淺析化工壓力容器的設(shè)計(jì)及選材技術(shù)

于立江　周小英　王潤粉　劉家彩

摘 要：現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展，對化學(xué)生產(chǎn)和儲存設(shè)備提出了更高的要求。本文從化工壓力容器的工作實(shí)際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)代壓力容器的設(shè)計(jì)理念，對化工壓力容器材料的選擇與補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：化工;壓力容器;設(shè)計(jì);選材

化工壓力容器是化工行業(yè)中較為常用的一種基礎(chǔ)設(shè)備。我國加強(qiáng)對化工壓力容器設(shè)計(jì)的研究，針對壓力容器設(shè)計(jì)制定了諸多規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與原則的要求，采取有效的設(shè)計(jì)方法，提高化工壓力容器的設(shè)計(jì)水平，并要加強(qiáng)對選材的重視，提高化工壓力容器質(zhì)量，為化工生產(chǎn)的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。

一、化工壓力容器的設(shè)計(jì)原則

確保化工壓力容器設(shè)計(jì)水平與質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)原則的要求來開展化工壓力容器設(shè)計(jì)。首先，化工壓力容器設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)確定其抗壓性能良好，在選擇鋼材的時候，可以選擇碳素鋼或者是合金鋼，高度重視材料的質(zhì)量，以確保壓力容器的整體質(zhì)量。其次，化工壓力容器設(shè)計(jì)中，壓力設(shè)計(jì)以及溫度設(shè)計(jì)等，也是需要考慮的重要因素，同時也要考慮化工壓力容器中介質(zhì)的性質(zhì)，由于化工生產(chǎn)的原料普遍具有腐蝕性，因此最好使用不銹鋼容器。最后化工壓力容器設(shè)計(jì)，一些要求溫度大于260攝氏度或者是更高，可以采取耐熱性能良好的鉻鉬低合金鋼。

二、化工壓力容器的設(shè)計(jì)方法

化工壓力容器設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，才能提高壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量，使化工壓力容器的整體質(zhì)量得到有效的提高。首先，嚴(yán)謹(jǐn)性設(shè)計(jì)。壓力容器設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囋O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只有工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，才能生產(chǎn)出更加完美的化工壓力容器，工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)確保化工壓力容器的承壓規(guī)格設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合實(shí)際性能要求，化工壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，也要確保部件設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)化。其次，經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)。確定化工壓力容器的性能可以滿足實(shí)際要求，在此基礎(chǔ)上，也要注重成本控制，以提高化工壓力容器的經(jīng)濟(jì)性。除此之外，更優(yōu)秀的壓力容器設(shè)計(jì)，應(yīng)在保障化工壓力容器基本性能的前提下，盡可能地降低設(shè)備后期的維護(hù)、維修成本，提高化工壓力容器的經(jīng)濟(jì)效益。再次，安全性設(shè)計(jì)。

安全運(yùn)行是決定壓力容器經(jīng)濟(jì)效益的主要因素，因此，化工壓力容器設(shè)計(jì)過程中，也要遵循安全設(shè)計(jì)原則，以確保化工生產(chǎn)的安全性。化工壓力容器安全設(shè)計(jì)中，需要充分考慮化工壓力容器的抗腐蝕、抗壓力以及抗爆炸能力等性能。然后，便捷性設(shè)計(jì)。化工壓力容器設(shè)計(jì)越簡單，便可以保障其結(jié)構(gòu)質(zhì)量，才能更加便捷地開展操作、維護(hù)以及維修。最后，關(guān)于壽命的問題。對于化工壓力容器來說，其設(shè)計(jì)壽命與設(shè)備成本支出之間有著十分密切的聯(lián)系，化工壓力容器的預(yù)期使用壽命以及抗腐蝕材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是決定壓力容器實(shí)際使用壽命的主要因素。因此，應(yīng)高度重視這些方面的問題。

三、化工壓力容器材料選擇的注意要點(diǎn)

1.壓力容器設(shè)計(jì)材料選擇的變化及其影響因素

在傳統(tǒng)化工壓力容器的設(shè)計(jì)活動中，材料選擇工作主要遵循“以優(yōu)代劣”、“以厚代薄”的選擇理念，也就是說高強(qiáng)度的材料要比低強(qiáng)度的材料優(yōu)秀、厚壁設(shè)計(jì)要比薄壁設(shè)計(jì)優(yōu)秀，但是在現(xiàn)代化工壓力容器材料選擇活動中這一設(shè)計(jì)理念已經(jīng)不再使用，高強(qiáng)度的材料雖然能夠在一定范圍內(nèi)改變化工壓力容器的力學(xué)性能，但是卻往往不具備化工壓力容器要求的韌性與塑性。隨著現(xiàn)代化工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，化工壓力容器的設(shè)計(jì)壓力指標(biāo)不斷提升，單純依靠增加容器壁的厚度已經(jīng)不能有效的解決化工壓力容器的殼體受力問題。

2.壓力容器運(yùn)行溫度對材料選擇的影響

在化工壓力容器設(shè)計(jì)過程中，除了要考慮化工壓力容器本身的壓力和化學(xué)產(chǎn)品腐蝕問題，還應(yīng)該考慮生產(chǎn)過程中的其他因素變化會對容器材料產(chǎn)生的影響，以碳錳鋼和碳素鋼為代表的碳化鋼本身包含有大量的碳元素，在高溫環(huán)境下其內(nèi)部的碳化物會出現(xiàn)明顯的石墨化傾向，石墨化會破壞碳鋼材料中的滲碳體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致碳化鋼本身的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)遭到破壞，鋼材整體韌性和塑性下降，這種鋼材料性能的下降如果沒有得到有效控制最終會導(dǎo)致容器鋼結(jié)構(gòu)承受不住來自內(nèi)部的壓力而破損甚至爆炸，危害極大，所以在化工壓力容器設(shè)計(jì)活動中，一定要考慮到化工生產(chǎn)的特殊環(huán)境可能會對化工壓力容器的影響。

四、結(jié)論

化工壓力容器作為化工企業(yè)生產(chǎn)和儲存化工產(chǎn)品的主要設(shè)備，其自身的安全性會產(chǎn)生對化工生產(chǎn)活動整體的深遠(yuǎn)影響，所以對化工壓力容器選材與補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義，本文從化工壓力容器主體材料的選擇、化工壓力容器設(shè)計(jì)、化工壓力容器材料選擇的注意要點(diǎn)三個方面對這一問題進(jìn)行簡要分析，認(rèn)為化工壓力容器的選材應(yīng)該嚴(yán)格依照其工作環(huán)境實(shí)際來進(jìn)行，化工壓力容器的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮實(shí)際安全、施工工藝和成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳學(xué)東，范志超，陳永東，崔軍，章小滸，王冰，艾志斌.我國壓力容器設(shè)計(jì)制造與維護(hù)的綠色化與智能化[J].壓力容器，2017，34（11）：12-27+11.

[2]鄧家凱.有關(guān)壓力容器設(shè)計(jì)主要問題與防范分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（16）：83-84.

[3]閔勇.壓力容器設(shè)計(jì)中的常見問題及防范策略[J].化學(xué)工程與裝備，2015，（01）：161-163.

[4]薛明德，黃克智，李世玉，朱國棟，向志海，徐鋒.GB150—2011中圓筒開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的分析法[J].化工設(shè)備與管道，2012，03：1-11.

[5]李君民，王立志.開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)在壓力容器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析[J].門窗，2014，11：371.