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摘要：我国目前在低温管道与低温压力容器的设计过程中仍然存在较多的问题，成为工业的正常生产运营中的一个巨大隐患，威胁着给人们的生命和财产安全。基于此，本文主要针对低温管道与低温压力容器设计问题进行了探讨。
关键词：低温管道;低温压力容器设计;问题
全球经济的日新月异伴随着科技水平的不断更新和发展，低温材料在技术上面有很明显的进步，同时也促进了低温压力容器的制作和设计，这些为低温压力容器的广泛使用提供了一定的技术支保障。生活中我们不难发现一些天然气液化和生产以及运输等工业生产中都已经开始普遍应用低温压力容器，目前，低温压力容器还是存在一定的安全隐患，由于它在实际应用过程中所使用的温度十分底，容器材料的脆性急速比较大，当温度低到一定的环境条件，整个容器材料会因外界轻微的碰撞而发生破裂，导致容器内气体泄漏，甚至有可能会发生爆炸的情况，无法保证人们的生活、生命和财产，这对于安全来说有着极为严重的影响。
1.低温管道及低温压力容器的温度设计
在压力容器和管道的设计上温度能起到决定性的作用。温度高于-20 ℃ 或低于-20 ℃对整个设计、选材、制造带来的影响都截然不同，能否有效的控制温度是设计低温容器和低温管道必不可少的因素。《压力容器》关于设计也有一定的规定，低温压力容器温度设计的同时不仅要把整个生产介质、生产环境的温度因素进行综合全面的分析并且进行考虑，尽可能的排除一切所有能够影响设计有关的原因以及因素。确保低温压力容器的温度设计达到符合其所有要求的标准。另外，在温度设计过程中不能忽略低温压力容器因使用环境温度较低而引发材料脆性所带来的不良变化。使用容器的地点不同，温度肯定有所差异，比如南北方的环境温度差异相比，差异较大，因此，在容器的设计上就得首先考虑使用的环境因素，对容器各个方面提出要求，不能存在一丝丝差别，从而做到一丝不苟。
2.低温管道及低温压力容器的选材
材料的低温冲击韧性、设计温度、壁厚及使用时的拉应力水平、焊接、焊后热处理都是在对低温管道和低温压力容器选材方面所应该慎重考虑的问题。具体的要求有以下几个方面：第一个方面，所使用的容器和受压元件采用的钢材必须是经过采用炉外精炼工艺，并且按照HG 20585标准进行夏比（ V形缺口） 低温冲击试验由氧气转炉或电炉进行炼制;第二个方面，其所制造低温管道和低温压力容器的筒体、厚度、封头的钢板超过了标准规定必须按照JB/T 4730（已由NB / T 47013代替）来进行超声波检测，达到Ⅲ级合格的级别;第三个方面，选择低温压力容器受压元件直接焊接的非受压附件材料的钢韧性质量要非常好，操作温度要在钢材的脆性转变温度之上，其碳、磷、硫的含量必须在标准的范围之内，另外低温韧性及焊接接头要与受压元件相匹配，确保其能符合低温管道及低温压力容器的选材标准。
3.低温管道及低温压力容器的结构设计
容器的制作、使用需求是设计低温管道和低温压力容器结构考虑的两个因素。在操作过程中需要注意六个方面。这六个方面主要包括：第一方面：简单的低温管道和低温压力容器结构设计有助于焊接操作。第二个方面：尽量选择有流线型的容器，以防结构突变，应力过于集中导致容器破裂。第三个方面：焊接完后进行应力消除时，只需在焊接处进行热处理。第四个方面：选材方面要注意选同种材料，避免材料不同产生温度梯度。第五个方面：焊接附件的时候不能将两种焊接接头处重合，使用连续焊避免电焊。第六个方面：制作容器支架和底座时，在容器和底座、支架间要安装与容器材料一样的垫板，以防容器与底座焊接在一起。
4.低温管道及低温压力容器的焊接
焊接工艺在制造低温管道和低温压力容器中要求很高，需要按照《承压设备焊接工艺评定（NB/T47014-2011）》进行工艺测试，并选用与母体材料成分性能相近的具有良好低温韧性的材料。在规定的范围内控制好焊线能量，以防焊道过热，采用较小的焊接线能量进行多道焊接，最为关键的一点是，不能使焊缝金属在热影响区形成粗晶组织导致钢材的低温而使得韧性降低。在焊接进行冲击试验的过程中要注意焊缝两侧的母材的有不同的要求，随时的控制冲击焊接试验的温度保持低于或者等于两侧母材中的比较高的一方。焊接的接头必须要避免弧坑不良因素引起的所有缺陷，尽最大努力杜绝出现凸形角焊缝、减小余高的这样的情况发生。在压力测试钱进行焊后热处理的同时应该把焊件上的直接测量作为衡量的标准，并在处理的过程中做好连续的相关记录，为了降低低温脆断，消除接头区域内的焊残余应力焊后也同样要做相应的热处理。因此合理选定容器的热处理厚度，按照严格工艺参数，进行规范的焊后操作可以避免容器出现变形、开裂、过热等不良等缺陷的情况发生。
5.低温管道及低温压力容器的检验
要想确保低温管道和低温压力容器成品的质量，关键的步骤是检查工作要做到面面俱到。在检测中当碳素钢、低合金刚的厚度高于17mm则需要对钢板进行焊后热处理;当设计温度不超过-41℃的A、B类焊接接头，容器外壳的厚度又高于16mm，则需要采用超声波检测的方式来进行检测。对低温压力容器的A、B类焊缝接头的检测注意要采用局部无线检测的方式。，并将焊缝接头检测的长度控制在50%左右。在对容器进行液压试验时要严格控制液压温度，确保试验温度在冲击试验最高温度上加20℃。
6.结束语
鉴于低温压力容器在科学里面使用的广泛性和使用材料的特殊性，在设计和制造的过程中需要严格按照相关标准进行检测，尤其对介质、环境的温度、容器材质的拉应力大小进行准确的选择和分析，避免更多的检测费用和浪费，确保生产出高质量要求的产品。
参考文献：
[1]孟雅薇，葛志强.关于低温压力容器设计的若干问题的分析[J].科技创新与应用，2012，（32）：182-183.
[2]王玲玲.浅析低温下压力容器设计需注意的问题[J].河南科技，2014，（11）：132-133.
[3]李春光，关庆贺.压力容器设计中的环境温度与最低设计金属温度[J].中国特种设备安全，2014，（06）：94-95.
关键词：低温管道;低温压力容器设计;问题
全球经济的日新月异伴随着科技水平的不断更新和发展，低温材料在技术上面有很明显的进步，同时也促进了低温压力容器的制作和设计，这些为低温压力容器的广泛使用提供了一定的技术支保障。生活中我们不难发现一些天然气液化和生产以及运输等工业生产中都已经开始普遍应用低温压力容器，目前，低温压力容器还是存在一定的安全隐患，由于它在实际应用过程中所使用的温度十分底，容器材料的脆性急速比较大，当温度低到一定的环境条件，整个容器材料会因外界轻微的碰撞而发生破裂，导致容器内气体泄漏，甚至有可能会发生爆炸的情况，无法保证人们的生活、生命和财产，这对于安全来说有着极为严重的影响。
1.低温管道及低温压力容器的温度设计
在压力容器和管道的设计上温度能起到决定性的作用。温度高于-20 ℃ 或低于-20 ℃对整个设计、选材、制造带来的影响都截然不同，能否有效的控制温度是设计低温容器和低温管道必不可少的因素。《压力容器》关于设计也有一定的规定，低温压力容器温度设计的同时不仅要把整个生产介质、生产环境的温度因素进行综合全面的分析并且进行考虑，尽可能的排除一切所有能够影响设计有关的原因以及因素。确保低温压力容器的温度设计达到符合其所有要求的标准。另外，在温度设计过程中不能忽略低温压力容器因使用环境温度较低而引发材料脆性所带来的不良变化。使用容器的地点不同，温度肯定有所差异，比如南北方的环境温度差异相比，差异较大，因此，在容器的设计上就得首先考虑使用的环境因素，对容器各个方面提出要求，不能存在一丝丝差别，从而做到一丝不苟。
2.低温管道及低温压力容器的选材
材料的低温冲击韧性、设计温度、壁厚及使用时的拉应力水平、焊接、焊后热处理都是在对低温管道和低温压力容器选材方面所应该慎重考虑的问题。具体的要求有以下几个方面：第一个方面，所使用的容器和受压元件采用的钢材必须是经过采用炉外精炼工艺，并且按照HG 20585标准进行夏比（ V形缺口） 低温冲击试验由氧气转炉或电炉进行炼制;第二个方面，其所制造低温管道和低温压力容器的筒体、厚度、封头的钢板超过了标准规定必须按照JB/T 4730（已由NB / T 47013代替）来进行超声波检测，达到Ⅲ级合格的级别;第三个方面，选择低温压力容器受压元件直接焊接的非受压附件材料的钢韧性质量要非常好，操作温度要在钢材的脆性转变温度之上，其碳、磷、硫的含量必须在标准的范围之内，另外低温韧性及焊接接头要与受压元件相匹配，确保其能符合低温管道及低温压力容器的选材标准。
3.低温管道及低温压力容器的结构设计
容器的制作、使用需求是设计低温管道和低温压力容器结构考虑的两个因素。在操作过程中需要注意六个方面。这六个方面主要包括：第一方面：简单的低温管道和低温压力容器结构设计有助于焊接操作。第二个方面：尽量选择有流线型的容器，以防结构突变，应力过于集中导致容器破裂。第三个方面：焊接完后进行应力消除时，只需在焊接处进行热处理。第四个方面：选材方面要注意选同种材料，避免材料不同产生温度梯度。第五个方面：焊接附件的时候不能将两种焊接接头处重合，使用连续焊避免电焊。第六个方面：制作容器支架和底座时，在容器和底座、支架间要安装与容器材料一样的垫板，以防容器与底座焊接在一起。
4.低温管道及低温压力容器的焊接
焊接工艺在制造低温管道和低温压力容器中要求很高，需要按照《承压设备焊接工艺评定（NB/T47014-2011）》进行工艺测试，并选用与母体材料成分性能相近的具有良好低温韧性的材料。在规定的范围内控制好焊线能量，以防焊道过热，采用较小的焊接线能量进行多道焊接，最为关键的一点是，不能使焊缝金属在热影响区形成粗晶组织导致钢材的低温而使得韧性降低。在焊接进行冲击试验的过程中要注意焊缝两侧的母材的有不同的要求，随时的控制冲击焊接试验的温度保持低于或者等于两侧母材中的比较高的一方。焊接的接头必须要避免弧坑不良因素引起的所有缺陷，尽最大努力杜绝出现凸形角焊缝、减小余高的这样的情况发生。在压力测试钱进行焊后热处理的同时应该把焊件上的直接测量作为衡量的标准，并在处理的过程中做好连续的相关记录，为了降低低温脆断，消除接头区域内的焊残余应力焊后也同样要做相应的热处理。因此合理选定容器的热处理厚度，按照严格工艺参数，进行规范的焊后操作可以避免容器出现变形、开裂、过热等不良等缺陷的情况发生。
5.低温管道及低温压力容器的检验
要想确保低温管道和低温压力容器成品的质量，关键的步骤是检查工作要做到面面俱到。在检测中当碳素钢、低合金刚的厚度高于17mm则需要对钢板进行焊后热处理;当设计温度不超过-41℃的A、B类焊接接头，容器外壳的厚度又高于16mm，则需要采用超声波检测的方式来进行检测。对低温压力容器的A、B类焊缝接头的检测注意要采用局部无线检测的方式。，并将焊缝接头检测的长度控制在50%左右。在对容器进行液压试验时要严格控制液压温度，确保试验温度在冲击试验最高温度上加20℃。
6.结束语
鉴于低温压力容器在科学里面使用的广泛性和使用材料的特殊性，在设计和制造的过程中需要严格按照相关标准进行检测，尤其对介质、环境的温度、容器材质的拉应力大小进行准确的选择和分析，避免更多的检测费用和浪费，确保生产出高质量要求的产品。
参考文献：
[1]孟雅薇，葛志强.关于低温压力容器设计的若干问题的分析[J].科技创新与应用，2012，（32）：182-183.
[2]王玲玲.浅析低温下压力容器设计需注意的问题[J].河南科技，2014，（11）：132-133.
[3]李春光，关庆贺.压力容器设计中的环境温度与最低设计金属温度[J].中国特种设备安全，2014，（06）：94-95.