压力容器设计问答(二)

原创 胡伟明  2020-12-23 20:56:00  阅读 132 次 评论 0 条
摘要:

异种金属材料的焊接材料如何选用 ?奥氏体不锈钢与铁素体钢(包括低碳钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、铁素体不锈钢)的焊接。(1)铁素体钢之间的焊接应尽可能采用同种组织、成分的焊接材料。但当考虑免除焊后消除应力热处理或改善焊接工艺等因素而采用奥氏体型焊接材料时应考虑下列因素:1)奥氏体钢与铁素体钢的线膨胀系数差别较大,在高温或温度频繁变化场合,应考虑由此而引起的热应力;2)熔焊过程中,奥氏体焊缝金属与铁素体钢母材一侧的熔合线处发生的碳迁移而产生的脱碳层(铁素体钢母材侧)和渗碳层(奥氏体熔敷金属侧)

异种金属材料的焊接材料如何选用 ?

奥氏体不锈钢与铁素体钢(包括低碳钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、铁素体不锈钢)的焊接。

(1)铁素体钢之间的焊接应尽可能采用同种组织、成分的焊接材料。但当考虑免除焊后消除应力热处理或改善焊接工艺等因素而采用奥氏体型焊接材料时应考虑下列因素:

1)奥氏体钢与铁素体钢的线膨胀系数差别较大,在高温或温度频繁变化场合,应考虑由此而引起的热应力;

2)熔焊过程中,奥氏体焊缝金属与铁素体钢母材一侧的熔合线处发生的碳迁移而产生的脱碳层(铁素体钢母材侧)和渗碳层(奥氏体熔敷金属侧)将导致高温强度和塑性的下降。

(2)采用奥氏体型焊接材料焊接铁素体钢母材时,预热温度可比采用相似合金成份焊接材料焊接铁素体钢时的预热温度相应下降100℃左右,焊后热处理一般可予免除。 

(3)奥氏体不锈钢与铁素体钢的对接或角接,一般应选用A302焊条,但当使用温度高于450~550℃,且焊接接头承受较高应力水平时,应选用高镍奥氏体焊条,如A502、A507、A607,当使用温度高于550℃且接头承受较高应力水平时,应选用镍基焊接材料。焊条电弧焊可选用符合AWS A5.11的ENiCrFe-3、ENiCrFe-2。

氢腐蚀环境的设计有哪些要求?

(1)腐蚀环境

化工压力容器设计温度大于或等于200℃且与氢气氛相接触时为氢腐蚀环境。氢腐蚀环境中如果同时存在高温硫腐蚀、高温蠕变、蠕变与氢腐蚀的倍增效应、回火脆性等其他因素时,还应考虑这些因素对钢材高温力学性能的影响。

(2)材料要求及限制

1)氢腐蚀环境下钢材的使用状态应符合标准的规定,并于焊后进行消除应力热处理;

2)铁素体钢在氢腐蚀环境中的使用温度界限按Nelson曲线的规定,并应有20℃以上的温度安全裕度;

3)奥氏体不锈钢在Nelson曲线所示的温度及氢分压中使用不会引起氢腐蚀,不需要因此进行焊后消除应力热处理。

什么时候需要做恢复力学性能热处理?

为了恢复材料因冷作硬化消失的力学性能,GB150.4规定,符合一定条件的受压元件,应进行恢复力学性能热处理。恢复力学性能热处理和焊后消除应力热处理都属于去应力退火(低温退火)。所以,必要时可以将原材料的恢复力学性能热处理和压力容器产品的焊后消除应力热处理合并进行。

恢复材料力学性能热处理的要求在容器人孔短节的设计中容易被忽视。

什么是焊后消氢处理?

焊接过程中,来自焊条、焊剂和空气湿气中的氢气,在高温下被分解成原子状态溶于液态金属中,焊缝冷却时,氢在钢中的溶解度急剧下降,由于焊缝冷却很快,氢来不及逸出,留在焊缝金属中,过一段时间后会在焊缝或熔合线聚集。聚集到一定程度,在焊接应力作用下,导致焊缝或热影响区产生冷裂纹,即延迟裂纹。因此要求焊条先预热,并且焊后对焊缝后热至200℃,后热时间正常为16小时,这样可降低焊缝冷却速度使氢充分逸出,称为焊后消氢处理。

需要焊后进行消氢处理的容器,如焊后随即进行焊后热处理时,则可免做消氢处理。

卧式容器计算中介质密度问题?

介质密度应输入真实介质的密度,不能输入水的密度。

奥氏体不锈钢复合板压力容器如符合GB150应进行消除应力热处理的条件,如何解决此类问题?

设备采用奥氏体不锈钢复合板如果是用来耐介质的晶间腐蚀,是否进行消除应力热处理应慎重对待,因为消应处理的温度( 620 ℃ ±20℃)恰好是不锈钢的敏化区(400 ℃ ~850℃),易使不锈钢晶相组织出现贫铬现象,降低不锈钢耐晶间腐蚀能力,故不主张进行消应处理。在制造时可考虑采用小焊条、小电流、多焊道的办法。如果只是为了洁净要求,可以考虑进行消应处理。

压力容器甲型法兰能否采用金属缠绕垫?

甲型平焊法兰按照压力容器法兰的要求只能选用非金属软垫片,选用缠绕垫是错误的,乙型法兰和高颈法兰可以采用缠绕垫片。

甲型法兰就像PL型管法兰一样,刚性差,密封性能差。如果盛装介质为极度或高度危害或不允许微量泄漏,则应采用高颈法兰较为合适,配套采用缠绕垫片或金属包覆垫。

立式固定管板换热器的结构设计问题?

立式固定管板换热器应尽量采用耳式支座并设置在壳程壳体上。立式固定管板换热器耳式支座的支承平面一般应高于设备的重心和膨胀节。立式固定管板换热器的拉杆,应在满足组装要求的前提下把固定端设置在上管板,而无论壳程介质的进口设置在上方还是下方。

卧式固定管板冷凝器的壳程通过冷凝介质时,支持板的结构设计?

从传热角度考虑,壳程通过冷凝介质的冷凝器无需设置折流板。但是,为了增加换热管的刚度,防止产生过大的挠度或引起管子振动,当换热管无支撑跨距超过了标准中的规定时,需要设置少量的支持板。支持板应垂直左右布置,并在最低处开通液口。

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