化工壓力容器的設(shè)計(jì)和選材技術(shù)闡述

蘇艷英(河北天時(shí)化工機(jī)械有限公司，河北石家莊 050000)

化工壓力容器的設(shè)計(jì)和選材技術(shù)闡述

蘇艷英(河北天時(shí)化工機(jī)械有限公司，河北石家莊 050000)

化工行業(yè)是融匯了現(xiàn)代科學(xué)的重要學(xué)科，在化工行業(yè)中的化工壓力容器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就變得十分重要了?；毫θ萜鞯脑O(shè)計(jì)與選材就十分重要了，化工壓力容器的安全性和穩(wěn)定性是壓力容器安全生產(chǎn)的基本目標(biāo)。

化工壓力容器；設(shè)計(jì)；安全；

化工壓力容器的安全性和穩(wěn)定性是壓力容器設(shè)計(jì)和選材的重要目標(biāo)，做為化工壓力容器的設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)出符合化工反應(yīng)需要的壓力容器是工作要求。同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)設(shè)計(jì)工作與實(shí)際生產(chǎn)中的高度結(jié)合才能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)良的化工壓力容器。

1 在化工生產(chǎn)中壓力容器設(shè)計(jì)的原則和選材依據(jù)

（1）化工壓力容器的設(shè)計(jì)原則，首先是化工壓力容器必須具有較強(qiáng)的抗壓性，對(duì)于鋼材的選擇主要應(yīng)用普通的碳素鋼，或者應(yīng)用普通的合金鋼。其次，壓力容器的重要要素還有溫度設(shè)計(jì)、壓力設(shè)計(jì)，同時(shí)還要考慮容器中需要反應(yīng)的化工原料的性質(zhì)。具有腐蝕性的化工原料的壓力容器選擇不銹鋼容器會(huì)更適合。再次，化工壓力容器的設(shè)計(jì)要求達(dá)到溫度在260度以上的或者更高溫度要求的，采用鉻鉬低合金鋼材料來設(shè)計(jì)化工壓力容器是非常適合。

（2）壓力容器的設(shè)計(jì)選材標(biāo)準(zhǔn)：首先在化工壓力容器的生產(chǎn)選材上，材料要選擇質(zhì)量有保證的材料，又要考慮到材料和價(jià)格的關(guān)系。要選擇性價(jià)比較高的壓力容器材料；其次壓力容器生產(chǎn)過程中溫度的設(shè)計(jì)，耐腐蝕性設(shè)計(jì)，在防腐蝕設(shè)計(jì)中的防腐材料的應(yīng)用與選材是選材的重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

（3）在壓力容器的生產(chǎn)中，壓力容器的生產(chǎn)要有抗壓的焊接技術(shù)的應(yīng)用測(cè)試環(huán)節(jié)。對(duì)于壓力容器的性能方面，各部件要具有達(dá)到壓力指標(biāo)的高韌性、高強(qiáng)度鋼材建造。

2 化工壓力容器實(shí)際設(shè)計(jì)中的技術(shù)分析

2.1 化工是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，應(yīng)用方面很廣泛

石油工業(yè)、基礎(chǔ)化學(xué)材料的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜?；毫θ萜髯鰹橹匾幕こ坍a(chǎn)設(shè)備對(duì)化工的生產(chǎn)就變得尤為重要了。一旦發(fā)生泄漏，后果將不堪設(shè)想，輕則生產(chǎn)中斷，重則危害社會(huì)?；毫θ萜鞯纳a(chǎn)和設(shè)計(jì)就變得更為重要了。

第一，化工壓力容器的工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)苛的工藝設(shè)計(jì)才能生產(chǎn)出更完美的產(chǎn)品，壓力容器的工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和承壓規(guī)格設(shè)計(jì)要滿足生產(chǎn)的性能要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓力容器部件的設(shè)計(jì)要精益求精。

第二，壓力容器的經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，滿足了性能設(shè)計(jì)的需求后，壓力容器的成本控制以及后期的設(shè)備維修、維護(hù)就變得更為重要了。更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是在保證壓力容器性能的基礎(chǔ)上，后期的維護(hù)成本更低的設(shè)備才更具備競爭力。

第三，壓力容器的就夠越簡單，其結(jié)構(gòu)的質(zhì)量會(huì)更有保證，設(shè)備的維修、操作、維護(hù)更加便捷。

第四，壓力容器最重要的設(shè)計(jì)理念是安全運(yùn)行，安全生產(chǎn)是生產(chǎn)的最重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)過程中的抗壓力設(shè)計(jì)、抗腐蝕設(shè)計(jì)、抗爆炸能力設(shè)計(jì)等，安全穩(wěn)定才是壓力容器設(shè)計(jì)的最重要的環(huán)節(jié)。

第五，化工壓力容器的設(shè)計(jì)壽命之間關(guān)系到設(shè)備成本的支出，設(shè)備的預(yù)期工作年限，尤其是壓力容器的抗腐蝕材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是壓力容器的使用年限的重要參考指標(biāo)。細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)才能更好的體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平。

2.2 化工壓力容器的設(shè)計(jì)方法

化工壓力容器是與人們生活和安全息息相關(guān)的設(shè)備裝置，壓力容器的設(shè)計(jì)制造除了要按照我們國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以外，在設(shè)計(jì)方法上也要根據(jù)壓力容器的實(shí)際生產(chǎn)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)方法的制定。設(shè)計(jì)方法的選擇還要考慮到設(shè)備的生產(chǎn)成本問題。

對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)方法的選擇，通常采用的設(shè)計(jì)方法是常規(guī)的設(shè)計(jì)方法，主要是依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的壓力容器設(shè)備設(shè)計(jì)。最簡單的是從化工反應(yīng)的實(shí)際承受壓力為基礎(chǔ)提出的設(shè)計(jì)方法。用最大值進(jìn)行參考，往往設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品相對(duì)比較安全，對(duì)設(shè)備的應(yīng)力測(cè)試較為簡便，在壓力計(jì)算上只用材料學(xué)的簡單計(jì)算就能生產(chǎn)。設(shè)計(jì)比較粗放，但是相對(duì)設(shè)計(jì)比較安全，它采用的設(shè)計(jì)數(shù)值是最大的應(yīng)力以及承受的最大溫度等極端數(shù)值為依據(jù)。僅僅兼顧單一性最大載荷，根據(jù)一次性施加的靜力載荷處理，不兼顧熱應(yīng)力、局部應(yīng)力、邊緣應(yīng)力，也不兼顧交變載荷牽涉到的容器疲勞壽命等情況。

壓力容器的設(shè)計(jì)依據(jù)除了依據(jù)極限數(shù)據(jù)以外，也要考慮到壓力容器的溫度承受能力和局部的應(yīng)力承受能力。依據(jù)設(shè)備的彈性設(shè)計(jì)原理，當(dāng)局部應(yīng)力達(dá)到極限值時(shí)，壓力容器的大部分尚處于彈性區(qū)域。結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，員工壓力容器的設(shè)計(jì)摒除了常規(guī)設(shè)計(jì)的弊端。運(yùn)用分析的設(shè)計(jì)方法得以應(yīng)用到實(shí)際設(shè)備設(shè)計(jì)中。計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的化工壓力容器更能科學(xué)的表現(xiàn)出設(shè)備的性能。同時(shí)更能體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的成本控制功能。

分析設(shè)計(jì)使得傳統(tǒng)意義上的彈性失效準(zhǔn)則放棄，它的理論基礎(chǔ)是彈塑性失效準(zhǔn)則、塑性失效準(zhǔn)則，以及彈性應(yīng)力分析，對(duì)壓力容器的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算且給出控制與分類，盡管這樣的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜和花費(fèi)比較多的時(shí)間，可是設(shè)計(jì)方法合理安全。在不斷增高的壓力容器參數(shù)的影響下，應(yīng)用高強(qiáng)鋼以及現(xiàn)代化的試驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)，通過彈性失效的觀點(diǎn)解決了一系列的問題，常規(guī)設(shè)計(jì)的結(jié)果比較保守，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)依舊存在比較大的承載潛力，可是分析設(shè)計(jì)不禁止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可控制的局部塑性范圍，有效地放松了對(duì)計(jì)算應(yīng)力太嚴(yán)格的要求，有效地提升了許用應(yīng)力的值，并且大大地保障了結(jié)構(gòu)的安全。

3 結(jié)語

化工壓力容器的設(shè)計(jì)理念一定要適合化工工業(yè)的生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法的選擇，是設(shè)計(jì)工作的重要目標(biāo)實(shí)現(xiàn)途徑。常規(guī)的設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合使得壓力容器的選材和設(shè)計(jì)方法的選擇達(dá)到了更完美的結(jié)合，行業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法規(guī)等使我們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)合格產(chǎn)品的依據(jù)。更為重要的是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們要不斷地加強(qiáng)學(xué)習(xí)，認(rèn)真的歸納、總結(jié)、分析，與同行業(yè)的技術(shù)人員不斷地進(jìn)行技術(shù)交流。才能完成對(duì)化工壓力容器的設(shè)計(jì)與選材的設(shè)計(jì)與制造。

[1]程豐源.化工壓力容器強(qiáng)度可靠性技術(shù)分析[J].化工工程技術(shù)，2002（03）.

[2]秦芳玲.化工壓力容器的焊接技術(shù)和承壓焊接技術(shù)分析[J].壓力容器焊接，2002（09）.

[3]黃南屏.壓力容器的制造與焊接[J].焊接技術(shù)，2009（11）.

蘇艷英（1963-）性別女，河北省晉州市小樵鎮(zhèn)屯尚村中級(jí)職稱化工工程師，化工機(jī)械設(shè)計(jì)、制造方面。