低温压力容器及管道系统在用检验课件

低温压力容器

及管道系统

在用检验合肥通用所压力容器检验站袁榕1/4/20231低温压力容器

及管道系统

在用检验合肥通用所压力容器检验站1概况

低温技术是19世纪末在液态空气工业上发展起来的，随着科学技术的进步，低温技术在近30年中得到了迅速发展和广泛应用。低温压力容器和管道系统是低温工业过程的关键设备。碳钢和低合金钢制低温压力容器的特点是容易产生低温脆性破坏。低温脆断是在没有预兆的情况下突然发生的，危害性很大，因此在选材、试验方法和制造等方面均要采取措施，防止低温脆断事故发生。铝及铝合金、钛及钛合金、铜及铜合金、镍及镍合金和奥氏体不锈钢等制低温压力容器则没有低温脆断的情况。对于深低温条件下运行的容器，应有良好的低温绝热结构和密封结构。表1常见的低温工业过程过程种类温度条件℃过程种类温度条件℃石油精炼过程丙烷脱腊－40工具钢的低温处理－90血浆的冷冻干燥－40天然气的液化－160青霉素的冷冻干燥－40～－90炼焦油煤气分离乙烯－190氯气的液化－50液态空气的制作－190石油精炼过程o2脱腊－60由天然气萃取氦气－200一氧化二氮的精制－901/4/20232概况低温技术是19世纪末在液态空低温压力容器的低温界限

1、按常规设计的压力容器规范多采用经验的总结，包括失效、破坏的经验总结。所以各国根据各自的使用经验，人为划分低温界线。我国压力容器规范多年来习惯把小于或等于-20℃作为低温界线。实践表明这样划分具有足够的安全性。目前世界各国按常规设计的压力容器规范，对低温压力容器划分的温度界限各不相同，如表2所示。2、按应力分析法设计的压力容器规范要求容器在整个使用（包括制造）过程中，无论在常温或低温下使用，都应具有一致的韧性要求，以防止在各个使用环节上发生脆性断裂。因此，按应力分析法进行设计的压力容器规范，如ASMEⅧ-2，中国的JB4732都不划分低温与常温的温度界限。国家美国日本德国法国英国规范名称ASMEⅧ-1JISB8270AD规范非直接火受压设备设计规范BS5500低温界线＜－30℃＜－10℃＜－10℃≤－20℃＜0℃

表2各国按常规设计钢制容器规范的低温界线1/4/20233低温压力容器的低温界限1、按常规设计的压力容器低温压力容器和管道典型结构⑴

⑴液氧、液氮和液氩压力容器

图115L杜瓦容器1盖2内颈管3内胆4外壳5拉手6支承垫7铝壳8吸附剂9弹簧10抽气管11抽气管护罩1/4/20234低温压力容器和管道典型结构⑴⑴液氧、液氮和液氩低温压力容器和管道典型结构⑵

⑴液氧、液氮和液氩压力容器

图2CF-100000液氧储槽1、仪表箱；2、液氧蒸发器；3、抽真空管；4、盖板1/4/20235低温压力容器和管道典型结构⑵⑴液氧、液氮和液氩低温压力容器和管道典型结构⑶

⑴液氧、液氮和液氩压力容器

图3WYN-180型运输用低温容器1、真空封口；2、支承；3、输液管；4、定点液位计；5、引线管；6、挡板；7、外壳；8、吸附剂；9、安全阀；10、增压系统；11、压差液位计；12、盖板；13、仪表板、14、内胆；15、增压管。1/4/20236低温压力容器和管道典型结构⑶⑴液氧、液氮和液氩低温压力容器和管道典型结构⑷

⑴液氧、液氮和液氩压力容器

图438M3铁路液氧槽车1、外壳体；2、内容器；3、吊杆；4、排液阀；5、排液管。1/4/20237低温压力容器和管道典型结构⑷⑴液氧、液氮和液氩低温压力容器和管道典型结构⑸

⑵液氢和液氦压力容器

图5液氮保护的液氢容器1液氮注入和排除2液氢阀3液氢注入和排除4辐射屏5聚四氟乙烯缓冲块6叠片绝热支承7氮排气管8氢排气管9氢安全阀10氮安全阀1/4/20238低温压力容器和管道典型结构⑸⑵液氢和液氦压力容低温压力容器和管道典型结构⑹

⑵液氢和液氦压力容器

图6100L多屏绝热液氦容器

1抽气铅管2铅管护罩3颈管4铜翅片5多层绝热6外壳7传导屏8内胆9加强圈10支承短管11吸附腔12吊钩13不锈钢丝绳14底座1/4/20239低温压力容器和管道典型结构⑹⑵液氢和液氦压力容低温压力容器和管道典型结构⑺

⑶液化天然气储存容器图7东京煤气公司130000M3地下液化天然气储罐

1/4/202310低温压力容器和管道典型结构⑺⑶液化天然气储存容低温压力容器和管道典型结构⑻

⑷低温液体输送压力管道及设备图8低温阀门1、摆动杆；2、可拆卸的罩；3、阀。1/4/202311低温压力容器和管道典型结构⑻⑷低温液体输送压力管低温压力容器的结构材料

低温压力容器内胆常采用奥氏体不锈钢、铝合金、铜合金（钛）；液化天然气的内胆也可用9%Ni镍钢和镍合金；液氟容器内胆多用蒙乃尔合金或不锈钢。低温压力容器外壳常用碳钢（如Q235、16MnR等）。内胆与外壳连接管道和构件常用奥氏体不锈钢、蒙乃尔合金。低温液体名称化学符号沸点（℃）采用的金属材料容器结构硫化氢H2S－60.33.5Ni钢06MnNb钢双壁二氧化碳CO2－78.4乙炔C2H2－84.02乙烷C2H6－88.63乙烯C2H4－103.715.5Ni钢、9Ni钢铝合金36%Ni钢氪Kr－153.36甲烷CH4－161.45氧O2－182.939Ni钢、铜铝合金0Cr18Ni9Ti20Mn23Al真空型绝热氩r－185.86氟F2－188.12氮N2－195.8氖Ne－246.06铝合金、铜铜、0Cr18Ni9Ti15Mn26Al4真空型绝热重氢D2－249.49氢H2－252.77氦He－268.931/4/202312低温压力容器的结构材料低温压力容器内胆常采用

低温钢制压力容器（标准）

国内：1GB150-1998《钢制压力容器》；2《压力容器安全技术监察规程》；3JB4732《钢制压力容器分析设计标准》。国外：1美国ASME锅炉压力容器规范Ⅷ-1、Ⅷ-2；2英国BS5500-1997《非直接受火熔焊压力容器规范》；3德国AD《压力容器规范》；4日本JISB8270-1993《压力容器基础标准》；5日本JISB8240-1993《制冷用压力容器结构》；6法国CODAP-1995《压力容器构造》。1/4/202313低温钢制压力容器（标准）国内：12/25/202低温钢制压力容器

19世纪末以来，在严寒地带的铁轨、桥梁和结构件曾发生一系列低温脆性断裂事故。本世纪40年代以来，许多压力容器、管道、化工设备及大型结构等焊接结构，多次发生低应力脆断，造成了巨大的损失。低应力脆断具有下列特点：1、断裂时容器名义应力低于材料的屈服强度，在断裂之前没有或者只有局部极小的塑性变形；2、裂纹扩展速率大；3、低应力脆断多属解理断裂或准解理断裂（穿晶断裂），及脆性断裂（沿晶断裂），断口有晶粒状特点，光亮和平滑；4、低应力脆断往往发生在有缺口或裂纹的容器上，并以筒体自身存在的各种工艺缺陷及杂质作为裂纹源；5、断裂一般发生在较低温度，此时材料的韧性很差。通过对金属断裂机理进行分析，发现金属的低温韧性，即缺口尖端处的金属微观塑性变形能力是决定压力容器抵抗应力脆断破坏的能力。1/4/202314低温钢制压力容器19世纪末以来，在严寒地带的铁轨低温钢容器-影响低温韧性因素

1、晶体结构因素：体心立方结构的铁素体钢脆性转变温度较高，脆性断裂倾向较大；面心立方结构金属如铜、铝、镍和奥氏体钢则没有这种温度效应，即不产生低应力脆断。2、化学成分的影响：对低温压力容器而言，增加含碳量将增大材料的脆性，提高脆性转变温度，低温用钢含碳量不超过0.2%。锰、镍改善钢材低温韧性，少量V、Ti、Nb、Al弥散析出碳化物和氮化物，进行沉淀强化改善钢材低温韧性。3、晶粒度的影响：晶粒尺寸是影响钢低应力脆断重要因素。细晶粒使金属有较高断裂强度，且使脆性转变温度降低。4、夹杂物的影响：磷易产生晶界偏析，钢中的氧以各种氧化物的形式在晶界析出，显著提高钢的脆性转变温度，导致低应力脆断。5、热处理和显微组织影响：对钢的低应力脆断有很大影响。调质处理可以改善钢材低温韧性，但回火温度不应过高；正火处理用得最多；退火处理组织粗大，一般不采用。6、冷变形的影响：冷变形使钢的韧性降低，应变时效使低温韧性恶化，脆性转变温度升高。7、应力状态的影响：焊接接头中有裂纹存在又具有残余应力时，低应力脆断性质更为明显。1/4/202315低温钢容器-影响低温韧性因素1、晶体结构因素低温压力容器用钢的韧性要求

大部分国家将低温容器设计重点放在选材上，并在制造、结构上加以某些限制。早期的ASME规范，对于低碳钢及某些低合金钢制成的容器，在低温工作时要求其材料的夏比（V形缺口）冲击试验冲击功不小于20J。该规定是建立在大量的破坏事故及其材料试验基础上的，对当时规范所推荐钢板的大量夏比（V形缺口）冲击试验结构中，发现起裂型钢板的最大冲击功约为14J，传裂型钢板最大冲击功不超过18J，大于27J的均属于止裂型。基于当时的研究结果，将V形缺口）冲击试验冲击功AKV=20J作为材料在其最低使用温度下的韧性考核指标。到了1953年，由于使用了较高强度的钢种，其临界转变温度基点转移到AKV冲击功曲线的较高位置上去了，20J的AKV冲击功指标并不能避免脆断的发生。因而对高强度钢而言，不同的钢种应分别对指标进行校正（或附加侧向膨胀量≥0.38mm)。目前国外容器规范采用20J作为低碳钢在最低工作温度或设计温度下钢材缺口韧性唯一判据的有：美国ASMEⅧ-1及Ⅷ-2，法国规范等。AD规范W10采用DVM试样的冲击功作为判据，即在设计温度下的DVM试样冲击功韧性为横向35J/cm2，此值相当于采用V形缺口夏比试样，在设计温度提高10℃的试验温度下达到纵向27J。一般认为在采用相同试样型式的前提下，纵横向的冲击功之比大约为1∶0.7。

GB150参考采用了ASMEⅧ-1的有关规定，以20J作为低碳钢强度级别的钢材的验收判据。对钢板来讲国内要求横向取样，其冲击功要求并不低于国外规则对钢材的韧性要求。1/4/202316低温压力容器用钢的韧性要求大部分国家将低钢材低温韧性的评定方法

自40年代钢结构的脆性断裂引起人们重视以来，各国对钢材低温韧性的评定方法以及评定指标进行了广泛的研究及试验。其中与压力容器关系较为密切的试验方法有下列几种：低温冲击韧性试验（V形缺口、U形缺口、DVM试样）；落锤试验；全厚度的大型试验（宽板试验、双重拉伸试验、ESSO试验）；断裂力学试验（平面应变断裂韧性KIC及裂纹尖端张开位移COD法）。其中以低温夏比（V形缺口）冲击试验应用最为广泛，低温压力容器用钢的冲击试验温度应低于或等于壳体或主要受压元件的最低设计温度。并以在冲击试验中对应的一定的吸收功AKV（J）或一定的断口纤维百分率的温度，即脆性转变温度（50%FATT）来评定材料的低温韧性。1、美国ASME规范Ⅷ-1、Ⅷ-2；日本JIS8243；德国AD《压力容器规范》；法国CODAP-1995《压力容器构造》以（V形缺口）冲击试验为依据。2、英国BS5500-1997《非直接受火熔焊压力容器规范》以宽板试验为基础，以（V形缺口）冲击试验为工程评定方法；3、日本WES3003《低温结构用钢板评定基准》及JISB8250《压力容器构造-另一标准》以温度梯度型双重拉伸试验，以ESSO试验为基础，以缺口冲击试验作为工程评定方法。4、美国ASME规范Ⅲ《核动力装置设备》是国外唯一的以断裂力学理论为基础的规范，采用缺口冲击试验及落锤试验作为工程的评定方法。

1/4/202317钢材低温韧性的评定方法自40年代钢结构的脆性断裂低温压力容器用钢板和锻件

一、国内、外常用的低温用钢主要采用低温铝镇静钢和镍系低温钢1、低温铝镇静钢：16MnDR、09Mn2VDR、09MnTiCuRe、06MnVAl、06AlNbCuN2、镍系低温钢（广泛用于液氧储罐,强度高,具有良好的低温韧性。）①0.5～2.25%Ni：（-70℃）；(2.5Ni,-60℃，AKV≥47J)；②3.5%Ni：(-100℃，AKV≥47J)③5%Ni：（–120～－170℃）④9%Ni(-170℃，AKV≥47J)；3、镍合金（镍含量30%～99%的合金）

镍基合金（镍含量大于或等于50%的合金）镍铜合金（蒙乃尔）、镍铬铁合金（因康镍合金、INCONEL）、镍钼合金（哈氏合金）。4、奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9(-196℃（AKV≥47J)）～700℃）1/4/202318低温压力容器用钢板和锻件一、国内、外常低温压力容器用钢板和锻件

二、低温压力容器用钢板（GB150《钢制压力容器》、GB3531《低温用压力容器钢板》。16MnDR(-40℃，AKV≥24J)；15MnNiDR(-45℃，AKV≥27J)；09Mn2VDR(-40℃，AKV≥27J)；09MnNiDR(-40℃，AKV≥27J)；07MnNiCrMoVDR(-40℃，AKV≥47J)。三、低温压力容器用钢锻件JB4727-200009Mn2VD(-50℃，AKV≥27J)；20MnMoD(-30℃，AKV≥27J)；08MnNiMoVD(-40℃，AKV≥47J)；10Ni3MoD(-50℃，AKV≥47J)；16MnD(-40℃，AKV≥20J)；09MnNiD(-70℃，AKV≥27J)。1/4/202319低温压力容器用钢板和锻件二、低温压力容器用钢板防止低应力脆断的设计原则

目前所有的容器规范对低温压力容器的设计，是根据室温抗拉强度或屈服强度所决定的许用应力进行设计。该方法能有效地防止发生大塑性变形的破坏。如何确定需要的韧性水平，应根据采用何种原则决定。第一种原则：允许存在一定的缺陷，但应能防止开裂。在焊接部位一般来说存在缺陷较多且韧性较差。而断裂总是从缺陷和韧性较差的地方开始的。因此采用这一原则时必须测定热影响区和熔合线的性能。要求韧性最差的地方能承受外载荷所产生的应变。第二种原则：允许有缺陷存在并有可能自韧性较差的焊接区开裂，主要靠母材来防止裂纹扩展而避免产生断裂事故。由于焊接接头金属、熔合线和热影响区的韧性较母材差，所以裂纹往往沿着焊接接头区而扩展，因而用这种方法来防止脆断并不可靠。第三种原则：允许自缺陷处发生开裂，而容器的各个部位均能止裂。它存在二个缺点。①、采用这种防止脆断方法时要选用韧性非常好的材料，这意味着材料成本费非常高昂；②、作为一个绝对安全准则的有效性是和结构类型有关的。对带缺陷容器的爆破试验结果表明，在完全液压状态下止裂较容易，在气压或带有部分气体的液压情况下，由于系统中储藏的能量较大，止裂较困难或须设计专门的止裂结构。而对于石油化工及制冷空分行业的低温压力容器来说，其内部介质往往是气相、气液二相，因此不能用止裂原则来防止低温力脆断。由此可见，对于低温压力容器最适当的防止脆断的办法是第一种原则即防止开裂原则。目前世界各国的压力容器规范都采用这一原则。1/4/202320防止低应力脆断的设计原则目前所有的容器规范低温低应力工况⑴

1、1972年德国AD规范首先在低温容器中，把使用温度和应力水平联系在一起综合考虑。试验表明如焊接构件在使用前，先在高于材料无塑性转变温度下进行超载试验，只要这个预加的试验载荷与操作时应力是同种类型和同样方向，则脆性断裂就不会在低于预加的试验载荷下发生。因此水压试验为焊态容器在低应力工况下避免脆性开裂提供保证。2、在制冷和空分设备中，Q235-A·F曾用于-196℃的制氧蓄冷器，铸铁设备也成功地应用于低温场合。从制冷剂温度与饱和蒸气压关系可知，采用标准沸腾温度大于-50℃的制冷剂的制冷压力容器，设计压力与低温下的工作压力的比值都在6以上。当容器的工作压力由介质的饱和蒸汽压决定，且壳体的一次总体薄膜应力仅考虑由内压引起，在低温工况下，其应力水平是相当低的。3、日本焊接学会证实外加应力对最低使用温度有影响，一般许用应力由σS//2降到σS//6，使用温度可降低30℃左右。4、AD规范把应力分为三类。一类按常温的设计应力，二类按常温设计许用应力的75%或50%，三类按常温设计许用应力的25%。如以DIN17100Ⅰ组钢为例，在一类应力范围的许用工作温度为-10℃，二类应力水平的许用温度为-60℃，三类应力范围的许用工作温度为-85℃。见表4。1/4/202321低温低应力工况⑴1、1972年德国AD低温低应力工况⑵

GB150对“低温低应力工况”作了定义，系指在低温操作条件下，其环向应力≤钢材标准常温屈服点的六分之一，且＜50MPa时的工况。

在“低温低应力工况”，若设计温度加上50℃后高于-20℃，则不必遵循低温压力容器的有关规定；若设计温度调整后低于或等于-20℃时，按调整后的设计温度执行低温压力容器的有关规定。冲击试验温度也≤调整后的设计温度。“低温低应力工况”不适用于钢材标准抗拉强度下限值大于540MPa的低温容器。

1/4/202322低温低应力工况⑵12/25/202222低温低应力工况⑶

随着断裂力学不断发展和低温压力容器应用范围日益扩大，世界各国容器的规范或标准中都规定了低应力工况下低温压力容器特殊处理方法。规范名称低应力的定义要求美国ASME锅炉压力容器规范Ⅷ-1低温下的工作压力低于设计压力的40%母材与焊接接头不作冲击试验，可按常温容器考虑。法国CODAP-1995《非直接火压力容器规范》低温下的工作压力低于水压试验压力的25%材料的冲击试验温度可比工作温度提高75℃英国BS5500-1997《非直接受火熔焊压力容器规范》σ≤2/3［σ］设计温度比正常应力水平容器设计温度低10℃σ≤50MPa设计温度比正常应力水平容器设计温度低50℃德国AD压力容器规范σ≤3/4［σ］设计温度比正常设计低50℃，＞10mm，热处理σ≤1/2［σ］设计温度比正常设计低50℃，＞10mm，热处理σ≤1/4［σ］设计温度比正常设计情况低70～80℃日本JISB8240-93《制冷用压力容器结构》低温下的工作压力低于设计压力的40%对SMSPV24、32可比正常Y应力情况降低使用温度30～50℃1/4/202323低温低应力工况⑶随着断裂力学不断发展和低温压力容低温钢制压力容器的监检要点⑴

1.低温钢材牌号选用低温压力容器用钢按韧性达到的最低使用温度来分类。图纸和设计资料审查时应注意：所用钢材（板材、管材、锻件及其它受压元件材料）牌号是否是低温用钢，所用温度范围是否符合标准规定。2.钢材发放和标记移植低温压力容器材料用错将产生重大隐患。因此，钢材发放必须严格执行有关管理规定。材料监检抽查要特别注意材料质保书和领料单内容的审查，现场巡检应重点检查标记移植情况。材料的标记应采用油漆，不得打钢印。3、低温钢材的冲击试验和韧性要求低温压力容器及其受压元件所采用的钢材，必须进行低温夏比V形缺口冲击试验。试验细节及要求如下：试验方法：钢材的冲击试验方法，应符合GB4159《金属低温夏比冲击试验方法》的有关规定。冲击试样为GB2106《金属夏比V形缺口冲击试验方法》规定的10mm×10mm×55mm标准试样。若无法制备标准试样时，也可采用7.5mm×10mm×55mm、5mm×10mm×55mm的小尺寸试样，小尺寸试样的缺口宽度一般应小于钢材名义厚度的80%。试样的缺口应沿厚度方向（棒材沿径向）切取，并以三个试样为一组。1/4/202324低温钢制压力容器的监检要点⑴1.低温钢材牌低温钢制压力容器的监检要点⑵

4、试验温度

低温压力容器用钢的冲击试验温度须低于或等于容器或其受压元件的设计温度。当容器或其受压元件使用在“低温低应力工况”时，钢材的冲击试验温度须低于或等于调整后的设计温度。5、冲击功指标钢材试验温度下的冲击功指标，按钢材标准规定的最低抗拉强度确定，具体要求须满足表15.1-1的规定。小试样的冲击功指标根据试样宽度按比率缩减。表低温夏比（V形缺口）冲击试验最低冲击功规定值钢材标准的最低抗拉强度σbMPa三个试样的冲击功平均值Akv，J10mm×10mm×55mm≤45018＞450~51520＞515~65027奥氏体焊接接头区31注：1.试验温度下三个试样的冲击功平均值不得低于表4-5的规定；其中单个试样的冲击功可小于平均值，但不得小于平均值的70%。2.抗拉强度大于650MPa的螺栓等钢材的冲击功值按抗拉强度等于650MPa的要求，但40CrNiMo的低温冲击功应不小于31J（三个试样平均值）。1/4/202325低温钢制压力容器的监检要点⑵4、试验温度钢材标准的最低抗低温钢制压力容器的监检要点⑶

6、免做低温夏比（V形缺口）冲击试验的规定低温压力容器用钢若符合下列条件之一者可免做低温夏比（V形缺口）冲击试验。（1）因钢材的尺寸限制，无法制备5mm×10mm×55mm冲击试样者，且设计温度不低于－45℃者；（2）在GB150所列的低碳钢和碳锰钢钢管，因钢管尺寸限制，无法制备5mm×10mm×55mm冲击试样，且设计温度不低于表15.1-2；（3）螺母用钢；（4）在“低温低应力工况”下使用的容器或受压元件所用钢材；（5）含碳量≤0.10%的标准铬镍奥氏体不锈钢，设计温度高于或等于－196℃者。钢管名义厚度mm最终设计温度，℃焊后状态使用焊后热处理状态使用10－15－308－20－356－25－404－40－552－55－551/4/202326低温钢制压力容器的监检要点⑶6、免做低温夏比低温钢制压力容器的监检要点⑷

1、焊接材料的选用原则低温压力容器用钢焊接材料选择必须保证焊接接头含有的有害杂质硫、磷、氧、氮最少，尤其是含Ni钢应严格限制杂质含量，因为杂质含量增加，会明显降低焊接接头的韧性。与低温受压元件焊接的非受压附件焊接接头，当承载较大时，应按受压元件焊接接头同样要求；当承载较小时，可按焊接性要求选用相应的焊接材料。低温压力容器受压元件或受压元件与非受压元件焊接用手工电弧焊焊条应选用GB5117《碳钢焊条》和GB5118《低合金焊条》低氢碱性焊条。埋弧焊剂应选用碱性或中性焊剂。2、产品焊接试板铁素体钢产品焊接试板的低温冲击试验规定如下：铁素体钢之间的焊接一般应采用铁素体型焊接材料（9%Ni钢除外）。焊接接头的低温冲击试验温度以及焊接接头金属、熔合线、热影响区低温冲击功要求应符合图样或相关技术文件规定，且不得小于27J。1/4/202327低温钢制压力容器的监检要点⑷1、焊接材料的选用原则12/低温压力容器的监检要点⑸

3、铁素体钢之间的异种钢焊接用焊接材料一般按韧性要求较高侧的母材选用。焊接接头金属的冲击试验温度应不高于两侧母材中的较低者。异种钢焊接工艺评定和产品焊接试板热处理状态应与容器使用状态相同。性能符合下列要求：①、焊接接头拉伸和弯曲试验要求符合两侧母材中的较低要求；②、低温冲击功要求应符合图样或相关技术文件规定，且不得小于27J。4.奥氏体钢的焊接材料选用注意事项⑴奥氏体钢之间的焊接材料选用应符合下列要求：①、焊接接头金属含碳量≤0.10%；②、焊接接头金属的化学成分应符合GB983《不锈钢焊条》中E0-19-10、E00-19-10、E00-23-13和GB4233《惰性气体保护焊接用不锈钢棒及钢丝》、GB4242《焊接用不锈钢钢丝》中H0Cr21Ni10、H00Cr21Ni10、H0Cr26Ni21的要求；③、设计温度低于－100℃时，应按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》进行焊接接头低温夏比（V形缺口）冲击试验，并符合标准中表4-5要求。1/4/202328低温压力容器的监检要点⑸3、铁素体钢之间的异低温压力容器的监检要点⑹

⑵铁素体钢与奥氏体钢之间焊接的有关注意事项铁素体钢与奥氏体钢之间异种钢焊接，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。异种钢焊接应符合下列要求：①接头抗拉强度不低于两侧母材最低抗拉强度较小值；②铁素体钢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要求；③接头应作侧弯试验，试验方法按GB150确定。5、现场焊接质量监检控制要点低温压力容器的现场焊接必须严格按照评定合格的焊接工艺施焊。焊接线能量增大会导致焊缝及热影响区的韧性下降。因此要最大限度地减小过热，采用小的焊接线能量。焊接线能量的监督可通过控制电流、电压、焊接速度、以及规定每根焊条的焊接长度等方法进行。在多道焊时，应尽可能降低焊道间的温度（层间温度），即尽可能不要连续施焊。快速多道焊有利于晶粒细化，提高焊缝的韧性。1/4/202329低温压力容器的监检要点⑹⑵铁素体钢与奥氏体钢之间低温压力容器的监检要点⑺

低温容器结构应尽可能地限制峰值应力及各种局部应力：1、结构尽可能简单，减少焊接件的约束；2、避免产生过大的温度梯度；3、尽量避免结构形状的突然变化，以减少局部高应力；焊缝不允许存在咬边，所有咬边必须打磨消除。4、焊接时不应使用不连续焊或筒节组对时用点焊连接；5、容器支座或支腿需设置垫板，不得直接焊在壳体上。具体做法包括：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，应尽量使流体和受压元件均匀接触；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；圆筒或封头上的开孔尽可能在径向开孔；尽可能采用整体法兰；各类焊接接头尽可能采用全熔透结构。1/4/202330低温压力容器的监检要点⑺低温容器结构应尽可能地铝合金制压力容器⑴

铝在地壳外层16Km范围内约占有7.5%,储量不仅比铁(4.7%)多，而且比其他有色金属的总和还多。铝合金主要用作耐腐蚀容器、防铁污染容器及低温压力容器。铝是面心立方晶格，没有其他同素异构体，低温下不存在象铁素体钢那样的脆性转变。铝合金主要用于制作耐腐蚀、防铁污染和低温容器。我国已经设计、制造和使用了大量的铝合金容器。技术上取得一定经验。我国在发布JB741-80《钢制焊接压力容器技术条件》之前就制订了JB1580-75《铝制焊接容器技术条件》，但只包括了制造、检验方面的内容，没有包括设计、材料方面的内容。90和99版《容规》均包括了铝合金容器有关安全技术的内容。JB/T4734-2002《铝制焊接容器》是国内第一个内容完整（包括设计、选材、制造和检验）的铝制压力容器标准。包括了压力容器和常压容器。也包含了全铝和衬铝两种焊制容器。设计压力≤8MPa，使用温度下限为-269℃。

1/4/202331铝合金制压力容器⑴铝在地壳外层16Km范围内约铝合金制压力容器⑵

国外标准：美国、日本、前苏联、德国、英国、法国等均有铝制压力容器的标准。其中德国、英国、法国除铝制压力容器外，没有列入其他有色金属的标准。①、美国ASME锅炉压力容器规范；②、英国BS5500《非直接受火熔焊压力容器规范》AA章；③、德国AD压力容器规范；④、日本JISB8270-1993《压力容器基础标准》；⑤、日本JISB8240-1993《制冷用压力容器结构》；⑥、法国CODAP-1995《非直接火压力容器规范》M13节等；⑦、前苏联гост26158《有色金属容器和构件强度计算方法的一般要求》。国内标准：①、GB151《管壳式换热器》；②、JB/T2549《铝制空气分离设备制造技术规范》；③、GB11640《铝合金无缝气瓶》；④、HGJ29-1990《铝衬里设备》；⑤、GB10479-89《铝制铁道罐车技术条件》。⑥、JB/T4734-2002《铝制焊接容器》1/4/202332铝合金制压力容器⑵国外标准：美国、日本、前苏联、铝合金制压力容器应用特点

⑴铝在一些氧化性介质中有良好的耐蚀性，在高温浓硝酸中，纯铝的耐蚀性优于不锈钢。铝容器的应用之一是耐腐蚀。⑵对腐蚀产物含铁会污染物料的工艺流程，钢不能满足要求。铝有较好的抗腐蚀性，而且可以防铁污染。铝容器的应用之二是防铁污染。⑶铝是面心立方晶格，没有其他同素异构体。低温下不存在脆性转变。铝容器的应用之三是低温容器。⑷在各种金属容器中，铝容器是强度和刚度最低的容器，是相对重量最轻的容器，也是允许使用温度最低的容器。1/4/202333铝合金制压力容器应用特点⑴铝在一些氧化性介质铝合金制压力容器用材特点

⑴GB/T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》中有143个牌号，容器用铝只取用部分牌号，主要为铝镁合金和铝锰合金。按照德、法两国对铝材的要求，容器用铝基本上选用伸长率（横向）不低于14%的变形铝。⑵为了得到好的塑性，纯铝、铝锰合金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用，不采用冷作状态。热作状态铝的焊接接头，焊接热对热影响区有退火作用，因而其许用应力取退火状态铝材的许用应力。只有铝镁硅合金和铝铜合金采用固溶时效状态，以保证其高强度。⑶镁在铝中的极限溶解度为14.9%，但室温溶解度仅为0.34%，镁含量较高时，会铝镁合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性，只有在65℃以下使用才不会产生应力腐蚀，因此含镁量超过了3%的铝镁合金规定设计温度不超过65℃。同时析出相过多也会降低冲击韧性，因此含镁量超过3%的铝镁合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器，包括低温铝容器均不要求进行冲击韧性检验。⑷铝没有同素异构体，纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来提高强度，称为不可热处理强化铝。铝镁硅合金可通过固溶时效析出Mg2Si强化相提高强度，铝铜合金可通过固溶时效提高强度，称为可热处理强化铝。⑸铝和钢可以爆炸复合，但国内尚没有标准和标准产品，因此一般不用复合板制造容器。⑹我国尚无适用的铝锻件国标或行标，本标准只推荐一些铝锻件。

1/4/202334铝合金制压力容器用材特点⑴GB/T3190铝合金制压力容器设计特点

⑴铝材比普通钢材稍贵，尤其是铝的强度比钢低得多，纯铝在较高温度下比钢的强度更低。因而容器常用衬铝结构，由钢层承载，衬铝层起耐蚀与防止铁污染的作用。⑵常温下铝的线膨胀系数为22.9×10-6/℃，而铁素体钢为11.7×10-6/℃，衬铝容器设计中应考虑附加热应力。⑶选用铝材除应考虑耐均匀腐蚀性能外，还应考虑晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀等性能。⑷铝和钢不能熔焊，衬铝层常用盖板搭接焊结构，钢件上也不能堆焊铝。⑸铝容器耐冲蚀性能不好，高速流体的冲击和磨会破坏铝表面的钝化膜，对介质的流速应予以限制。腐蚀性介质的流速应低于1.5m/s，清水的流速应低于6m/s。⑹铝很软，用作螺栓容易咬死，铝容器中应尽量使用钢螺栓。铝螺栓也应采用强度高的铝。⑺在浓硝酸等介质中，铝焊缝的耐蚀性比母材差得较多，采用无缝旋压铝筒可获得较好的效果。1/4/202335铝合金制压力容器设计特点⑴铝材比普通钢材稍贵铝合金制容器的制造检验特点

⑴铝在高温下易与空气中的氧反应，铝容器焊接时要有良好的保护。铝容器的焊接主要采用氩弧焊。⑵铝的热导率和比热容约为铁素体钢的两倍多，铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍，因而铝的焊接应尽量采用能量集中、功率大的能源。⑶焊接时铝熔池凝固时的体收缩率约为钢的两倍，因而铝焊缝容易产生缩孔、缩松及热裂纹。⑷铝焊接熔池易吸收氢等气体，焊缝易产生气孔。熔池中进入氧化铝易形成夹渣。焊前清除焊件与焊丝的氧化膜、水分、油污、有机物等对铝的焊接很重要。⑸铝焊接熔池金属固态与液态没有明显的色泽差别，焊接对应注意掌握。⑹铝容器焊后一般不要求热处理。⑺铝无磁性，表面无损检测不能用磁性法，常用渗透法。1/4/202336铝合金制容器的制造检验特点⑴铝在高温下易与空气钛合金制压力容器⑴

钛在地壳外层10英里范围内约占有0.4%,储量在金属中仅次于铝、铁、镁占第四位，世界海绵钛的年产能力超过10万吨。由于钛合金优异的耐腐蚀性，在现代工业的应用也更为广泛。钛是面心立方晶格，没有其他同素异构体，低温下不存在脆性转变。我国生产的钛材约有75%用于制造容器和换热器。自从1965年制造了第一台在钛合金容器以来，我国已经设计、制造和使用了数万吨钛合金容器。技术上取得一定经验。在钛材的设计、制造、检验、使用、维修等方面也制订一系列专业标准。90和99版《容规》均包括了钛合金容器有关安全技术的内容。GB151《管壳式换热器》包括了钛制管壳式换热容器。GB16409《板式换热器》包括了钛制板式换热容器。JB/T4745-2002《钛制焊接容器》是国内第一个内容完整（包括设计、选材、制造和检验）的钛制压力容器标准。包括了压力容器和常压容器。包含了全钛容器、衬钛容器和复合板制容器。该标准的编制形式和GB150相似。钛合金容器最低设计温度可达-269℃。设计压力≤35MPa。1/4/202337钛合金制压力容器⑴钛在地壳外层10英里范围内约占钛合金制压力容器⑵

国外标准：美国、日本、前苏联、德国、英国、法国等均有钛制压力容器的标准。。①、美国ASME锅炉压力容器规范；②、英国CP3003《化工容器和设备的衬里》第九节；③、日本JISB8240《制冷用压力容器结构》；④、法国CODAP《非直接火压力容器规范》规定安全系数；⑤、俄OCT26-01-279《钛制容器与设备，强度计算公式与方法》；俄РДРТМ26-01-114《钛制容器与设备，静载下开孔补强的计算公式与方法》；俄РДРТМ26-01-114《钛合金АТ3制法兰联接的容器与设备强度与密封的计算方法》；俄РДРТМ26-01-133《钛与钛合金制容器与设备，考虑低周载荷时的强度计算公式与方法》；俄OCT26-Ⅱ-06《钛与钛合金制容器与设备，一般技术条件》。国内标准：①JB/T4745-2002《钛制焊接容器》②、GB151《管壳式换热器》；③、GB16409《板式换热器》。1/4/202338钛合金制压力容器⑵国外标准：美国、日本、前苏联、钛合金制压力容器应用特点

⑴、钛是面心立方晶格，没有其他同素异构体。低温下不存在脆性转变，可在航空航天工业制造移动式低温容器（重量轻、高比强度）。但由于价格昂贵，通常很少用于制造固定式低温容器。⑵、在海水、盐水等含氯介质中，碳钢、低合金钢、不锈钢和铝合金耐蚀性比较差，约有50%的钛容器用于抗含氯介质的腐蚀。⑶、钛在发烟硝酸、干氯气、甲醇、三氯乙烯、液态四氧化二氮、熔融金属盐、四氯化碳、尿吡啶、溴蒸汽等介质可能发生燃烧、爆炸或应力腐蚀，钛容器对这些介质应回避或慎用。⑷、钛在温度超过500℃的纯氧或1200℃的空气中会发生燃烧，因此钛容器不得在有纯氧或空气的情况下接触明火。⑸、钛材和钛容器一般不要求考核冲击韧性。1/4/202339钛合金制压力容器应用特点⑴、钛是面心立方晶钛合金制压力容器用材特点

⑴、钛的熔炼在真空条件下进行，要消耗大量的能量。单位重量钛材的价格约为普通钢材的50倍、不锈钢材的8倍。因此钛材应合理使用。⑵、奥氏体钢、铝和钛均没有明显的屈服现象，奥氏体钢代之于屈服强度σ0.2，铝代之于规定非比例伸长应力σP0.2，以及钛代之于规定残余伸长应力σR0.2⑶、容器用钛的决定性指标是塑性而不是强度。容器用钛只有在退火状态才具有最好的塑性，同时具有最低的屈强比、最好的耐腐蚀性和焊接性能。因此容器用钛的材料供货状态均为退火状态。1/4/202340钛合金制压力容器用材特点⑴、钛的熔炼在真空条件下钛合金制压力容器设计特点

⑴、钛容器的抗拉强度安全系数nb不得低于3，屈服强度（规定残余伸长应力）不得低于1.5。钛的屈强比常为0.6～0.8。因此温度不高时，均以抗拉强度的计算作为决定性因素。钛的许用应力也以抗拉强度作为主要依据。⑵、钛容器不需要考虑晶间腐蚀的检验问题。⑶、介质的流速如超过临界流速，会破坏钛材表面钝化层，大大加剧腐蚀。设计时应注意介质流速不得超过临界流速。通常在常温海水中，钛的临界流速不超过20m/s。⑷、虽然标准规定钛容器的设计温度可达300℃，但随温度的上升，强度下降明显（比钢明显得多）。当温度为200℃时的抗拉强度仅为室温的2/3，当温度为300℃时，钛材的抗拉强度仅为室温的一半。设计时应全面衡量，确定设计方案。⑸、钛与钢的复合板制造的容器，在焊接接头处复合层钛和基层钢不能熔焊成一体，复层和基层在焊接接头处没有连接强度，因此钛复合板的复合层不能参加强度计算。1/4/202341钛合金制压力容器设计特点⑴、钛容器的抗拉强度钛合金制容器的制造检验特点

⑴、钛比钢、铝、铜、镍等的屈强比高，过量冷成形易开裂，成形量较大的工件宜采用热成形。⑵、钛在高温下极易氧化，钛容器的焊接主要采用真空或惰性气体保护氩弧焊。⑶、钛的弹性模量仅为钢的一半，在同样的焊接应力下，钛的变形量也比钢大一倍，焊接时应尽量减少焊接变形量。⑷、钛容器的推荐消除应力退火处理温度为：500～600℃，保温15～60min，空冷。⑸、温度不同，钛表面氧化膜的颜色也不同。银白色和金黄色为合格；蓝色只能用于非重要部位，应去除蓝色；紫色只可用于常压容器，应去除紫色，去不掉应返修；灰色、暗灰色、灰白色和黄色粉状物应为不合格。⑹、铁污染会使钛容器局部产生氢脆，钛容器制造完毕可用试剂纸进行铁污染检验（铁氰化钾，呈蓝色）。1/4/202342钛合金制容器的制造检验特点⑴、钛比钢、铝、铜、镍铜制压力容器

铜制压力容器是常用的有色金属压力容器之一，主要用于耐腐蚀容器、防铁离子污染容器、换热容器和低温容器。美国、日本、俄罗斯、德国等都有铜制压力容器标准，法国也在其压力容器标准中确定了铜制压力容器的安全系数等重要参数。99版《容规》对铜制压力容器的安全技术做出明确规定，我国已有了较完整的铜材与铜焊接材料的标准体系，有个别设备（如空分设备）已制定相应铜产品的标准，国内铜制压力容器的设计和制造已积累一定的经验。目前全国锅容标委会正在组织制定铜制压力容器的基础行业标准－JB/T4755《铜制压力容器》,标准的重点为材料和制造，由于铜制压力容器的结构形式、强度计算与钢相似，该部分内容均参照GB150。其焊接工艺评定和产品焊接试板部分均引用有关规定和标准只对铜材的特殊要求作出补充规定。该标准的制定将进一步提高铜制压力容器的设计、制造和使用水平。该标准适用于设计压力≤35MPa，设计温度按铜材及其复合钢板允许的使用温度确定。通常使用温度不低于－198℃时对铜材及焊接接头没有特殊要求，当使用温度低于－198℃时应保证仍具有良好的拉伸断后伸长率。1/4/202343铜制压力容器铜制压力容器是常用的有色金属压力容器镍及镍合金合金制压力容器

镍及镍合金制压力容器主要用于耐腐蚀容器、防铁离子污染容器、换热容器和低温容器。比不锈钢及其它有色金属制压力容器，在强酸、强碱等强腐蚀性介质中有更好的耐蚀性，且具有更高的使用温度，是一种重要的压力容器类型。美国、日本、俄罗斯、法国等均已制定相应的镍及镍合金制压力容器标准。99版《容规》对镍及镍合金制压力容器的安全技术做出明确规定，80-90年代已形成较完整的镍及镍合金材料与焊接材料的标准体系和生产体系，国内镍及镍合金制压力容器的设计和制造已积累一定的经验。目前使用压力容器基础行业标准－JB/T4756《镍及镍合金制压力容器镍及镍合金制压力容器》,标准的重点为材料和制造，由于镍及镍合金制压力容器的结构形式、强度计算与钢相似，该部分内容均参照GB150。其焊接工艺评定和产品焊接试板部分均引用有关规定和标准只对铜材的特殊要求作出补充规定。该标准的制定将进一步提高镍及镍合金制压力容器的设计、制造和使用水平。该标准适用于设计压力≤35MPa，设计温度按铜材及其复合钢板允许的使用温度确定。通常使用温度不低于－198℃时对镍及镍合金材料及焊接接头没有特殊要求，当使用温度低于－198℃时应保证仍具有良好拉伸断后伸长率。以铬和钼为主要合金元素的镍合金合金比不锈钢具有更高的晶间腐蚀敏感性，在大部分强腐蚀性介质中工作的镍合金制压力容器都应进行晶间腐蚀敏感性试验。

1/4/202344镍及镍合金合金制压力容器镍检验方案⑴

⑴、设备的基本参数：主要包括设计压力、使用压力、设计温度、使用温度、容器结构规格、材质、使用介质、容器类别、保温层。⑵、检验依据：①压力容器标准体系我国已经形成以GB150<钢制压力容器>为核心的产品和另部件标准，组成压力容器标准体系的基本框架。其设计压力范围（0．1～35Mpa）。②有关的压力容器安全法规1、法律：《特种设备安全监察法》2、法规：《特种设备安全监察条例》3、规章（管理规定、办法）4、技术法规：安全监察规程类、培训考核类、技术检验规则类。③压力容器安全监察法规和标准的关系国家的安全法规是国家为保证承压设备的安全而制定的强制性手段，在任何其管辖范围内的产品都必须遵循它的安全原则；技术标准应是推荐性的，规定保证承压设备安全所对应的产品质量技术指标。但标准所规定的技术指标应该符合技术法规的安全原则，可以指导承压设备的设计、制造、安装、检验和验收，是承压设备产品生产和贸易的技术平均平台。技术标准和安全法规在总体上都是保证承压设备使用安全，但在作用和其他方面是有区别的。1/4/202345检验方案⑴⑴、设备的基本参数：1检验方案⑵

⑶检验准备：⑷检验质保体系：①质保体系人员：技术总负责人、项目负责人、检验责任工程师、无损检测责任工程师、材料责任工程师、安全员。②质保体系有效运转。⑸原始资料审查：设计文件图纸、材料质保书、制造质保书、安装质保书、使用工况、实际工艺参数、历次检验报告、修理改造记录和历次事故处理报告。⑹宏观检验：⑺超声测厚：⑻无损检测：压力容器行业强制性使用JB/T4730-2005标准，包括五大常规检测方法。同时包括锅炉、压力容器和压力管道等承压设备。⑼材料检验:化学成份、金相检验、硬度、铁素体含量检验、晶间腐蚀试验、能谱试验、光谱试验、裂纹断口取样等。⑽强度校核：GB150、JB4732标准等产品标准。1/4/202346检验方案⑵⑶检验准备：12/2检验方案⑶

⑾缺陷评定和安全状况①70年代，合肥通用所等单位率先将断裂力学用于在用压力容器缺陷评估与寿命预测，并编制我国第一部压力容器缺陷评定规范CVDA-84。建立在以D-M模型和宽板试验为基础的COD设计曲线基础之上。②“七五”攻关期间，对含凹坑、气孔、夹渣等体积型缺陷的压力容器安全性进行了重点研究。③“八五”攻关期间，在J积分失效评定曲线和通用失效评定曲线为基础的断裂评定方法研究方面、体积型缺陷极限载荷与安定性分析评估技术研究方面、接管高应变区缺陷安全评估方法及综合安全状况等级评定研究等方面取得重大突破，编制GB/T19624-04《在用含缺陷压力容器安全评定》④在“九五”攻关中，开展“在用重要压力容器寿命预测技术研究”课题，重点考虑介质环境对压力容器安全性的影响。⑿缺陷处理；⒀水压试验；耐压试验是利用水或其他的加压介质，采用比设计压力还要高的试验压力对压力容器的焊缝、接管和母材进行一次综合性的评价，以验证其整体强度是否满足设计要求。⒁气密性试验；⒂安全附件检验（检验单位校验或是用户自行处理）。⒃安全状况等级和检验周期的确定（容检规和管检规）1/4/202347检验方案⑶⑾缺陷评定和安全状况低温乙烯球罐在用检验⑴

20世纪80年代以前，中国高参数的大型球罐用高强钢全部依靠进口，远远不能满足国内生产发展的要求。80年代初期中国武汉钢铁公司组织有关单位研制出σs≥490Mpa、σb≥610MPa的低碳微合金、低焊接裂纹敏感性的高强度07MnCrMoVR系列钢（类似日本的CF-62钢）。目前在中国国内，07MnCrMoVR系列钢制球罐的总数超过100台，最低设计温度达-40℃，其中进行焊后整体热处理和未进行焊后整体热处理的大约各占一半。大庆石化公司1500M3乙烯球罐是国内首次采用国产07MnNiCrMoVDR制造的低温球罐，属“八五”国家重大技术装备科技攻关项目。主要技术参数如下：设计压力，2.254Mpa；设计温度：－30～50℃；规格：SΦ14400×44mm。该球罐95年投产，96、98、2001年1进行三次开罐检验。1/4/202348低温乙烯球罐在用检验⑴20世纪80年代以前，中国低温乙烯球罐在用检验⑵

2001年10月乙烯球罐开车时，由于乙烯气体不慎带液，导致气温急剧下降至-70℃。此时球罐压力在0.6Mpa左右，采用降压措施后，温度继续下降至－103℃，该过程前后长达18个小时。后经大庆石化检验站100%的内壁荧光磁粉检测和100%UT，发现48处表面裂纹。采样管角焊缝发现70mm和50mm两处表面裂纹。厂方委托合肥通用所进行复验处理。①、接管角焊缝以及裂纹附近焊缝、热影响区、极板母材硬度正常。②、裂纹以穿晶为主，局部有沿晶特征。裂纹附近金相组织正常。③、采样管角焊缝发现一圈断续表面裂纹，打磨消除，最大深度为3mm。超声发现整圈断续未焊透和夹渣，最大长度30mm，自身高度为8mm。④、为了分析低温冲击对球罐安全性的影响，我们选用与该球罐同厚度、同材质的钢板进行对比试验。⑤、分析研究表面裂纹消除后形成50×3mm的凹坑以及取样管角焊缝整圈断续未焊透和夹渣对球罐安全性的影响。通过以上几方面的工作得出以下结论：1、07MnNiCrMoVDR钢及焊接接头经历10小时低温处理后，其常温力学性能（拉伸、冲击）和低温（-40℃）冲击韧性未发生明显变化。线切割缺陷试样常温下在相当于许用应力的载荷条件下，缺陷尖端无扩展迹象。2、取样管角焊缝表面裂纹打磨消除后的凹坑不影响球罐安全使用；3、球罐取样管角焊缝的断续未焊透缺陷经安全分析后，可以保留；4、建议使用半年后，对球罐进行全面检验。1500M3乙烯球罐已于2001年11月投入正常运转，目前使用状况良好。1/4/202349低温乙烯球罐在用检验⑵2001年10月乙烯球罐化肥厂液氨储罐声发射检测⑴

该储罐由兰州石油化工设计院设计，1997年7月投用。属内外双层结构。直径：内槽20900mm，外槽22120mm；材质：内槽09MnNbDR，外槽Q235A。底板为搭接拼焊，壁板为对接焊；壁厚：内槽底板中幅板8mm、边缘板12mm，壁板7/8/8/10/10/12/12/14/15mm，外槽6mm；高度25267mm；容积7386m3。内槽：设计压力+1000/-150mmH2O，操作压力300～700mmH2O，设计温度–40℃,操作温度–37℃，物料液氨；外槽：常压、常温，60mm厚中碱超细玻璃棉毡+松散硃光砂、氮气。受中石油委托，合肥通用所压力容器检验站于2003年8月对该储罐进行在线声发射检测。1、检测依据⑴、GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法⑵、美国PAC公司相关定位系统软件2、检测仪器：美国PACDISP56全数字式32通道声发射系统；定位系统：专用罐底板定位软件；传感器：低频专用传感器；声传输方式：传感器安装在波导杆（600mm长）上；3、灵敏度标定⑴首先使用仪器本身AST功能进行标定，确定检测阵列各通道安装、耦合是否正常。采集的数据记录在数据文件名“AST01”；⑵采用铅笔芯模拟源进行标定，确定各通道对模拟源的响应幅度在正常范围内（±3dB）；⑶采用人工模拟源标定，确定阵列内定位精度。4、结论该氨储罐经在线声发射检测，未发现严重声发射信号源。可以在原设计条件下使用，下次检验日期2009年8月。1/4/202350化肥厂液氨储罐声发射检测⑴该储罐由兰州石油化工化肥厂液氨储罐声发射检测⑵图1、氨储罐结构与传感器布置图4、声发射检测“数据01”定位图1/4/202351化肥厂液氨储罐声发射检测⑵图1、氨储罐结构与传感器布置图4、九江石化液氨储罐在用检验

九江石化公司化肥厂双层液氨储罐。1996年由原化工部第三建设公司安装。该设备主要技术参数：V＝7386M3，壁厚为6.5、7.1、8.0、8.9、9.8、10.8、12、12.7，内壁材质为A537CL1,σb＝485MPa，σs≥345MPa，（正火处理),C≤0.24,Si(0.15-0.50),S≤0.035,P≤0.035,Mn(0.70-1.35),外壁材质为Q-235A，设计温度为－40℃，使用温度为－37℃。夹层内为珠光沙。内直径为20900mm。2003年进行开罐检验：内壁架设满堂红架，①内壁焊缝采用荧光磁粉检测；②内壁焊缝采用超声波检测；⑶测厚；④宏观检查；⑤渗透检测；⑥硬度检测，母材HB120～170；焊缝HB180～190；热影响区HB190～210。1/4/202352九江石化液氨储罐在用检验九江石化公司低温乙烷罐在用检验⑴

某石化公司一台乙烷罐，规格尺寸Ф2200×5920×140；材质为：Cr18Ni9；容器类别：一类；设计压力：1.15MPa；操作压力：0.76MPa；设计温度：-80℃；操作温度：-41℃；介质：乙烷；投用日期：1999年2月；位号：V-470。外部有保温层。检验方案：①对有保温层的容器应检查保温层有无破损，对保温破损的部位应检查容器表面有无腐蚀及损伤，拆除局部保温层。。

②定点测厚：a.对液位经常波动的部位，易腐蚀、易冲刷的部位，制造成型壁厚减薄的部位，以及使用中产生变形的部位进行壁厚测定。b.对宏观检查发现表面缺陷的部位及可疑部位进行壁厚测定。③渗透检测：外壁检测为上、下封头和筒体部位焊缝，以及严重腐蚀和凹坑部位、鼓包区域、上次检测中发现的有问题部位；④超声检测：外壁检测为上封头、筒体、和下封头焊缝，重点检测焊接返修部位及鼓包区域的焊缝和母材；用图表记录超声检测发现的缺陷位置、长度、深度、自身高度及估判的缺陷性质。⑤压力试验⑥安全状况等级评定和使用寿命预测。1/4/202353低温乙烷罐在用检验⑴某石化公司一台乙烷罐，规格尺低温乙烷罐在用检验⑵

奥氏体钢焊缝由于其特点，造成探头超声声场的一些基本特性和声场规律发生变化，如主声束发生畸变，声波不再以直线传播，6dB、10dB等缺陷定量方法不再适用等，给奥氏体钢焊缝的超声检测带来很大困难。由于问题很复杂，因此JB4730标准没有将奥氏体钢焊缝的超声检测列入标准正文。国外许多单位和个人对此也持同样看法。奥氏体不锈钢焊缝的组织特点是晶粒粗大、组织不均匀等晶粒粗大且具有方向性，它对超声检测造成的困难主要有：（1）组织不均匀造成较大的噪声显示，信噪比低；（2）超声波通过焊缝和母材中的不同区域时，声束发生扭曲；（3）衰减严重。采用纵波的原因是与横波相比，纵波不仅波长较长，有利于提高穿透力和信噪比。而且纵波的振动方向也是纵波扭曲较小的一个原因。另外，实验表明，斜入射纵波为45°时为最佳路径，此时散射最小。而高阻尼探头的脉冲窄，有利于提高分辨力。对奥氏体不锈钢焊缝的检测一般优先选择高阻尼纵波K1单斜或双晶斜探头。目前国内对奥氏体钢焊接接头进行超声检测的呼声比较高（这主要指的是对在用承压设备奥体钢焊接接头的缺陷检测，以及对9Ni、5Ni钢等奥氏体焊接接头射线检测过程中的超声补充检测），因此本标准送审稿增加附录N奥氏体不锈钢对接焊接接头超声波检测（资料性附录），供使用单位制定合理的检测方案，如采用：①纵波检测；②低频检测；③采用宽频带窄脉冲探头、提高信噪比；④采用聚焦探头进行检测；⑤采用多种频率法检测，以达到较好的检测效果。

1/4/202354低温乙烷罐在用检验⑵奥氏体钢焊缝由于其特点，造成探头低温钢制容器宏观检查要求

内壁无法进入的低温液体（绝热）压力容器除应进行有关的全面检验外，主要应进行如下检查：1、夹层上装有真空测试装置的低温液体（绝热）压力容器，应测试夹层的真空度。其合格指标为：①、未装低温介质的情况下，真空粉末绝热夹层真空度应低于65Pa，多层绝热夹层真空度应低于40Pa。②、装有低温介质的情况下，真空粉末绝热夹层真空度应低于10Pa，多层绝热夹层真空度应低于0.2Pa。2、夹层上未装有真空测试装置的低温液体（绝热）压力容器，应检查容器日蒸发率的变化情况，进行容器日蒸发率测量。实测日蒸发率指标小于2倍额定日蒸发率指标为合格。目前常用于测量低温压力容器蒸发率的主要方法有两种：测重法和蒸气流量测量法。1/4/202355低温钢制容器宏观检查要求内壁无法进入的低温液体（制冷压力管道（冷库）全面检验

冷库是我国食品行业的重要支柱产品，量大面广，对国民经济的稳定和均衡发展起到巨大的推动作用。通常冷库使用温度在-45℃-120℃左右，其氨制冷压力管道管径在325mm以下，壁厚在5～7mm，设计符合GB50316《工业金属管道设计规范》标准的要求，无缝钢管按GB/T8163《输送流体用无缝钢管》标准要求提供，制造安装按GB50235《工业管道工程施工及验收规范》和GB50236《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》的要求进行。由于氨制冷压力管道处于低温低应力工况，因此一般按常温管道进行设计。其系统原理如下图所示。由压缩机产生的100℃～150℃左右的氨蒸气通过冷凝器的换热作用，使氨气温度降低到40℃左右，然后通过节流阀的作用变成-45℃液态氨，再通过蒸发器的作用变为-40℃左右的气态氨，最后经过压缩机形成冷库管线回路。其中压缩机经冷凝器至节流阀的红色管线主要是常温管线起辅助作用；节流阀至蒸发器的蓝色管线是冷库的主要食品冷藏工作部位，是人员最为集中的区域，也是事故多发部位；蒸发器至压缩机的蓝色管线起到管线的调节作用。由分离器至节流阀后液态氨的黄色管线主要起除霜的作用，保证冷库低温制冷压力管道的正常运行。1/4/202356制冷压力管道（冷库）全面检验冷库是我国食品行业的重氨制冷压力管道（冷库）全面检验

图1单级压缩制冷系统原理图（红线为气相氨（40～150℃），黄线为热氨蒸汽和气相氨（40～150℃），兰线为液相氨（-40℃）1/4/202357氨制冷压力管道（冷库）全面检验图1单级压缩制冷系统原理氨制冷压力管道（冷库）全面检验

由于氨制冷压力管道（冷库）本身的一些特点，存在许多隐患和潜在危险：①、结构复杂，施焊条件恶劣，焊接质量差；②、压缩机经冷凝器至节流阀的红色管线和分离器至节流阀后低温管线的黄色管线系常温工况管线，一般出现事故的可能性比较小，属于风险比较小的区域；③、由节流阀经蒸发器至压缩机进口的低温管道部位需要定期(一天两次，每次一个半小时)用热氨蒸汽冲刷以清除氨阻塞，该部位温差变化范围达到80～100℃左右，存在明显的温差交变载荷。同时由于管内压力升高，而管壁温度仍比较低（-20℃以下），此时作为设计基础的低温低应力工况已不复存在，尤其当热氨蒸汽冲刷工艺掌握不好而导致压力急剧升高时，有可能造成材料脆断。同时由节流阀经蒸发器至压缩机进口的低温管道部位也是冷库工作人员最为集中的地方，一旦出事伤亡最为惨重，是整个冷库风险最大的区域。④、氨制冷压力管道（冷库）基本不进行热处理，残余应力水平比较高，在常温工作段（热氨蒸汽冲刷和停工期间），有可能导致无水液氨应力腐蚀开裂。由于国内很长一段时间对氨制冷压力管道（冷库）没有专门的部门和机构进行有效的安全管理，也缺乏相应的法规规范。2000年前投产的氨制冷压力管道（冷库）的设计、制造和安装单位绝大多数是无证运作，产品的质量存在许多问题。尤其是有少数乡镇企业的随意性更大，存在的问题更严重，因此近些年来氨制冷压力管道（冷库）低温段管线出现爆炸和人员死伤的恶性事故不断有所发生，给国民经济的稳定正常发展带来巨大的威胁。2000年6月8号质检总局以质技监局锅发〔2000〕99号文颁发《压力管道安装单位资格认可实施细则》后，近期投产冷库的质量水平达到有效的提高。1/4/202358氨制冷压力管道（冷库）全面检验由于氨制冷压力管道（氨制冷压力管道（冷库）全面检验

1、根据对氨制冷压力管道（冷库）实际情况的调研表明管件焊接缺陷占80%以上。焊接缺陷主要是指在管道安装焊接过程中产生的缺陷，一般有焊缝几何成形偏差过大、焊缝的表面缺陷、埋藏缺陷等。建议按《管检规》的要求采用超声检测对管道焊缝内部原始缺陷进行定性定量检测，并进行安全状况等级评定。2、管道与组成件材质不明。氨制冷压力管道一般采用10#、20#钢，在-35℃低温情况下也有采用16MnR材料的，但在实际制造安装过程中，由于长期以来对质量控制不严，材质不清楚的情况比较严重，也确有混进某些高强钢从而导致出现爆管事故的情况。对于这类情况，应根据GB50316《工业金属管道设计规范》标准对材质的有关要求，可采用硬度计测定制冷管道硬度，由HB值换算σb值，再由σb值近似判断管道的强度级别，然后根据定性光谱分析大致确定管道材质（碳钢或奥氏体不锈钢），如果满足使用要求，可定为2级或3级；如果不满足使用要求，应予以报废。3、接地电阻、支吊架和焊接结构等达不到要求由于氨的特性为乙类可燃，同时相当一部分冷库分布在沿海等台风多发地区，闪电和静电的危害相当大，因此一般应对接地电阻和管道法兰间电阻不合格者应予以强制性整改。至于支吊架和焊接结构等不