Recipiente a presión criogénico, as critical equipment in cryogenic industrial processes, are widely used in air separation, liquefied gas storage, chemical reactions, and other fields. These vessels operate under extremely low temperatures and high-pressure environments, necessitating long-term structural safety and reliability. Therefore, the design and manufacturing of cryogenic pressure vessels involve multiple technical requirements, including material selection, structural design, welding techniques, and heat treatment processes. This article will delve into the key technologies of their design and manufacturing, covering working principles, design requirements, material selection, welding processes, and safety design.
El entorno de trabajo de un recipiente a presión criogénico requiere que soporte presión por debajo de la temperatura ambiente y aisle eficazmente el medio criogénico. La tenacidad y la plasticidad del acero disminuyen significativamente a bajas temperaturas, mientras que la fragilidad aumenta. Por lo tanto, el modo de falla predominante de los recipientes a presión criogénicos es la fractura frágil. Este tipo de fractura se produce típicamente a bajas tensiones a bajas temperaturas y, a menudo, es repentina, lo que puede causar pérdidas significativas de producción.
Para evitar la fractura frágil, las propiedades a baja temperatura del material deben considerarse estrictamente en el diseño. Especialmente a temperaturas de diseño más bajas, la resistencia a la tracción y la tenacidad del material disminuyen y es más probable que se produzca una fractura repentina. Estas fracturas suelen ir acompañadas de una propagación significativa de grietas. Por lo tanto, la selección de materiales, la calidad de la soldadura y el proceso de tratamiento térmico deben diseñarse y requerirse específicamente para ambientes de baja temperatura.
La temperatura de diseño de los recipientes a presión criogénicos es un factor clave para determinar la selección de materiales y las especificaciones de diseño. Dependiendo de la temperatura de funcionamiento, los recipientes a presión criogénicos se dividen en diferentes tipos, cada uno de los cuales requiere diferentes materiales.
Design temperature below -20°C: For vessels with design temperatures below -20°C, commonly used materials include carbon steel and low-alloy steel. 16MnDR steel is a representative material often used for outdoor storage tanks, such as air and nitrogen tanks.
Reinforcement design: Nozzle reinforcement should preferably use integral reinforcement or thick-walled pipe reinforcement structures. If reinforcement rings are used, ensure full penetration welds and smooth transitions to enhance the vessel's overall strength and stability.
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