低温压力容器在设计、制造中应该注意的问题点
压力容器设计制造的问题及解决对策

压力容器设计制造的问题及解决对策压力容器是一种用于储存或运输压缩气体或液体的设备,其设计和制造质量直接关系到人们的生命财产安全。
在压力容器的设计和制造过程中,可能会遇到各种问题,这些问题可能对压力容器的安全性和可靠性造成严重影响。
为了确保压力容器的设计和制造质量,需要针对可能出现的问题提出对策并加以解决。
压力容器设计制造过程中可能存在的问题包括材料选择、几何尺寸设计、焊接工艺、非破坏检测以及使用条件等方面。
在材料选择方面,压力容器的材料应具有良好的可焊性、蠕变性、韧性和抗腐蚀性能,同时还要考虑其价格和可获得性等因素。
解决这一问题的对策包括严格按照材料标准选择合适的材料、加强对材料供应商的质量管理,并进行材料的质量检测。
在几何尺寸设计方面,压力容器的设计应符合国家相关标准和规范,同时还要考虑到容器的强度、刚度、密封性等方面。
解决这一问题的对策包括开展力学计算和有限元分析、进行应力、应变的模拟和实测测定。
在焊接工艺方面,焊接是压力容器制造中一个重要环节,焊接质量直接关系到压力容器的安全性。
解决这一问题的对策包括严格按照焊接标准和规范执行焊接工艺、加强焊缝的质量控制,并进行焊接缺陷的检测和修复。
在非破坏检测方面,压力容器的质量检验是制造过程中的重要环节,通过非破坏检测可以及时发现和排除容器内部的缺陷,保障容器的安全性和可靠性。
解决这一问题的对策包括选择合适的非破坏检测方法,进行全面和精细的检测,推广先进的非破坏检测技术。
在使用条件方面,压力容器的安全性和可靠性与使用条件密切相关,恶劣的使用条件可能导致压力容器的损坏和事故。
解决这一问题的对策包括严格执行使用规程和操作规范、加强容器的检测和监控,并进行定期的维护和检修。
除了解决这些问题之外,加强压力容器设计制造的管理和监督也是非常重要的。
企业应建立健全设计制造管理体系,划定责任和权限,并加强对全过程的管理和控制。
相关部门应加强对压力容器设计制造的监督和检查,确保设计制造过程的合规性和质量可控性。
压力容器设计制造的问题及解决对策

压力容器设计制造的问题及解决对策【摘要】压力容器在工业生产中具有重要的作用,但在设计制造过程中也存在一些关键问题。
主要包括压力容器设计中的关键问题、材料选择和加工问题、结构设计问题、工艺制造问题以及安全监测与维护。
为了解决这些问题,需要采取一系列综合对策,包括优化设计方案、选择合适的材料和加工工艺、加强生产过程管理、加强安全监测与维护等。
未来,随着科技的不断发展,压力容器设计制造领域将会迎来更多的创新和突破,从而提高生产效率和安全性。
通过综合应对各种问题并对未来进行展望,可以更好地推动压力容器设计制造行业的发展。
【关键词】压力容器、设计、制造、问题、解决对策、材料、加工、结构设计、工艺、安全监测、维护、解决方案、未来展望、压力容器安全、工程设计、性能优化、材料选用、结构强度、制造工艺、检测技术、保养维护、安全管理、可靠性提升、工业应用1. 引言1.1 研究背景压力容器是一种用于存储或输送压缩气体或液体的设备,广泛应用于化工、能源、石油等行业。
随着工业的发展和技术的不断进步,对压力容器的要求也越来越高,因此设计制造中的问题也变得愈发突出。
在传统的压力容器设计中存在着一些关键问题,如厚度计算不准确、焊接质量难以保证、强度计算不精确等,这些问题严重影响了压力容器的安全可靠运行。
材料选择和加工问题也是制造过程中需要重点关注的地方,不恰当的材料选择和加工工艺可能导致压力容器的性能下降甚至发生意外事故。
压力容器的结构设计问题也是制造过程中需要解决的难题,如何合理设计结构以承受内外压力的作用是压力容器设计中的关键问题之一。
本文旨在探讨压力容器设计制造中存在的问题,并提出相应的解决对策,以期为压力容器制造业的发展提供一定的参考和指导。
通过深入研究压力容器设计中的关键问题、材料选择和加工问题、结构设计问题、工艺制造问题以及安全监测与维护等方面,总结出综合解决对策,为未来压力容器设计制造工作的改进和发展提供借鉴和借鉴。
低温压力容器的设计分析

低温压力容器的设计分析低温压力容器是指在低于零度的环境中工作的容器,通常用于存储和运输液态气体,液氮、液氧、液氩等均为常见的低温液体。
由于低温环境下物质的特性会发生变化,因此低温压力容器的设计必须考虑到这些因素,以确保容器在安全可靠地工作。
本文将对低温压力容器的设计要点和分析进行探讨。
一、设计要点1.材料选用2.结构设计3.绝热设计由于低温液体的蒸发潜热较高,容器内的温度会迅速下降,导致容器表面结霜。
为了减少热量的散失,提高容器的绝热性能是必要的。
可以采取增加绝热层厚度、使用保温材料等措施来提高容器的绝热性能。
4.安全阀设计低温液体具有较大的蒸气压,一旦容器内压力过高,就会导致容器爆炸。
因此,在设计中必须考虑安全阀的设置,确保在容器内压力超过设定值时能够及时安全地排放压力。
5.排水设计由于低温液体的存在,容器内部会有凝露水和结冰现象。
这些水汽会降低容器的强度和耐腐蚀性,因此必须设计合理的排水系统,定期排除容器内的凝露水和结冰。
6.储罐涂层为了保护容器免受腐蚀和低温影响,可以在容器表面涂上特殊的防腐涂层。
这些涂层能够增强容器的抗腐蚀性能,延长容器的使用寿命。
二、设计分析针对低温压力容器的设计,需要进行结构分析和性能测试,以验证容器的强度和安全性。
1.结构分析在设计初期,需要进行有限元分析等结构分析,评估容器的受力和变形情况。
通过模拟不同工况下的受力情况,确定容器的最大受力位置和最大应力值,以确保容器在工作过程中不会发生结构破坏。
2.强度测试设计完成后,需要进行强度测试,验证容器的最大承载能力是否符合设计要求。
常见的测试方法包括液压试验、氢氦试验、抗冲击测试等。
通过这些测试,可以验证容器的强度和安全性,确保容器在工作中不会发生泄漏或爆炸等情况。
3.低温性能测试设计完成后,还需要进行低温性能测试,评估容器在低温环境下的工作性能。
通过模拟低温环境下的工作情况,测试容器在不同温度下的性能表现,验证容器的低温抗裂性能和绝热性能。
低温压力容器结构设计知识一网打尽

低温压力容器结构设计知识一网打尽低温压力容器及其部件的结构设计应充分考虑以下要求。
①结构尽可能简单,减少焊接件的拘束程度。
②结构各部分截面应避免产生过大的温度梯度。
③ 结构拐角和过渡应减少局部的应力集中以及截面尺寸和刚度的急剧变化。
④容器元件的各个部分(包括接管与壳体的连接)所形成的T 形接头、角接接头焊缝和各类角焊缝,以及接管、凸缘端部都应修磨成圆角,使其内、外拐角均成圆滑过渡。
⑤容器的鞍座、耳座、支腿应设置垫板,避免直接与容器壳体相焊。
垫板或连接板按低温用材考虑。
⑥容器与非受压件或附件的连接焊缝应采用连续焊。
⑦接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强,若采用补强板,应为截面全焊透结构,且焊缝圆滑过渡。
⑧在结构上应避免焊缝的集中和交叉。
⑨容器焊有接管及载荷复杂的附件,需焊后消除应力,而不能整体进行热处理时,应考虑部件单独热处理的可能性。
结构设计原则举例如下:各几何形状不连续的连接元件之间应有足够大的过渡圆弧半径:厚薄不一致的连接件之间应有足够斜度的削薄过渡;尽可能将结构做成静定结构,使各构件在外载荷作用下可以自由变形,不受约束;各支座和容器受压元件的接触处应设置垫板;使局部载荷尽可能均匀地作用在各受压元件上;在加热或冷却物料的进出口处,应使流体和受压原元件均匀接触,避免产生较大的温度差;在可能条件下,优先采用厚壁管补强或整体锻件补强结构而尽量少用补强圈结构;圆筒或封头上尽可能沿径向开孔,避免出现非径向接管;尽可能采用整体法兰;避免采用螺纹法兰;各类焊接接头尽可能采用全熔透结构。
结构简介在低温操作条件下使用的容器. 根据壳体内带压与否可分为低温压力容器和低温真空容器。
低温容器与常温压力容器相比,结构形状基本相同,但低温容器筒体外壁有绝热结构。
低温容器的总体结构一般如下。
① 容器本体,包括储液内容器(俗称内胆)、绝热结构、外壳体和连接内、外壳体的构件等。
选择绝热结构时,应综合考虑绝热性能、经济性、坚固性、容积、重量及施工方便等多种因素。
压力容器设计制造的问题及解决对策

压力容器设计制造的问题及解决对策1. 引言1.1 背景介绍压力容器是一种常见的工业设备,在化工、石油、食品等领域被广泛应用。
其设计和制造质量直接关系到生产安全和设备的可靠性。
随着工业技术的不断发展和更新换代,压力容器设计制造面临着新的挑战和问题。
对压力容器设计制造的问题进行深入研究和探讨,提出对策和解决方案,是至关重要的。
压力容器设计的基本原则涉及材料力学、热力学、流体力学等多个学科领域,需要综合考虑各种因素。
常见的设计制造问题包括材料选择不当、设计规范不合理、质量控制不到位等。
为了解决这些问题,需采取合理选择材料、严格遵守设计规范和加强质量控制等对策。
在当今社会,工业生产已经成为国民经济发展的重要支柱,而压力容器作为承载高压气体或液体的重要设备,必须具有良好的性能和安全性。
通过对压力容器设计制造问题及其解决对策的研究,可以不断提升压力容器的设计制造水平,确保生产安全和设备的可靠性。
2. 正文2.1 压力容器设计的基本原则压力容器的设计是一个复杂且关键的工程领域,设计者需要遵循一些基本原则以确保容器的安全可靠。
下面我们将介绍一些压力容器设计的基本原则:1. 强度原则:在设计压力容器时,首要考虑的是容器的强度。
容器的壁厚、材料的选取、焊接接头的设计等都必须能够承受设计压力下的内外力,确保容器不会发生破裂或变形。
2. 刚度原则:除了强度外,容器的刚度也是设计的重要考虑因素。
合理的刚度设计可以降低容器在工作时的变形和振动,延长容器的使用寿命。
3. 密封性原则:压力容器通常用于储存或输送高压气体或液体,在设计中必须确保容器具有良好的密封性。
密封性不好会导致泄露,严重时可能引发事故。
4. 安全阀原则:为了确保压力容器在超压情况下能够安全释放压力,设计中通常会设置安全阀。
安全阀的选取和设置必须按照设计规范执行,以确保安全可靠。
以上是压力容器设计的一些基本原则,设计者在设计过程中应该严格遵守这些原则,才能保证容器的安全性和可靠性。
解析低温压力容器制造工艺

解析低温压力容器制造工艺作者:韩远松来源:《科学与财富》2020年第18期摘要:低温压力容器为我国工业的发展提供不竭的动力,为化学物品的运输提供便捷条件。
本文以低温压力容器的概念和特征为出发点,探究在制造中需要注意的问题原则以及主要的制造工艺要点。
关键词:低温;压力容器;制造工艺2012年3月1日,国家正式实施GB150-2011《压力容器》,从材料、设计、制造、检验四个环节对压力容器进行明确定义。
低温压力容器是低温容器的一种,材质为不锈钢储罐。
一、低温压力容器的概念及特征低温压力容器的设计温度必须低于-20℃。
容器内壁的温度与容器运行的环境温度没有直接的联系,但是环境温度却直接影响低温压力容器。
所以在制定容器温度时要保障它的设计温度在规定的范围内即可。
设计温度主要由容器内介质的温度决定,此外还需要结合压力容器的性质、制造工艺以及环境等因素。
例如,某化工企业处于低气温地区,当运输的材料是液态时,就需要以材料的实际温度作为参考,通过公式重新进行计算。
低温压力容器的结构会根据材料情况进行适当调整。
一般是由盖、内颈管、内胆、外壳、拉手、支承垫、铝壳、吸附剂、弹簧、抽气管、抽气管护罩等组成。
它的内胆是由奥氏体不锈钢、铝合金等组成,外壳是由Q235组成。
低温压力容器具有以下特点。
第一,断裂时它的名义应力低于材料的屈服强度,在断裂前局部只有较小的变形。
第二,出现断裂情况后,裂纹扩展的速度不断加快。
第三,在低温时断裂问题出现的可能性大大提高。
二、低温压力容器在制造时应该注意的问题及原则低温压力容器在制造时要经过冷成型、焊接、热处理这三项工序,在过程中会产生一定的残余应力。
第一,低温压力容器在焊接前要做好实验工作,保障焊接口的严密性。
第二,提高焊接的质量,结合材料选择合适的制造工艺使其达到设计图纸的要求,避免出现缺陷的情况,影响容器的正常使用[1]。
第三,在对附近部位进行焊接式时应该采用连焊的模式,以防出现焊缝的情况。
低温压力容器设计要点

低温压力容器目前我国没有专门的低温压力容器标准,JB4732都不划分低温与常温的温度界限。
★低温管壳式换热器见GB151-1999附录A★低温压力容器见GB150.3-2011附录E(老版150为附录C)●为什么低温压力容器需要关注:温度低,材料的韧性降低,会产生低温脆性破坏,而低温脆性破坏前应力远未到达材料的屈服极限(或许用应力),破坏时没有明显的征兆,所以低温压力容器的设计、选材、制造和检验等各个环节要求都有不同程度的提高。
●低温压力容器的定义设计温度为<-20℃(新标准GB150-2011第3.1.15条定义,老标准为≤-20℃)的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器,以及设计温度低于-196℃的奥氏体不锈钢制容器。
相关两个定义●最低设计金属温度(MDMT)GB150.1-2011第4.3.4d条:在确定最低设计金属温度时,应当充分考虑在运行过程中,大气环境低温条件对容器金属温度的影响。
大气环境低温条件系指历年来月平均最低气温(指当月各天的最低气温值之和除以当月天数)的最低值。
●低温低应力工况GB150.3-2011附录E第E1.4条:低温低应力工况系指壳体或其受压元件的设计温度虽然低于-20℃,但设计应力(在该设计条件下,容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应力)小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6,且不大于50Mpa时的工况。
(注:一次应力为平衡压力与其他机械载荷所必须的法向应力或且应力)这个定义与老标准有差别,设计应力与环向应力的区别,用设计应力更严谨。
新标准明确了在进行容器的“低温低应力工况”判定时,除了对壳体元件进行一次总体薄膜应力的核定外,还应对承受一次弯曲应力的容器元件进行考查,如平封头、管板、法兰等。
●关于低温低应力工况下,选材按照设计温度加50℃(或者,加40℃)的规定GB150.3-2011附录E第E2.2条:当壳体或受压元件使用在“低温低应力工况”下,可以按设计温度加50℃(对于不要求焊后热处理的设备,加40℃)后的温度值选择材料,但不适用于:a) Q235系列钢材;b) 标准抗拉强度下限值Rm≥540Mpa的钢材;c) 螺栓材料。
浅谈压力容器设计中的常见问题及对策

浅谈压力容器设计中的常见问题及对策压力容器是工业生产中常见的设备,用于加工、储存和输送各种气体、液体和粉末。
它们承受着高压、高温或低温等复杂的工作环境,因此在设计和制造过程中要特别注意安全性和可靠性。
在压力容器设计中常常会遇到一些问题,下面就让我们来浅谈一下这些常见问题及对策。
一、焊接质量问题焊接是压力容器制造过程中最关键的环节之一,焊接质量直接影响着容器的安全性和可靠性。
常见的焊接质量问题包括焊接缺陷、焊接接头设计不合理和焊接接头处的应力集中等。
为了解决这些问题,首先应该加强焊工的技术培训,提高他们的焊接水平和质量意识;其次要严格控制焊接工艺参数,确保焊接质量符合标准要求;最后要设计合理的焊接接头结构,减少应力集中并提高接头的疲劳寿命。
二、材料选择和损伤问题压力容器的材料选择直接关系到其抗压性能和耐腐蚀性能。
选择不当或材料损伤都会导致容器失效。
为了避免这些问题,首先应该在设计阶段就对材料进行严格筛选和检测,确保材料符合要求;其次要加强对材料的管理和保养,及时发现并处理材料损伤问题;最后要严格按照材料的使用规范来设计和制造压力容器,确保其安全性和可靠性。
三、安全阀和压力表问题安全阀和压力表是压力容器的重要保护装置,它们直接关系到容器的安全运行。
常见的问题包括安全阀和压力表的选择不当、安装位置不合理和维护不及时等。
为了解决这些问题,首先应该对安全阀和压力表的性能和使用要求有清楚的了解,确保其选择和安装符合标准要求;其次要加强对安全阀和压力表的维护保养,及时发现并处理问题;最后要加强对安全阀和压力表的使用管理,确保其在容器运行过程中起到应有的作用。
四、设备结构设计问题压力容器的结构设计直接关系到其承压性能和使用寿命。
常见的结构设计问题包括受力分析不合理、结构尺寸设计不合理和支撑方式选择不当等。
为了解决这些问题,首先应该加强对设备结构设计的理论研究和实践经验总结,确保设计合理性;其次要加强对设备结构的计算分析,确保其受力性能符合要求;最后要结合实际情况对设备结构进行合理优化,确保容器的安全运行。
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低温压力容器在设计、制造中应该注意的问题点1设计温度的确定
设计温度低于-20℃是判定碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢容器是否是低温容器的关键;设计温度低于-196℃是判定奥氏体不锈钢容器是否是低温容器的关键。
在进行设计时,要对影响容器温度的相关因素进行全面了解和分析,容器的使用地点、安装位置是室内还是室外、正常工作环境温度下对容器壳体金属温度的影响以及容器内介质温度对金属的影响。
2材料选择要点
由于低温压力容器主要的失效模式为脆性断裂,而钢材在低温下脆性增大,韧性降低。
对材料的选择与非低温容器材料的选择相比提出了更高的要求。
低温钢材在冶炼方法、化学成分、热处理状态等方面加以严格规定和要求,并且对所使用的钢材提出低温冲击要求。
用于设计温度低于-20℃并且抗拉强度下限值小于540MPa的钢材P≤0.025%,S≤0.012%;用于设计温度低于-20℃并且抗拉强度下限值大于540MPa的钢材P≤0.02%,S≤0.01%。
低温压力容器受压元件之间及与受压元件直接焊接的非受压元件材料应是焊接性能良好的钢材。
目前我国低温用钢按使用温度主要分为以下三类。
1)设计温度低于-20℃不低于-40℃,这类容器是以16MnDR钢材为代表,主要使用于安装在室外受环境温度影响的空气储罐、氮气储罐等。
2)设计温度低于-40℃不低于-196℃,可以选用Ni系列低温钢材进行制造低温容器;用于设计温度-70℃的09MnNiDR可以用于液氨设备的制造;08Ni3DR可以用于制造使用温度-100℃的低温容器;06Ni9DR可用于制造使用温度-196℃的低温容器。
3)设计温度低于-196℃不低于-273℃,通常选用奥氏体不锈钢进行容器制造。
如S30408等奥氏体不锈钢。
3结构设计要点
3.1容器结构设计应遵守的要点
1)结构应尽量简单,减少约束,避免产生多余的附加应力,避免产生过大的温度变化,选材一致。
2)应尽量避免结构形状的突变,减小局部应力,较高的局部应力是产生裂纹的关键因素。
3)接管与壳体连接处角焊缝要凹型圆滑过渡,接管端部内壁处做圆角处理。
4)接管补强应尽可能采用整体补强或厚壁管补强,若采用补强圈结构,应为全焊透结构,且焊缝圆滑过渡。
5)支座与壳体的焊接应设置垫板。
3.2密封紧固件的设计
低温压力容器法兰用螺柱紧固件,不得采用一般的铁素体商品紧固件,设计温度低于-40℃~-70℃螺柱材质应选用35CrMoA;设计温度低于-70℃~-100℃螺柱材质选用30CrMoA。
提出硫和磷化学成分限定含量,并且做低温冲击试验。
设计温度低于以上温度应选用奥氏体钢螺柱。
螺柱应采用中部无螺纹部分的芯杆直径不大于0.95倍螺纹根径或全螺纹的弹性螺柱。
3.3密封垫片的设计
密封垫片用非金属材料应采用石棉橡胶板、柔性石墨等在低温下有良好弹塑性状态的材料,使用温度低于-40℃选用金属材料的密封垫片(如金属包覆垫片的金属外壳、缠绕式垫片的金属带以及实心的金属垫),应采用奥氏体不锈钢、铜、铝等在低温下无明显转变特性的金属材料。
4焊接接头的设计与焊材的选择
1)在低温压力容器工作时各种焊接接头承受的力大小和性质都不同,各种焊接接头都有不同的设计要求。
低温压力容器受压部件的焊接接头根据所在位置分为A、B、C、D、四类,分类原则同《压力容器》GB150-2011规定。
此外,把底座、支耳、托架、垫板及其他非受压附件与容器内外壳壁的连接接头规定为E类焊接接头。
A类焊接接头应采用双面对接焊,或采用保证焊透及双面成型,与双面焊具有同等质量的单面对接焊。
如果采用带垫板的单面焊,焊后必须拆除垫板。
B类焊接接头虽然承受轴向应力为主但也应采用与A类焊接接头相同的结构设计。
C类焊接接头不论采用哪种形式均为焊透结构。
法兰与筒体、接管如采用平焊结构当为全截面焊透结构时,适用于设计温度不低于-40℃,且设计压力不大于4.0MPa工况。
D类焊接接头接管与容器器壁的角接接头应采用完全焊透结构。
2)低温压力容器受压元件或受压元件与非受压元件焊接采用手工电弧焊焊条应选用低氢碱性焊条,采用埋弧自动焊应选用碱性或中性焊剂。
3)低温压力容器异种钢焊接接头的性能要求。
铁素体钢与奥氏体钢直接焊接,由于铁素体钢与奥氏体钢的线胀系数差别较大,在低温场合会引起温差应力,且在熔焊中铁素体一侧的碳向焊缝金属转移,会引起铁素体侧强度下降和焊缝金属的塑性降低。
焊接时应遵循以下要求。
(1)一般应选用Cr23Ni13或Cr26Ni21型高铬镍或镍基焊接材料,焊后原则上不再进行消除应力热处理;
(2)该类异种钢焊接工艺评定和产品焊接试板应符合下列要求。
①焊接接头抗拉强度不低于两侧母材中最低抗拉强度的较小值。
②铁素体侧的熔合线和热影响区的冲击功应按铁素体钢的抗拉强度确定相应的V型缺口冲击功值KV2。
③接头应做侧弯试验,弯心直径等于4倍试样厚度,180°。
弯曲试验后在拉伸面上的任何方向测量不得有超过1.5mm的开裂缺陷,熔合线处也不得有超过3mm的开裂缺陷。
5制造检验
低温容器的焊接应严格控制线能量,通常采用较细的焊条、小的焊接线能量多道施焊。
低温压力容器对接焊缝在允许采用局部探伤时,检测长度不得少于各焊接接头长度50%,这是根据低温压力容器的特点从安全角度考虑的,其检测长度的
要求与常温容器是不同的。
如果按照常温容器检测长度不得少于各焊接接头长度20%是不对的。
低温容器有A类纵向焊接接头的容器,应逐台制备产品焊接试件,产品焊接试件须在产品制作过程中,由制作焊工以产品制作时同样的材料、同样的焊接工艺和焊接条件与产品焊接接头同时焊接,不得由其他焊工制作或在产品完成后补做。
6焊后消除应力热处理
低温容器的材质和焊接接头厚度如达到设计制造标准热处理规定,必须要对容器进行消除应力热处理。
焊后热处理能够消除焊接过程中产生的焊接残余应力,改善焊接接头的力学性能,降低钢材低温脆性断裂倾向。