为,深度一,采用该技术修复后使用年后开罐检查,未发现修复部位裂纹再次出现,喷涂
14、的金属徐忌仍很完好,剥脱较少。总之,随着压力容器越来越多地在高温高压、剧毒的介质中使用,尤其是石油化工中高温中压加氢反应器,乙烯反应装置及大型氯气等剧毒容器。因此,对压力容器的要求也越来越苛刻。压力容器的设计分析、制造检验以及使用管理等技术也将有一个更大的进展。参考文献吕隆锦等“在用压力容器诊断技术检测、评定和修复”。压力容器编辑部,。年“钢制压力容器”国家标准,学苑出版社,年秦 晓钟“压力容器用低合金钢的近 期发展”,第三届全国压力容器学术会议专题报告,年月李培宁,“压力容器缺陷评定规程的发展趋势”,引文同戴树和“化工装置可靠性工程九十年代技术展望”引文同缪春生,王明娥,戴树和。“金属涂层 用于防治液氨介质下应力腐蚀开裂有效性研究”,第三届全国压力容器学术会议论文集,年月上接第页表分散剂对基础树脂力学性能的影响表炭黑分散程度对力学性能的影响分分散剂剂拉伸屈服强度度拉伸强度度断裂伸长率率炭炭黑分散程度度屈服强度度断裂强度度断裂伸长率率卜卜卜分分散好好分分散不好好参考文献佳祖桐等齐鲁石油化工,一张佳生等齐鲁石油化工,
