铬钼钢压力容器的设计、制造与检验分析

摘 要：本文将详细介绍铬钼钢压力容器的具体设计，在设计完成后，工作人员对其容器的制造提出相应的要求，如在热处理与裂纹敏感度方面，在制造过程中，还提出开展超声测试与多样化检测等多种检验方法，只有有效提升设备性能，才能在其遇到问题时更好地解决。

关键词：铬钼钢;压力容器设计;制造要求;检验方法

在实际应用铬钼钢时，其主要作用在压力容器中，在化工与炼油行业中更是使用广泛。在实际生活中，铬钼钢多置在重整装置与加氢装置内部的临氢设备内，此类钢材的优势在于温度强度高与抗氢腐蚀性能强，若该容器属高压高温，其封头与壳体的首要材料为铬钼钢。

一、铬钼钢压力容器的设计

（一）接管与开口

针对压力容器的开口装置，其补强方式主要为器壁对接、接管和补强板等，最为简单的方法为补强板，基于铬钼钢的硬度相对较大，器壁接角与补强板中间的交界处会产生裂纹，在检测过程中，借助渗透或磁粉法只能查看其焊缝的表面，而无法检测出其内部形成缺陷的原因，在使用时会为未来埋下安全隐患，补强板补强的方式很难广泛应用。若压力容器的压力较低，或其开口直径与其器壁的厚度相似，都是又小又薄时，更好的补强方法为使用接管。

而当压力容器的压力较高、开口直径大，且器壁较厚时，其主要采用的是器壁对接法，在检测内部缺陷的过程中可应用超声与射线法，此时该器具内部的残余应力会与最大应力分离开，进一步降低连接处的应力值，减轻应力负担，采用此方法会有效改进压力容器的内部缺陷，进而实现有力补强。

（二）附件链接

压力容器内部含有附件，即非受压件和受压件，而相焊的附件若附着在器壁内部，其结构应为双面全焊透，在焊透的过程中依照顺序先焊完一面，并及时清理另一面，将其焊根清除的同时，再借助磁粉检测，待测试合格以后再行焊接，并针对焊缝实行磁粉或超声法进行检测。与补强板的方法相似，工作人员可在容器壁的周围贴补钢板，而不应在其周边应用结构上使用角焊缝连接法。

（三）保温支撑

铬钼钢压力容器多用在高温高压中，若使用方法不当，极易产生安全隐患，甚至会影响压力容器的正常使用，如器壁内部的角焊接若与支撑板进行长时间连接，会形成较明显的裂纹。为不影响该器具的应用安全，可采用科学式的保温支撑结构，其方式主要为鼠笼式，其主要的应用原理为在该保温支撑结构的顶部有一处颈部连接环，将其下拉后会产生多条薄钢带，在该结构的下端固定好后，再将其平均分成多段后取对应的位置设立纵向钢带与支撑圈，并将其固定，此器件可用作保温支撑圈，从而对该结构起到保温支撑的作用[1]。

二、铬钼钢压力容器的制造要求

（一）实行热处理

在制造铬钼钢压力容器时，为保障其钢材性能，工作人员可对其使用热处理，而受热处理影响最大的钢材则为Cr-Mo钢，对不同的钢材需选择对应性强的处理方式，还要设计出科学的热处理规范，提升热处理工艺的应用方法。具体来说，在GB150中，对部分钢材实行焊接热处理以后，需明确其厚度界限，而对Cr-Mo钢的厚度规定则较为模糊。

针对压力容器内部的Cr-Mo钢材，在开展热处理前，需实行正火工序，该工序主要负责改善钢材厚度，进行回火热处理以后，钢材内部的晶粒会逐步细化，其塑性配合、强度与组织均处在合理适配的状态中，其材料性质也会更为优异。在制造压力容器的进程中，需要做到控制预热温度、保持层间温度不变等，在焊接以后可实行降低应力或消氢热处理等。为保障焊接接头的稳定，热处理的方式需多样化，有效避免其接头开裂，改善器具的综合性能。

（二）降低裂纹敏感性

在制造铬钼钢压力容器的过程中，其焊接接头若使用不当会出现冷裂纹缺陷，该缺陷主要影响在其接头的热区中，也会在焊缝金属中产生。通常来讲，引发裂纹的原因较多，比如，当冷裂纹的淬硬组织较敏感时，或裂缝金属中的含氢量较高，甚至拘束应力也会提升裂纹的敏感度。裂纹与氢扩散的关系较大，由于其带有延迟属性，在焊接后才会产生，且时间并不确定，因而氢裂纹会对压力容器的性能产生极大影响。对于裂纹敏感度的防治方法，一方面，工作人員需降低热影响区的氢含量，以防止其形成扩散，在开展工作时还需使用低氢焊条，并以此为基础遵照相关规定进行保存与烘烤。另一方面，在进行焊接时需严格遵守焊接顺序，即预热、保证层间内温度、消除应力或焊后消氢等，在设计压力容器结构时应降低拘束度，从而使接头接头结构的设计更为合理[2]。

三、制造时铬钼钢压力容器的检验方法

（一）超声检测

铬钼钢压力容器在制造的过程中，针对其内部的厚壁反应器中的原材料，应严格实施超声测试，在完成其焊接接头的测试后，对其焊接接头实行应力消除的热处理，待水压测试与焊后热处理完成后再实行超声测试。相较于射线检测，超声测试可及时检验出裂纹缺陷，根据相关规定Cr-Mo钢材在开展焊接接头时，需设置超声检测或射线测验，若某材料出现裂纹倾向，应在实行热处理以后再度开展无损检测。如果压力容器的合金钢金属含量较低，开展耐压试验以后，针对其焊接接头，仍需实行无损检测。

（二）多样化测试

基于铬钼钢压力容器的自身属性，其工作状态在高压、临氢、高温中，在制造其器具时，焊接过程中会产生冷裂纹缺陷，甚至在整个焊接或热处理过程中都会形成潜在裂纹，因而在制造此类器具时，工作人员需对其进行多样化测试，如射线、磁粉、渗透与硬度等测试，进而有效保障产品质量。

例如，某企业在制造压力器具的过程中，为避免其产生裂纹，对其实行磁粉检测，在焊接以前，对于焊接接头的两侧与焊缝坡口，在对其实行水压试验和热处理以后，及时清理其焊缝根部，并针对缺陷实行重修，其容器表面在连接附件以后，实行磁粉检测，在保障无裂纹的情况下，再开展下道工序，有效保障产品质量。

四、总结

综上所述，随着科技的进步，我国已开发或改进了多种类型或材质的钢材，并将已有的钢材质，作用到各类加氢反应器中。专业人员为保障反应器的使用安全，经过相关制造与检验，制定出了相应的材料使用标准，通过提升钢的综合性能与纯净度，增强压力容器的应用安全。

参考文献：

[1]李利娇.铬钼钢制压力容器设计、制造需要注意的问题[J].化工设计通讯，2018，44（06）：170+178.

[2]高宁宁.化工铬钼钢设备设计及制造检测问题浅析[J].民营科技，2017（02）：12.

作者简介：

张庆超（1987—），男，汉族，天津，本科，初级助理工程师，主要研究压力容器方向。