化工壓力容器設計不安全因素分析

劉青林

【摘? 要】在化工設備當中，壓力容器是重要設備之一，壓力容器質量優劣對裝置能否安全穩定運行非常關鍵。由于化工生產中涉及到較多的危險品操作，因此必須保證壓力容器的安全可靠性。本文就化工壓力容器設計不安全因素展開探討。

【關鍵詞】化工;壓力容器;安全

引言

化工壓力容器是化工行業中較為常用的一種基礎設備。我國加強對化工壓力容器設計的研究，針對壓力容器設計制定了諸多規范標準。應遵循相關規范標準與原則的要求，采取有效的設計方法，提高化工壓力容器的設計水平，并要加強對選材的重視，提高化工壓力容器質量，為化工生產的順利開展奠定良好的基礎。

1壓力容器設計基本概述

要想保證壓力容器質量，滿足用戶應用要求，在壓力容器設計制造過程中，應該秉持三項原則。首先，工藝性原則。壓力容器在工業生產中應用較為普遍，所處環境和條件比較多元化，要求根據實際情況，從壓力、溫度、生產等方面進行綜合思考，滿足各個工藝生產要求。其次，靈活性原則。要想給壓力容器檢修和維護工作開展提供便利條件，在確保壓力容器應用安全的基礎上，將其功能充分發揮，需要保證設計的精簡性，減少維護難度，降低設計成本投放。最后，安全性原則。壓力容器一般需要在特性環境下應用，自身存在一定風險性，假設設計不合理導致問題出現，將會引發安全問題。因此，在壓力容器設計制造中，需要綜合思考壓力容器安全性，提升其安全系數，延長壓力容器應用期限。

2壓力容器常見安全隱患

壓力容器常見的安全隱患，主要有：（1）壓力容器設計、選材不合理。壓力容器在選材設計上的缺陷，極易造成原料與容器在生產（存儲）過程中發生化學反應，容器內壁損傷，最終導致原料滲漏等安全事故。（2）容器焊接工藝不合理。壓力容器裝配過程，焊接工藝卡技術參數設計缺陷或焊接操作人員資質欠缺，易造成容器焊接尺寸不規范，焊縫質量不過關。（3）腐蝕問題。腐蝕介質的輸送、儲存，化學反應過程的特殊性，對壓力容器會產生不同形式的腐蝕（物理、化學、電學等）破壞內部結構，造成設備損耗故障。（4）壓力容器在生產、運輸、安裝、生產等環節，相關人員操作不當。如灌裝壓縮氣體時輸注開口的操作外力長期不符合標準，容易使得壓力容器由于應力不均衡產生疲勞導致容器內部結構破壞，引發安全事故。

3化工壓力容器的安全控制措施

3.1壓力容器設計監造

3.1.1科學選材方法

化工壓力容器設計中，應加強對選材的重視力度，確保選材的科學性、合理性與經濟性，保證壓力容器使用安全。在進行選材的時候，應做到以下幾點：首先，按照化工壓力容器的結構特點、強度要求等方面的因素，對所需材料的厚度進行準確評估，既要避免由于材料厚度較大而導致化工壓力容器增加的問題，也要預防由于材料厚度較小而導致化工壓力容器強度降低的問題。其次，選材過程中，對于化工壓力容器的各種常用材料，應全面掌握其韌性、強度、耐腐蝕性、受力特性等屬性與特征，對不同材料的使用性能進行準確評估、科學比較，在充分考慮化工壓力容器設計要求的基礎上，選出最適合的材料類型。最后，充分考慮經濟性因素，盡可能選擇價格較低的材料，以降低化工壓力容器的成本。

3.1.2對熱處理進行規范

在壓力容器的設計過程中，熱處理環節的設計還存在很多的問題和缺陷。設計人員要進行比較規范和標準的設計，通過不斷優化設計方案，更加規范設計壓力容器熱處理，主要通過程序化和系統化兩個方向入手。程序化是在設計圖紙中明確壓力容器熱處理的具體工序和內容，從而保證熱處理的質量。系統性主要是通過全面的分析壓力容器質量的各類影響因素，綜合考慮熱處理設計的相關部位，保證壓力容器質量達到相關標準。

3.1.3準確計算法蘭數值

法蘭設計作為壓力容器設計核心內容，其設計效果將會給壓力容器整體設計質量帶來直接影響。加強對法蘭設計管控，可以有效提升壓力容器設計質量。在國際中，廣泛應用的壓力容器法蘭設計方式在于Waters法。通常情況下，法蘭應力由三部分構成，也就是法蘭力矩應力、由壓力直接作用于法蘭本體造成的環向應力、由組成法蘭各個環節在壓力影響下形成的應力。在實際過程中，需要對壓力容器法蘭設計加以科學核算，從法蘭結構、受力情況等方向綜合思考，結合壓力容器設計和制造要求，獲取精準的設計參數，從而提升壓力容器設計制造質量。

3.2加強焊接質量控制

（1）焊接工藝的控制。在壓力容器的制造過程中，應嚴格按照其設計圖紙進行監造。在壓力容器的焊接過程中，根據相關標準和施工圖要求進行焊接工藝卡制定。在焊接工作開展之前，首先進行與容器相同材質的預焊工作（如殼體進行焊前預熱、焊條烘干及保溫），制定焊接曲線。在焊接的過程中要嚴格按照焊接工藝評定卡和焊接工藝文件要求執行。（2）焊接過程中的熱處理控制。壓力容器焊接前/后的熱處理工藝非常關鍵。因為在一些特殊構造的壓力容器，在焊接的過程中內部可能產生殘余應力，一旦殘余應力失控，就會給整個壓力容器留下安全隱患。如果在焊接過程中進行有效的熱處理，能夠消除設備內部殘余應力，確保壓力容器內應力在可控范圍內。（3）焊接工藝檢驗、驗收。壓力容器的拼接組焊后，需要對所有焊縫（縱焊縫、環焊縫）質量進行無損探傷檢測，檢測標準在達到國標前提下滿足施工圖技術設計要求。焊接需要有焊接資質有經驗的操作人員施焊，焊接工程師及相關人員對結構進行驗收。

3.3確保使用壽命達標

保證壓力容器應用期限，是對其設計重點思考的內容。首先，設計工作人員應該提升對壓力容器應用期限的注重力度，明確壽命數值，在實際生產過程中將其當作標準，確保壓力容器質量和性能合理。其次，在明確壓力容器使用壽命過程中，設計工作人員不但需要憑借自身工作經驗，同時還要綜合思考壓力容器應用環境和材料性能等，并在計算機系統作用下，實現對其應用情況的模擬，保證設計壽命周期的規范性和科學性。

3.4加強運行過程中的檢查

化工壓力容器運行工程總，要制定定時自檢、定線巡檢、飛行檢查等相關檢查制度，以便及時發現容器存在的安全隱患，避免事故發生。檢查運行中的壓力容器應注意：①化工工藝參數檢查，包括壓力容器的壓力、反應溫度、液位、物料流量、介質組成是否在規定范圍內;②壓力容器所處環境狀況檢查，基礎、螺栓固定是否符合強制標準，相關儀器儀表時候處于正常工作狀態，壓力容器表面缺陷、探傷檢驗，物料輸送端口有無滲漏等;③壓力容器安全裝置檢查，相關安全控制設施、保護裝置是否處于正常備用工作態，安全閥等泄壓設施是否完好，壓力容器周邊設施是否按要求擺放;④消防設施是否根據石化企業相關消防規范配制，是否處于正常工作狀態（保質期內）。若在檢查過程中發現壓力容器未處于安全工作狀態，對操作人員和設備存在安全隱患時，應及時維護、檢修，必要時要進行停車處理，待故障排除后在恢復生產，避免壓力容器“帶病”工作導致的安全事故。

結語

總而言之，保證壓力容器設計制造的合理性，可以有效提升壓力容器制造質量和應用期限。因此，需要給予高度注重，從各個環節入手加以科學把控，提升設計水平。

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（作者單位：山東舜業壓力容器有限公司）