压力容器在石油化工行业设计中的相关技术简述

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摘 要：压力容器广泛应用于国民经济的各个领域，在石油化工行业中发挥着重要作用。随着科学经济的发展，压力容器的运行工况愈加苛刻，制造技术要求更高。本文结合自身工作经验针对压力容器在石油化工行业设计中的相关技术展开了探讨与分析，以期能为推动我国石油化工行业的持续稳定发展提供一定的参考与帮助。

关键词：压力容器;石油化工;行业设计;技术分析 焊接设计

1压力容器的设计过程

压力容器的设计是一个综合过程，综合了材料科学，基础力学，制造工艺等一系列专业知识，并遵循法规标准要求，满足工程实践的可行性。压力容器的设计要求，是工艺或用户提出的一系列用于实际生产所需功能的技术要求，即压力容器的类型、规格大小、使用工况等条件。设计人员考虑该条件下设备可能出现的断裂、泄露、变形失稳的失效模式，采用与之对应的强度分析和设计方法，在受压元件在满足规范准则和使用寿命的前提下，兼顾制造可行、检修便利和经济成本，保证设备能实现强度、刚度、密封性、耐蚀性及稳定性的要求。

焊接设计是压力容器设计过程中的重要组成部分，也是压力容器制造过程中的关键工序焊接质量的好坏影响压力容器的制造质量，包含选材、焊接方法、焊接材料、结构设计（焊接坡口，焊接接头型式等）、热处理及检验检测。

压力容器选材受多方面因素制约，如工艺介质的腐蚀性、操作温度及压力、使用寿命、制造性能、经济成本等，常用金属材料有低碳钢、低合金钢、奥氏体钢、双相不锈钢、镍基合金。不同的材料，力学性能不同，焊接性能各异。

低碳钢焊接性能优良，其焊缝方法众多;

对低合金鋼，合金含量增加，钢材强度增加，焊接性能降低，容易产生焊接缺陷;尤其是高强钢，因其冷裂纹倾向、淬硬倾向较大，焊接热输入全过程要求严格;

奥氏体钢因线膨胀系数大，为避免大的变形，应采用小电流、多层多道焊。

2 压力容器在石油化工行业设计中的焊接方法

金属焊接，通俗来讲，指通过加热或者加压或二者并用，采用或者不用填充材料，让两个分离的金属物体（同种或异种）产生原子（或分子）永久性结合的过程。焊接方法的选择与焊缝类型、工件厚度、接头形式和焊接位置、母材性能密切相关，焊接方法一旦确定，坡口型式、焊接材料、焊接工艺以及所需装备随之确定。按焊接方法可分为熔焊、压焊和钎焊三大类。常用焊接方法如下：

埋弧焊（SAW），拥有较大的焊接电流及焊接速度，多在中厚钢板的长直焊缝、环焊缝下的平焊位置使用，生产效率及稳定性好，没有弧光辐射，劳动环境较好，但不适于薄板焊接，要求电弧和坡口相对位置保证。

钨极氩弧焊（TIG），是以钨极和工件间的电弧以实现结合，适用于各种合金钢，特别是高合金钢及有色金属的焊接，用于打底焊还能实现成形美观，适用于薄板，焊接性能优良，易于实现机械自动化（管-管，管-板，内孔管-板，焊接机器人等），缺点是效率较低，成本高，抗锈能力不理想。

熔化极气体保护焊（GMAW），是在外来气体保护下，采用连续送进的填充金属极和焊接熔池之间的电弧的弧焊方法，焊接成本低，效率高于焊条电弧焊，可操作性好，适用范围广，但对焊工技能水平要求高，焊缝表面飞溅多，成形较差。

等离子弧焊（PAW），可焊接难熔、热敏感性高、易氧化的材料，如铬、镍、钛等合金，电弧热量集中，电弧挺直，工件可不开坡口单面焊双面成形，焊接热影响区小，焊接变形小，生产效率高。

3 压力容器焊接过程中的热处理技术

焊接过程中，金属零件被局部快速加热至高温后又快速冷却，这就在焊缝区和母材间形成较高的温度梯度，焊缝区与周边区域变形不协调，形成焊接应力。除了加速扩展已有缺陷，严重情况会造成应力腐蚀开裂。通过热处理技术，可有效降低焊接应力，有利于产品质量和运行安全。金属材质、厚度、预热温度及运行条件，是决定热处理的主要因素。焊接过程中的热处理分为三种：预热、后热及焊后热处理。

3.1焊前预热，对不同材质，不同厚度金属，材料标准有最低预热温度。作用有：

3.1.1可以降低焊接接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，从而避免氢致裂纹。

3.1.2在从刚刚凝固的高温向室温冷却过程中，焊接接头金相组织发生变化，预热可以避免出现马氏体淬硬组织，从而避免焊接裂纹出现;

3.2降低焊接残余应力，防止冷裂纹的产生。通过降低焊接区和焊件整体的温度梯度，减小温度不均匀性，焊接裂纹不易产生。

3.3焊接后热，是在单条焊缝完成后立即进行的，通过火焰、中频的方式实现，主要目的加快焊缝金属中扩散氢的逸出，可有效防止焊接冷裂纹产生。

3.4焊后热处理：主要作用是降低焊接应力，改善母材及焊接接头的性能，提高抗应力腐蚀的能力，进一步释放焊缝金属中的氢及其它气体，防止延迟裂纹的发生。金属材质、厚度、预热温度及运行条件，是决定是否焊后热处理的主要因素。

4结语

压力容器在石油化工行业中扮演着重要的角色，压力容器的安全耐用才能确保石油化工行业的安全生产。压力容器焊接过程设计中应用先进技术，有助于提高压力容器的质量。

参考文献：

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