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海洋平台钢制压力容器的材料选用探讨

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摘要:钢制压力容器的材料种类很多,正确合理地选材,是保证压力容器质量和安全的基本条件。如果选材不当,压力容器的安全性能受到影响,将对工程项目及生产生活带来巨大的经济损失和安全隐患。针对压力容器的选材问题,分析了压力容器的材料种类、选用原则及经济性对比,并以某平台为例说明其工程应用。

关键词:海洋平台;压力容器;材料;选用

钢制压力容器的材料选择是压力容器设计工作中的重要组成部分。材料选择不当、材料缺陷等原因,将对压力容器的安全性能带来隐患,将对生产生活造成巨大的经济损失和社会效应。海洋平台上压力容器的工作环境非常恶劣,因此,对于材料的要求更是不容忽视的问题。目前,钢制压力容器所使用的材料种类很多,国内外的材料供应市场复杂,质量也参差不齐,单纯依靠制造厂商的原材料复验来控制材料质量远远不够。因此,正确合理的选择材料,对保证压力容器的质量、性能和降低成本具有重要意义。

1压力容器的材料种类及选用原则

在选择压力容器用钢时,必须根据容器的使用条件,如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等,来选择具有合适焊接性能、力学性能、物理性能和耐腐蚀性能的材料,选用的材料还必须考虑是否便于加工等工艺以及经济合理性等情况。目前,我国压力容器使用的主要材料是钢材,包括三大类,碳素钢、低合金钢和高合金钢。碳素钢,需要进行热处理。常见的热处理方法有以下几种:退火、正火、淬火、回火、调质处理和化学热处理。低合金钢,指合金元素总量不超过5%的合金钢。低合金钢强度等机械性能方面的指标要优于碳素钢,但其可焊性、冷加工性能、抗应力腐蚀性能却不如碳素钢好。高合金钢包括不锈钢和双相钢。不锈复合钢板具有既能满足耐腐蚀需要,又能满足较高结构强度的双层金属材料。双相不锈钢韧性和可焊性大耐应力腐蚀。压力容器用材料应按GB150和JB4732中的规定选用,同时应遵循与材料有关的法律、标准与规范,以及行业相关手册和监察规定等。同时,必须全面考虑容器的工作温度、压力和介质特性,材料的力学、物理和化学等性能,材料的可焊性和冷热加工性能以及经济合理性。材料制造厂提供制造容器及其受压元件的新材料,必须经过技术鉴定合格才能选用。海洋石油工程中,压力容器的材料选用应根据容器的操作条件、腐蚀情况、机械性能以及制造加工工艺要求,选材时满足耐蚀、温度、经济等方面,同时应考虑国家生产与供应情况,因地制宜选用,品种应尽量少而集中,以便采购和管理。

2实际应用

以某海上平台的闭排罐和公用气罐、仪表气罐为例。闭排罐设计压力0.5MPa、设计温度100℃;公用气罐和仪表气罐设计压力1.45MPa,设计温度80℃,主要受压元件钢板选用Q345R,标准采用GB/T713;钢管选用20#钢,标准采用GB/T8163;锻件选用16MnⅡ,标准采用NB/T47008。3结语压力容器材料的选用是压力容器设计中重要的一环,也是保证压力容器质量和安全的基本条件。不同的材料在不同需要的工况下,一方面的性能优于另一种材料,但同时可能其它方面却劣于另一种材料。在满足标准和规范的前提下,针对不同的需求和实际工况,合理选用适于现场工况的材料,从而保证工程项目的质量与安全生产。

参考文献:

[1]海洋石油工程设计指南[M].北京:石油工业出版社,2007.

[2]秦晓钟.材料与压力容器[J].压力容器,1994(6).

[3]孙凌,周鲁光,黄绍华.压力容器制造中材料代用的探讨[J].油气田地面工程,2009(4).

[4]金元文,濮军.压力容器制造中材料代用的常见问题分析[J].贵州化工,2007(8).

[5]陈曙光.压力容器材料的选用及其相关要求[J].锅炉压力容器安全技术,2003(1).

作者:于晓红1;于宏伟2 单位:1.中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院,2.中国石油技术开发公司

海洋平台钢制压力容器的材料选用探讨责任编辑:张雨    阅读:人次