化工壓力容器的設計和選材技術闡述

滕飛 宋豐強

【摘要】在整個化工操作環節，化工壓力容器的質量是至關重要的，為此一定要根據相關規定來確定其筒體材料。壓力容器一般是被歸于特種設備的范圍，在制造過程中對于相關的工藝以及技術方面有著很高的要求。相關制造企業在進行設計以及選材的過程中不斷地完善質量體系，同時提高設計標準以及設計水平，強化相應的管理水平。本文針對化工壓力容器的選材原則以及設計要求做出了一定的分析，以期對后續的壓力容器使用有積極建議。

【關鍵詞】化工壓力容器；設計工作；選材技術

隨著全球科技的迅猛發展，新材料越來越受到當今社會的關注。材料的性能對于化工壓力容器的使用壽命和質量具有較大的影響，因此，必須重視化工壓力容器的選材問題。化工壓力容器的設計者能夠進行科學合理的選材，關系到壓力容器經濟合理性和安全使用。

一、化工壓力容器的設計

（一）設計方法

在傳統的設計理論方法上，所依據的理論基礎是彈塑性失效準則以及塑性失效準則，還有后續的彈性應力分析，一般就是通過對壓力容器的應力分析，然后進行一定的計算從而給出正確的控制與分類，在一定程度上這種設計比較復雜，而且在時間花費上也比較多，可是這種設計方法滿足安全性與合理性。但現今，在壓力容器參數受到不斷影響的情況下，可以進行高強鋼的計算技術，同時不斷結合現代化的實驗技術，對常規設計方法的不利之處進行一定的改良，通過先進的設計方法來對設計結構中的問題進行彌補，設計結構中存在的承載潛力，有效提高許用應力的值，進行一系列的改進與發展，能夠很好地保障結構的安全性。

（二）設計理念

化工壓力容器在建造和使用過程中，加強設計理念能夠保障工作人員以及企業更加重視設計階段的安全工作，在設計階段進行全面考慮，對壓力容器產生風險的程度進行有效控制，對相應的外部環境進行很好的分析，因為壓力容器很容易在低溫以及高溫的環境中出現失效模式，只有制訂一定的控制措施，才能夠有效地推進工作的進行。對風險進行有效地控制，加強安全理念建設，對設計環節的工作進行全新的定義，保證這一環節的安全與穩定，促進后續工作的順利實施。

（三）補強設計

在對化工壓力容器實施開孔處理之后，會出現三種應力，即薄膜應力、峰值應力以及彎曲應力。一般來說，壓力容器會直接受到均勻薄膜應力的制約。開孔后，通常開孔邊緣區域會受到應力的集中作用，受影響程度會受到距離遠近的影響，與孔相距較遠部位的應力幾乎不會發生變動，但是總體薄膜應力會不超過其應力水平。在對壓力容器進行開孔處理之后，其和接管連接部位所出現的范圍分布相對較小，這造成數值增高以及峰值應力問題的出現幾率較大。彎曲應力應劃分為一次應力，其可以對殼體以及接管之間的連接性能進行協調，并會出現相應的應力，同時在正常運行時，壓力容器的很難遭到破壞。

二、化工壓力容器的相應選材技術

（一）選材原則和標準

（1）化工壓力容器在選材時，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性能如何，是否具有較強的抗壓性，備選材料冷熱、可焊等加工性能如何，備選材料來源哪里、價格如何等，要注意一般同一個工程的設計里，壓力容器選用的材料要統一。（2）經濟適用的原則。以強度為主導的普通碳素容器，在板厚≧8mm時，可以選用含有少量合金元素的普通合金鋼，這種鋼的強度高，耐磨、耐腐、耐低溫性強，并且具有良好的焊接性能；如果裝置設計以鋼度和結構為主，則受壓殼體可以使用含碳量較小的普通碳素結構鋼。這種鋼不僅變形抗力小，壓力加工后不易產生裂紋，由于含碳量低，合金元素含量少，其塑性好，淬透性低，不宜在焊縫處出現淬火組織或裂紋，而且由于合金元素作用，強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；如果裝置設計是以強度為主導的，在選擇材料時，必須結合設計的溫度、介質的特點以及設計的壓力等限制，嚴格按照《壓力容器安全技術監察規程》、GB150等規定的要求，進行精準的材料選擇；如果設計溫度在350～500℃之間耐熱鋼或者溫度﹥250℃的抗氫用鋼壓力容器時，選擇使用鉻鉬耐熱鋼是比較合適的，因為鉻元素和鉬能夠提高高溫蠕變強度，這種鋼具有耐高溫氧化和優異的抗氫腐蝕性能；設計溫度﹥500℃的耐熱用鋼或者具有較強腐蝕性的介質和鐵離子污染的時候，不銹鋼應該是不錯的選擇。

（二）注意事項

在進行材料的選擇過程中需要工作人員嚴格遵循設計的標準進行后續的選材工作，對各個方面都采取最理想的設計方案，以此來保障壓力容器的穩定性以及安全性都能夠滿足社會發展的需求。在滿足一定要求與規范的基礎上，考慮到對材料的價格與成本進行一定的控制，相應的工作人員在進行材料的選擇過程中可以運用技術手段進行一定的檢測，多重實驗取材，同時對提供材料的地方進行一定的核查，對相應企業進行管理和核查，保證在合作的基礎上安全發展，在實現經濟利益的同時還能夠兼顧到社會利益。進行多重分析考量，為化工企業適當降低成本，為相應企業增加經濟效益，促進其良性發展，在基礎上實現化工行業的公平健康發展。

總而言之，在化工行業之中，要保證其穩定、健康的發展，就要對相應的壓力容器進行一定的重視。在此基礎上實現設計與選材技術的創新與突破，將壓力容器的安全性放在首位。對各個方面進行嚴格要求，實現各個階段的安全工作，同時保障人們以及工作人員的生命安全，促進相應企業以及化工單位的健康、穩定發展。

參考文獻

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