淺析化工壓力容器的設計及選材技術

于立江　周小英　王潤粉　劉家彩

摘 要：現(xiàn)代化學工業(yè)高速發(fā)展，對化學生產(chǎn)和儲存設備提出了更高的要求。本文從化工壓力容器的工作實際出發(fā)，結合現(xiàn)代壓力容器的設計理念，對化工壓力容器材料的選擇與補強設計進行簡要分析。

關鍵詞：化工;壓力容器;設計;選材

化工壓力容器是化工行業(yè)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(guī)范標準。應遵循相關規(guī)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(chǎn)的順利開展奠定良好的基礎。

一、化工壓力容器的設計原則

確保化工壓力容器設計水平與質量，應嚴格遵循相關原則的要求來開展化工壓力容器設計。首先，化工壓力容器設計過程中，應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，高度重視材料的質量，以確保壓力容器的整體質量。其次，化工壓力容器設計中，壓力設計以及溫度設計等，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的性質，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計，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、化工壓力容器的設計方法

化工壓力容器設計中，應采用科學合理的設計方法，才能提高壓力容器設計質量，使化工壓力容器的整體質量得到有效的提高。首先，嚴謹性設計。壓力容器設計，應遵循嚴謹?shù)墓に囋O計標準，只有工藝設計標準科學、嚴謹，才能生產(chǎn)出更加完美的化工壓力容器，工藝設計環(huán)節(jié)，應確保化工壓力容器的承壓規(guī)格設計、產(chǎn)品結構設計符合實際性能要求，化工壓力容器結構設計過程中，也要確保部件設計的精準化。其次，經(jīng)濟性設計。確定化工壓力容器的性能可以滿足實際要求，在此基礎上，也要注重成本控制，以提高化工壓力容器的經(jīng)濟性。除此之外，更優(yōu)秀的壓力容器設計，應在保障化工壓力容器基本性能的前提下，盡可能地降低設備后期的維護、維修成本，提高化工壓力容器的經(jīng)濟效益。再次，安全性設計。

安全運行是決定壓力容器經(jīng)濟效益的主要因素，因此，化工壓力容器設計過程中，也要遵循安全設計原則，以確保化工生產(chǎn)的安全性。化工壓力容器安全設計中，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，便捷性設計。化工壓力容器設計越簡單，便可以保障其結構質量，才能更加便捷地開展操作、維護以及維修。最后，關于壽命的問題。對于化工壓力容器來說，其設計壽命與設備成本支出之間有著十分密切的聯(lián)系，化工壓力容器的預期使用壽命以及抗腐蝕材料的結構設計，是決定壓力容器實際使用壽命的主要因素。因此，應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

1.壓力容器設計材料選擇的變化及其影響因素

在傳統(tǒng)化工壓力容器的設計活動中，材料選擇工作主要遵循“以優(yōu)代劣”、“以厚代薄”的選擇理念，也就是說高強度的材料要比低強度的材料優(yōu)秀、厚壁設計要比薄壁設計優(yōu)秀，但是在現(xiàn)代化工壓力容器材料選擇活動中這一設計理念已經(jīng)不再使用，高強度的材料雖然能夠在一定范圍內改變化工壓力容器的力學性能，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)技術的發(fā)展，化工壓力容器的設計壓力指標不斷提升，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.壓力容器運行溫度對材料選擇的影響

在化工壓力容器設計過程中，除了要考慮化工壓力容器本身的壓力和化學產(chǎn)品腐蝕問題，還應該考慮生產(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構，導致碳化鋼本身的高強度結構遭到破壞，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致容器鋼結構承受不住來自內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計活動中，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)活動整體的深遠影響，所以對化工壓力容器選材與補強設計的研究具有鮮明的現(xiàn)實意義，本文從化工壓力容器主體材料的選擇、化工壓力容器設計、化工壓力容器材料選擇的注意要點三個方面對這一問題進行簡要分析，認為化工壓力容器的選材應該嚴格依照其工作環(huán)境實際來進行，化工壓力容器的補強設計應該綜合考慮實際安全、施工工藝和成本。

參考文獻：

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

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

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

[4]薛明德，黃克智，李世玉，朱國棟，向志海，徐鋒.GB150—2011中圓筒開孔補強設計的分析法[J].化工設備與管道，2012，03：1-11.

[5]李君民，王立志.開孔補強設計在壓力容器設計中的應用探析[J].門窗，2014，11：371.