低温压力容器有哪些特殊要求

结构设计

低温压力容器的结构设计应考虑有足够的柔性，主要要求如下：

① 结构应尽量简单，减少焊接件之间的约束；

② 结构设计应避免产生过大的温度梯度；

③ 应尽量避免截面的急剧变化，以减小局部应力集中，插入式接管的内侧端部应打磨成圆角，使圆滑过渡；

④ 附件的连接焊缝不应采用不连续焊或点焊；

⑤ 容器的鞍座、耳座、支腿（球罐除外）或裙座宜设置垫板或连接板，尽量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 接管补强应尽量采用整体补强或厚壁管补强，若采用补强板，焊缝应圆滑过渡；

⑦ 对不能进行整体热处理的容器，若与之相焊的部件需消除应力，应考虑部件能单独热处理。


接管开孔

低温压力容器的接管开孔应尽量避开主焊缝及其附近区域，如必须在焊缝区开孔时，应符合有关标准的要求。

低温压力容器上的接管应符合下列要求：

① 与壳体相焊的管段，壁厚应不小于5mm，其中直径DN≤50mm的接管，宜采用厚壁管材，其延长部分采用普通壁厚无缝钢管；

② 转弯应采用煨制或压制的弯头，不得采用直管拼焊（虾米腰）；

③ 对插入式的接管，壳壁内管端的尖角需车削或打磨成R≥3mm的圆角；

④ 接管采用卷管时的纵焊缝及管段间相接的环焊缝，应采用全焊透的结构；

⑤ 对易燃或毒性为极度、高度危害的危险介质，或压力≥1.6MPa时，T形接管应采用无缝挤压三通或采用加厚管开孔焊接的结构。


法兰

符合以下各项条件的法兰，应采用对焊法兰：

① 设计压力≥1.60MPa，且盛装易燃或毒性为极度、高度危害介质的容器法兰，或具有较大外加载荷的接管法兰；

② 设计压力≥2.50MPa的容器法兰和接管法兰。

对焊法兰应采用无缝的锻制或轧制工艺生产，不允许采用厚钢板切制而成；允许采用型钢或钢板弯曲、焊接而成，但需进行焊后热处理。如采用钢板弯制，应将钢板沿轧制方向切成条形，弯曲时应使钢板表面平行于法兰的中心线，同时还必须对钢板进行超声波检测。

紧固件

主要要求有如下几点：

① 低温压力容器法兰用螺栓、螺柱等紧固件不得采用一般的铁素体商品紧固件配套用螺母，允许使用一般的商品螺母，但使用温度应不低于-40℃；

② 推荐采用芯杆直径不大于0.9倍螺纹根径且中部无螺纹的弹性螺栓、螺柱；

③ 设计温度不低于-100℃的铁素体钢容器，应采用铁素体钢紧固件（螺栓、螺柱、螺母、垫圈），设计温度低于-100℃的奥氏体钢容器，应采用奥氏体钢紧固件；

④ 符合GB 3098.6《紧固件机械性能——不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》中的A2级奥氏体钢商品紧固件可使用不低于-196℃的低温压力容器；

⑤ 对降低应力工况，当调整后的冲击试验温度等于或高于-20℃时，可采用一般铁素体商品紧固件。

密封垫片

低温压力容器用密封垫片常用的有金属材料（包括半金属垫片）制垫片和非金属材料垫片，条件和要求如下。

① 使用温度低于-40℃的密封垫片用金属材料，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，包括缠绕式垫片的金属带、金属包垫片的外壳以及空心或实心的金属垫。

② 非金属材料密封垫片应采用在低温下呈良好弹性状态的材料，如石棉、柔性（膨胀）石墨、聚四氟乙烯等。使用条件如下：

温度不低于-40℃，且压力不高于2.5MPa的法兰密封垫片允许采用优质石棉橡胶板、无石棉橡胶板、柔性（膨胀）石墨板，聚乙烯板等；温度不低于-120℃，且压力不高于1.6MPa的法兰垫片允许采用浸泡石蜡的优质石棉橡胶板。

焊接

主要有以下要求。

① 对A、B、C类焊缝均应采用全焊透的结构。对D类焊缝，除凸缘与容器壁的焊接、小直径接管（DN≤50mm）与较厚封头或盖板的焊接、带内螺纹的管接头与容器器壁的连接可按HG 20582的有关规定外，亦均应采用全焊透的结构。

② 低温压力容器施焊前应进行焊接工艺评定，评定应着重于焊缝和热影响区的低温夏比（V形缺口）冲击试验，其合格指标应按母材的要求确定，不得低于母材的性能。

③ 施焊过程中应严格控制焊接线能量在工艺评定的线能量范围内，宜选用较小的焊接线能量，多道施焊。

④ 对接焊缝必须焊透，焊缝余高应尽量减少，不得大于焊件厚度的10％，且不大于3mm。角焊缝应圆滑，不允许向外凸起。焊缝表面不允许有裂纹、气孔和咬边等缺陷，不应有急剧的形状变化，均应平滑过渡。

⑤ 不得在非焊接部位引弧，引弧应采用引弧板或在坡口内进行引弧。

⑥ 焊接附件或工装卡具、拉筋等必须使用与壳体材料相同的焊接材料和焊接工艺，并由合格的正式焊工施焊，焊道长度不得小于50mm。

⑦ 由于机械加工、焊接或组装引起的容器表面损伤，如划痕、焊疤、弧坑等缺陷，均应进行修磨。修磨后的壁厚不得小于容器的计算厚度加腐蚀裕量，修磨深度不得大于容器名义厚度的5％，且不大于2mm。

⑧ 不允许使用不连续的或点焊连接的焊缝。

低温压力容器在结构设计上需要足够的柔性，减少焊接约束，避免大温度梯度和截面急变。法兰采用对焊法兰，焊接时全焊透，焊接材料和工艺要合格。接管要避开主焊缝，使用厚壁管材，弯头不用拼焊。紧固件考虑温度影响，选择适合低温的材料。密封垫片要使用低温下保持弹性的材料。这些特殊要求确保低温压力容器在极端条件下安全运作。
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