摘要：随着时代的进步，工业的不断发展，低温压力容器在石油化工、制冷、工业制造行业中都有着广泛的应用。由于低温压力容器的工作温度较低，压力容器的脆性会增加，容易导致发生脆性断裂，引发不必要的麻烦，给人们带来很大的困扰。要想使低温压力容器更好的服务于人民，应当提高低温压力容器的质量和安全性，所以本文通过从低温压力容器的设计为切入点，浅谈在低温下压力容器设计的注意事项，使低温压力容器能更好的为人们服务。

关键词：低温;压力容器;设计;注意事项

引言：低温压力容器作为现在比较常用的工业容器，广泛的在工业制造中使用，由于其设计较为复杂，对材料和容器本身要求较高，所以很多的低温压力容器不够安全，存在着安全隐患，容易对工作人员的安全造成威胁，产生经济损失，为了避免这种情况的发生，我们就需要在压力容器设计的时候规避这些安全隐患的产生，下面就低温压力容器在设计方面需要注意的地方作出初步研究，希望能为低温压力容器更好的应用做出一点贡献。

一、低温压力容器的概念

低温压力容器使低温容器的一种，是指在零下二十摄氏度设计生产出的一种可供存储的容器。低温压力容器常常会由于温度的降低，而呈现出易脆性的特征，抗冲击性大大降低，使低温压力容器出现安全隐患，降低了对人们服务的质量[1]。一般的低温压力容器的制造材料是不锈钢，不锈钢在温度降低到一定程度时，会发生脆性破裂而酿成灾难性事故。低温压力容器主要是保存空气、氮气、液态氮等工业原料，在工业中的应用很广泛。

二、低温下压力容器设计的注意事项

由于低温压力容器很容易在温度的降低下产生以下不必要的麻烦，为了保证低温压力容器的使用安全，下面从低温压力容器设计使需要注意的地方做简单的概述，希望能为低温压力容器的质量和安全性提供一些可用的建议，让低温压力容器更好的为人们服务。

（一）设计温度的控制

低温压力容器的设计温度通常在零下二十摄氏度，这个温度下，碳素钢、低合金钢等用于制造低温压力容器的材料容易发生脆性断裂。所以要对影响容器材料的温度有全面的了解，容器的工作介质，安装位置的选择都是对低温压力容器的一种影响。比如：受压元件和工作介质有直接接触的时候，当外部有一定的保温设施时，可通过工作介质的工作温度减去五到十摄氏度为设计温度设计低温压力容器。当设计温度低于零下一百九十六摄氏度时，要判定奥氏体不锈钢是否为低温容器的关键。

（二）容器材料的选择

低温压力容器制造的材料由于会因为温度的影响产生脆性断裂，所以相对于常温压力容器的材料选择要更耐低温。低温压力容器的受压元件一般选择的是镇静钢，对于不同的工作介质，采用不用的材料。比如：当工作介质比较普遍，像空气、氮气时，这类的低温压力容器要采用16MnDR的钢材，这类钢材的设计温度一般在零下二十到零下四十摄氏度之间，能有效的防止低温压力容器产生脆性断裂。当工作介质为液氨时，材料的选择要考虑的温度更低，09MnNiDR钢材能满足其需求，可以当做液氨储存低温压力容器的材料选择。总而言之，如果低温压力容器的材料选择不当，会造成脆性断裂，给人们的工作和安全带来很大的隐患，所以对低温压力容器的材料选择要慎重。

（三）容器的设计结构

低温压力容器的设计结构一般要尽量简单化，不要有太多的约束，这样能有效的避免多余的附加应力产生相应的温度变化[2]。还要对低温压力容器的性状突变做以防范，控制局部应力，以免低温压力容器产生裂纹。低温压力容器的法兰要用螺柱紧固件，不能采用一般的铁素体商品紧固件，这样能有效的防止一些安全隐患的产生。密封垫片要使用在低温下有良好弹塑性的材料，在温度零下二十到零下四十之间时，可以采用石棉橡胶板、柔性石墨等材料;在低于零下四十的温度时，要采用金属材料的密封垫片，比如奥氏体不锈钢、铜、铝等在低温环境下没有明显转变特性的金属材料。

（四）焊接容器的注意事项

低温压力容器工作时，由于工作介质的不同，各种焊接头承受的压力也会不同，对于各种焊接接头会有着不同的设计要求。根据《压力容器》GB150-2011规定，低温压力容器由于受压元件的焊接接头位置不同，可以分为A、B、C、D四类。其他的底座、支耳、托架、垫板等非受压元件处的焊接接头分为E类焊接接头。下面对这几类焊头需要注意的地方进行简单的述：

A类焊接接头要采用双面对接焊，如要采用单面焊，要经由熟练人员使用代垫板的单面焊，焊后要保证单面对接焊的质量与双面焊没有明显差距，然后拆除挡板。

B类焊接接头虽然承受的压力和A类有所不同，但是轴向应力也应该尽量使用双面对接焊的方法。

C类焊接接头需要全截面焊透结构，要注意的是当温度高于零下四十摄氏度时，压力低于4.0MPa时，可以采用平焊结构代替全截面焊透结构。

D类焊接接头应采用完全焊透结构，以保证接管与容器器壁角接接头的稳定性。

除了焊接接头要注意，对于焊接要使用的焊条也要重视，当使用手工电弧焊时，焊条要采用低氢碱性焊条，当采用埋弧自动焊时，要使用碱性或中性焊条。针对低温压力容器异种钢焊接接头，要注意焊接接头抗拉强度要高于两侧材料中抗压强度的最小值。铁素体侧的熔合线和热影响区的冲击功应该根据铁素体钢的抗拉强度来决定[3]。异种焊钢焊接接头处应进行相应的侧弯实验，在熔合线线处不得有超过3mm的开裂缺陷，在拉伸面上的任何方向不得有大于1.5mm的开裂缺陷。对焊接缝的要求是不大于焊件厚度的10%，且不能大于3mm。

（五）低温压力容器的检测

任何一个低温压力容器想要投入到工作中去，都需要经过检测，为了保证低温压力容器的质量和安全性，对低温压力容器合格的检测是必不可少的。主要检验的地方在于低温压力容器在低温环境下的脆性转变力以及焊接接头处的压力承受能力，如果有不合格的低温压力容器要给予严格的打击，不能让其投入到工作使用中，以免危害人们的安全，造成不必要的经济损失。对脆性转变力的测试要通过低温的环境来进行检测，对焊接接头的探测，用使用100%射线检测，所有的接焊缝都要进行100%射线探伤，角焊缝也要同样操作。还要在所有的焊接完成后，进行整体的热处理，避免焊接产生的残余应力对低温压力容器产生影响。对低温压力容器的整体厚度也要检测，要保证壳体钢板厚度大于20mm，可以使用超声波进行检测，以保证Ⅲ级合格。

三、结语

低温压力容器要想正常投入到工作中去，与低温压力容器的设计有着十分密切的关系，因此，对于低温压力容器的设计要多加注意，一定要最大程度的避免脆性断裂的发生。作为现在工业中比较常用的存储工具，低温压力容器的安全应用对着人们的工作和安全有着很大联系，从本文的概述中可以看出，低温压力容器最需要注意的两点是压力和温度带给低温压力容器的影响，这两点都能带给低温压力容器很大的安全隐患，一定要在设计中注意温度和压力带给低温压力容器的影响。一些细节的地方也要多加注意，不能因为一些小的细节的不注意，而导致整个低温压力容器不能正常使用。特别是焊接的细节，要从长远的方面考虑，该进行检验的要进行必要的检验，避免以后给人们带来不必要的麻烦和经济损失。

参考文献

[1]于清，何磊. 低温压力容器及低温低应力容器的设计分析[J]. 当代化工研究，2018（12）：155-156.

[2]龚雪. 低温压力容器设计问题分析[J]. 中国金属通报，2018（11）：204+206.

[3]王建成. 低温压力容器设计要点综述及注意事项[J]. 技术与市场，2019，26（12）：137-138.

[4]安林林，王宗瑞，党战伟，王万磊，石伯承. 低温压力容器及低温低应力容器的设计探讨[J]. 甘肃科技，2015，31（07）：39-41.