化工壓力容器的設(shè)計(jì)和選材技術(shù)闡述

滕飛 宋豐強(qiáng)

【摘要】在整個(gè)化工操作環(huán)節(jié)，化工壓力容器的質(zhì)量是至關(guān)重要的，為此一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)定來確定其筒體材料。壓力容器一般是被歸于特種設(shè)備的范圍，在制造過程中對于相關(guān)的工藝以及技術(shù)方面有著很高的要求。相關(guān)制造企業(yè)在進(jìn)行設(shè)計(jì)以及選材的過程中不斷地完善質(zhì)量體系，同時(shí)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)水平，強(qiáng)化相應(yīng)的管理水平。本文針對化工壓力容器的選材原則以及設(shè)計(jì)要求做出了一定的分析，以期對后續(xù)的壓力容器使用有積極建議。

【關(guān)鍵詞】化工壓力容器；設(shè)計(jì)工作；選材技術(shù)

隨著全球科技的迅猛發(fā)展，新材料越來越受到當(dāng)今社會的關(guān)注。材料的性能對于化工壓力容器的使用壽命和質(zhì)量具有較大的影響，因此，必須重視化工壓力容器的選材問題?；毫θ萜鞯脑O(shè)計(jì)者能夠進(jìn)行科學(xué)合理的選材，關(guān)系到壓力容器經(jīng)濟(jì)合理性和安全使用。

一、化工壓力容器的設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論方法上，所依據(jù)的理論基礎(chǔ)是彈塑性失效準(zhǔn)則以及塑性失效準(zhǔn)則，還有后續(xù)的彈性應(yīng)力分析，一般就是通過對壓力容器的應(yīng)力分析，然后進(jìn)行一定的計(jì)算從而給出正確的控制與分類，在一定程度上這種設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且在時(shí)間花費(fèi)上也比較多，可是這種設(shè)計(jì)方法滿足安全性與合理性。但現(xiàn)今，在壓力容器參數(shù)受到不斷影響的情況下，可以進(jìn)行高強(qiáng)鋼的計(jì)算技術(shù)，同時(shí)不斷結(jié)合現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對常規(guī)設(shè)計(jì)方法的不利之處進(jìn)行一定的改良，通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法來對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的問題進(jìn)行彌補(bǔ)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中存在的承載潛力，有效提高許用應(yīng)力的值，進(jìn)行一系列的改進(jìn)與發(fā)展，能夠很好地保障結(jié)構(gòu)的安全性。

（二）設(shè)計(jì)理念

化工壓力容器在建造和使用過程中，加強(qiáng)設(shè)計(jì)理念能夠保障工作人員以及企業(yè)更加重視設(shè)計(jì)階段的安全工作，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行全面考慮，對壓力容器產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的程度進(jìn)行有效控制，對相應(yīng)的外部環(huán)境進(jìn)行很好的分析，因?yàn)閴毫θ萜骱苋菀自诘蜏匾约案邷氐沫h(huán)境中出現(xiàn)失效模式，只有制訂一定的控制措施，才能夠有效地推進(jìn)工作的進(jìn)行。對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效地控制，加強(qiáng)安全理念建設(shè)，對設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行全新的定義，保證這一環(huán)節(jié)的安全與穩(wěn)定，促進(jìn)后續(xù)工作的順利實(shí)施。

（三）補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

在對化工壓力容器實(shí)施開孔處理之后，會出現(xiàn)三種應(yīng)力，即薄膜應(yīng)力、峰值應(yīng)力以及彎曲應(yīng)力。一般來說，壓力容器會直接受到均勻薄膜應(yīng)力的制約。開孔后，通常開孔邊緣區(qū)域會受到應(yīng)力的集中作用，受影響程度會受到距離遠(yuǎn)近的影響，與孔相距較遠(yuǎn)部位的應(yīng)力幾乎不會發(fā)生變動，但是總體薄膜應(yīng)力會不超過其應(yīng)力水平。在對壓力容器進(jìn)行開孔處理之后，其和接管連接部位所出現(xiàn)的范圍分布相對較小，這造成數(shù)值增高以及峰值應(yīng)力問題的出現(xiàn)幾率較大。彎曲應(yīng)力應(yīng)劃分為一次應(yīng)力，其可以對殼體以及接管之間的連接性能進(jìn)行協(xié)調(diào)，并會出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)力，同時(shí)在正常運(yùn)行時(shí)，壓力容器的很難遭到破壞。

二、化工壓力容器的相應(yīng)選材技術(shù)

（一）選材原則和標(biāo)準(zhǔn)

（1）化工壓力容器在選材時(shí)，首先必須考慮到容器在什么條件下使用，所備選的材料耐腐蝕性和力學(xué)性能如何，是否具有較強(qiáng)的抗壓性，備選材料冷熱、可焊等加工性能如何，備選材料來源哪里、價(jià)格如何等，要注意一般同一個(gè)工程的設(shè)計(jì)里，壓力容器選用的材料要統(tǒng)一。（2）經(jīng)濟(jì)適用的原則。以強(qiáng)度為主導(dǎo)的普通碳素容器，在板厚≧8mm時(shí)，可以選用含有少量合金元素的普通合金鋼，這種鋼的強(qiáng)度高，耐磨、耐腐、耐低溫性強(qiáng)，并且具有良好的焊接性能；如果裝置設(shè)計(jì)以鋼度和結(jié)構(gòu)為主，則受壓殼體可以使用含碳量較小的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。這種鋼不僅變形抗力小，壓力加工后不易產(chǎn)生裂紋，由于含碳量低，合金元素含量少，其塑性好，淬透性低，不宜在焊縫處出現(xiàn)淬火組織或裂紋，而且由于合金元素作用，強(qiáng)度相對普通碳素鋼高25%至50%，延伸率為15%至23%。在各種大氣條件下比碳素鋼具有更高的耐腐蝕性能；如果裝置設(shè)計(jì)是以強(qiáng)度為主導(dǎo)的，在選擇材料時(shí)，必須結(jié)合設(shè)計(jì)的溫度、介質(zhì)的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)的壓力等限制，嚴(yán)格按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150等規(guī)定的要求，進(jìn)行精準(zhǔn)的材料選擇；如果設(shè)計(jì)溫度在350～500℃之間耐熱鋼或者溫度﹥250℃的抗氫用鋼壓力容器時(shí)，選擇使用鉻鉬耐熱鋼是比較合適的，因?yàn)殂t元素和鉬能夠提高高溫蠕變強(qiáng)度，這種鋼具有耐高溫氧化和優(yōu)異的抗氫腐蝕性能；設(shè)計(jì)溫度﹥500℃的耐熱用鋼或者具有較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)和鐵離子污染的時(shí)候，不銹鋼應(yīng)該是不錯(cuò)的選擇。

（二）注意事項(xiàng)

在進(jìn)行材料的選擇過程中需要工作人員嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行后續(xù)的選材工作，對各個(gè)方面都采取最理想的設(shè)計(jì)方案，以此來保障壓力容器的穩(wěn)定性以及安全性都能夠滿足社會發(fā)展的需求。在滿足一定要求與規(guī)范的基礎(chǔ)上，考慮到對材料的價(jià)格與成本進(jìn)行一定的控制，相應(yīng)的工作人員在進(jìn)行材料的選擇過程中可以運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行一定的檢測，多重實(shí)驗(yàn)取材，同時(shí)對提供材料的地方進(jìn)行一定的核查，對相應(yīng)企業(yè)進(jìn)行管理和核查，保證在合作的基礎(chǔ)上安全發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)還能夠兼顧到社會利益。進(jìn)行多重分析考量，為化工企業(yè)適當(dāng)降低成本，為相應(yīng)企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)其良性發(fā)展，在基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的公平健康發(fā)展。

總而言之，在化工行業(yè)之中，要保證其穩(wěn)定、健康的發(fā)展，就要對相應(yīng)的壓力容器進(jìn)行一定的重視。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與選材技術(shù)的創(chuàng)新與突破，將壓力容器的安全性放在首位。對各個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的安全工作，同時(shí)保障人們以及工作人員的生命安全，促進(jìn)相應(yīng)企業(yè)以及化工單位的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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