攻关容器轻量化
本报记者 汪永安
“如何让石化、天然气、电力工业中重达千吨的大型压力容器变得更轻更安全？ ”国庆前夕，中国工程院院士、合肥通用机械研究院院长陈学东告诉记者，他和研究团队连续多年攻关，终于完成了“重型压力容器轻量化设计制造关键技术及工程应用”这一重大成果。今年初，该成果荣获国家科技进步二等奖，该成果可使我国每年大量新增的千吨级重型压力容器平均“瘦身”10%，仅此一项可为企业节省开支数百亿元。
近年来，我国能源工业压力容器不断向重型化方向发展，最大壁厚达数百毫米、单台重量超千吨。压力容器重型化不仅导致材料消耗巨大、加工制造困难，而且可能产生新的失效模式和机理，存在重大安全事故隐患。从2010年开始，合肥通用机械研究院联合行业科研机构围绕重型压力容器轻量化设计制造技术，开展协同攻关，开发了高温、高压、临氢、深冷等苛刻环境压力容器性能测试装置，通过大量试验和工业验证，研究极端条件下材料适应性，建立损伤评价技术方法，提出材料纯净度、均匀性等指标控制要求，减小材料性能的不确定性；系统研究了38种典型材料与83种损伤机理之间的关联规律，建立了基于全寿命周期风险控制的设计制造与维护方法；在此基础上，科学调整了压力容器许用强度系数，被国家安全技术规范和基础性国家标准采纳。
针对石油化工、煤化工装置大型加氢反应器，解决400毫米厚压力容器冷热裂纹控制等技术难题，研制出国产首台轻量化大型加钒钢制加氢反应器，应用于中石油广西石化400万吨渣油加氢装置，使其10台核心设备节材约1000吨，节省投资约1亿元。之后，他们又研制出国际首台轻量化超大型丁辛醇换热器，创造性地将管板厚度由260毫米减薄至40毫米，节材20%以上，产品应用于山东兖州煤矿、天津渤海化工等多家企业。首创基于材料低温性能的结构强度设计方法，研制出国际首台550立方米、-196℃轻量化深冷储运容器，节材25%至45%。
“同发达国家相比，现在我国重型压力容器轻量化设计制造技术，已实现从跟跑到整体并跑、局部领跑的跨越。 ”陈学东自豪地说。
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