壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計研究

摘 要：作為工藝復(fù)雜的承壓設(shè)備，壓力容器的技術(shù)含量較高，如何進一步優(yōu)化壓力容器的設(shè)計和制造向來受到業(yè)界重視?；诖?，本文將簡單分析壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計路徑，并深入探討壓力容器的設(shè)計制造要點，希望研究內(nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：壓力容器;塔器設(shè)備;設(shè)計

對于壓力容器來說，設(shè)計制造的要求需要與設(shè)計和規(guī)范標準深入結(jié)合，生產(chǎn)制造過程可能出現(xiàn)的問題也需要得到重視?；ぴO(shè)備中塔器屬于重要的設(shè)備組成單元，直接影響化工生產(chǎn)，因此必須嚴格遵循相關(guān)標準進行塔器裙座、主體、制造的設(shè)計，塔器正常工作可能因結(jié)構(gòu)設(shè)計問題而受到的影響也需要得到重視。

1.壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計路徑

1.1基本分析

在我國各行業(yè)中，壓力容器的應(yīng)用極為廣泛，如壓力容器存在質(zhì)量問題，生產(chǎn)事故的發(fā)生幾率將大幅提升，直接威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此，壓力容器制造必須重點關(guān)注壓力容器的質(zhì)量控制和把關(guān)，設(shè)計、加工、焊接、檢驗等壓力容器的制造環(huán)節(jié)均需要引起重視。只有各工藝相互聯(lián)系、相互配合，每一部分工藝均高質(zhì)量完成，整合特種設(shè)備制造質(zhì)量方可得到保障。生產(chǎn)和制造壓力容器需遵循嚴格的標準，因需要基于國家級標準針對性開展設(shè)計和選材。對于本文研究的廣泛用于化工設(shè)備中的塔器設(shè)備來說，具體設(shè)計需結(jié)合檢測標準、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)等規(guī)定，并優(yōu)化開展檢測要求、連接結(jié)構(gòu)、沖壓試驗、設(shè)計選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度計算、設(shè)計選材、設(shè)計劃類等多方面設(shè)計。壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計涉及的標準主要包括《壓力容器》（GB150-2011）、《塔式容器》（NB/T47041-2014）、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR0004-2009）。在無損檢測環(huán)節(jié)，需采用MT和RT檢測方法檢測A、B、D類焊接接頭，對應(yīng)的合格級別可基于一定標準獲得[1]。

1.2塔器設(shè)計

需基于《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》進行壓力容器塔器設(shè)備的劃類與選材，按照介質(zhì)分組的過程需結(jié)合壓力容器類別，以此合理劃分壓力容器塔器設(shè)備。需基于《壓力容器》的相關(guān)規(guī)定進行選材，如氮氣介質(zhì)、鍛件、無縫鋼管、緊固件可分別選擇Q345R、16Mnlll、Q345D、35CrMoA，需基于標準嚴格控制各部分的化學(xué)成分?？苫赒345R選定塔器的客體和裙座，作為受到受力影響的非受壓元件，同樣需要遵循相關(guān)規(guī)定要求。在針對性的強度計算過程中，壓力容器塔器的穩(wěn)定性校核需基于SW6開展，如校核確定的強度為滿足規(guī)范標準要求，必須重新開展優(yōu)化設(shè)計，隨后再次進行校核，直至全部設(shè)計滿足標準規(guī)范，保證塔器強度、應(yīng)力滿足使用需要。在開展壓力容器塔器設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，水壓試驗的開展極為關(guān)鍵，液柱靜壓力的計算需基于水壓試驗完成，容器的密封性能需在殼體宏觀強度和致密性校核的同時進行檢驗。

在裙座的設(shè)計過程中，需綜合分析圓筒形和圓錐形兩種裙座?？苫谌N情況選用圓錐形裙座，第一種為存在偏大的D/H值，此時裙座殼體截面對慣性矩的需求較大。第二種為存在較小的設(shè)備基礎(chǔ)面壓應(yīng)力需求，此時設(shè)備存在較大的載荷。第三種為存在無法滿足要求的地腳螺栓間距，裙座底面需采用圓錐形以加大裙座底面。除上述三種情況外，可一律采用圓筒形。以基于圓筒形裙座的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計為例，在封頭與筒體連接設(shè)計時，筒體與封頭的連接結(jié)構(gòu)可適當(dāng)采用堆焊設(shè)計，但這種設(shè)計對無損檢測和制造過程帶來的麻煩必須得到重視。具體設(shè)計需規(guī)避筒體削邊，否則筒體薄弱將導(dǎo)致強度無法滿足規(guī)范和使用需要。因此削邊必須結(jié)合延長筒體的方式，以此同時滿足強度和壁厚要求。此外，為避免筒體強度受到影響，在削邊時需要主要削封頭邊。設(shè)計還需要考慮無損檢測要求，如需要采用全面的射線檢測壓力容器塔器設(shè)備A類和B類焊接接頭，二級合格鑒定結(jié)果的出具需以不低于AB級的探傷質(zhì)量為依據(jù)，同時需通過磁粉檢測D類焊接接頭，一級合格鑒定結(jié)果的出具需以《承壓設(shè)備無損檢測 第4部分》（JB/T4730.4-2005）為依據(jù)。需采用相應(yīng)的檢測標準進行其他部位組件和配件檢測，以此得出相應(yīng)檢測結(jié)果。此外，為保證設(shè)備使用安全，還需要關(guān)注外形尺寸允許偏差，設(shè)備的外形尺寸需存在允許范圍內(nèi)的偏差，如嚴格控制長圓筒段內(nèi)的偏差、塔體安裝垂度偏差、筒體總直線度偏差，即可更好保證壓力容器塔器設(shè)備在生產(chǎn)中的安全使用[2]。

2.壓力容器的設(shè)計制造要點

在壓力容器的設(shè)計制造過程中，需關(guān)注石油化工介質(zhì)材料特點，如含有許多氣體和有毒物質(zhì)，或具備較為強力的腐蝕性，存在爆炸可能性和可燃性的介質(zhì)也大量存在，因此安全可靠的壓力容器設(shè)計也需要引起重視。在壓力容器的設(shè)計制造實踐中，介質(zhì)的腐蝕等特性需得到充分考慮，以此開展安全性設(shè)計，設(shè)計需以壓力容器在使用壽命內(nèi)的完全為依據(jù)，并同時關(guān)注承受的物質(zhì)的腐蝕性，壓力容器使用壽命受到的這種腐蝕性影響需得到深入分析，設(shè)計中需結(jié)合具體影響預(yù)留腐蝕量。具體設(shè)計需優(yōu)選抗腐蝕材料，并將防腐措施作為壓力容器設(shè)計的重點，為最大化壓力容器經(jīng)濟價值發(fā)揮，在保證設(shè)計指標滿足使用和規(guī)范需要的同時，需采用簡約設(shè)計并優(yōu)化材料，以此降低其成本。此外，壓力容積的疲勞近年來也開始受到重視，因此壓力容器的設(shè)計制造還需要關(guān)注疲勞設(shè)計，以此應(yīng)對疲勞問題，更好保證壓力容器使用安全。

3.結(jié)論

綜上所述，壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計要點、壓力容器安全設(shè)計要點等內(nèi)容，則提供了可行性較高的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計路徑。為更好優(yōu)化壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計，各類新型材料、新型計算機技術(shù)在設(shè)計中的深入應(yīng)用必須得到重點關(guān)注。

參考文獻：

[1]陳夢詩.淺談金屬壓力容器制造過程中局部無損檢測抽查方案設(shè)計[J].中國設(shè)備工程，2020（09）：142-143.

[2]李桓，羅永智，王治剛，王芳鈺.鈦-鋼復(fù)合板制壓力容器設(shè)計概述[J].化工機械，2020，47（02）：148-150+168.

作者簡介：

韓存祥（1987—），男，漢族，天津，本科，初級助理工程師，主要研究壓力容器方向。