關(guān)于化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素的思考

郭云峰

【摘? 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提升，化工行業(yè)得到穩(wěn)定發(fā)展。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，壓力容器發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，對(duì)于化工安全生產(chǎn)影響重大。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于設(shè)計(jì)等問題，一定程度上影響了其應(yīng)用安全性，對(duì)化工生產(chǎn)的整體過(guò)程帶來(lái)了極大的不安全因素。因此，加強(qiáng)對(duì)化工壓力容器設(shè)計(jì)的研究，分析其安全因素，探究解決方法，是當(dāng)前化工行業(yè)需要研究的重要課題。論文主要闡述了化工壓力容器設(shè)計(jì)中的不安全因素，并重點(diǎn)探究了解決途徑，旨在進(jìn)一步促進(jìn)化工壓力容器設(shè)計(jì)科學(xué)性和合理性，降低安全隱患，強(qiáng)化化工安全生產(chǎn)。

【Abstract】With the gradual improvement of China's economic level， the chemical industry has been developing steadily. In the process of chemical production， the pressure vessel plays a vital role and has a great influence on the safety of chemical production. However， in practical application， due to design problems， the safety of its application has been affected to some extent， which brings great unsafe factors to the whole process of chemical production. Therefore， strengthening the research on the design of chemical pressure vessel， analyzing its safety factors and exploring the solutions are the important issues for the chemical industry to study. This paper mainly expounds the unsafe factors in the design of chemical pressure vessels， and focuses on exploring the solutions， so as to further promote the scientific and rational design of chemical pressure vessels， reduce safety risks， and strengthen the safety of chemical production.

【關(guān)鍵詞】化工壓力容器;設(shè)計(jì);不安全因素

【Keywords】chemical pressure vessel; design; unsafe factors

【中圖分類號(hào)】TQ051.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）08-0152-02

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，壓力容器的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越大，尤其是在化工行業(yè)的應(yīng)用，為提升整體行業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮了極大的作用。溫度和壓力是影響化工壓力容器設(shè)計(jì)安全性的主要原因。因此要在保障安全的基礎(chǔ)上，對(duì)壓力容器的壓力值進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，保障實(shí)際的作業(yè)溫度和設(shè)計(jì)溫度保持一致，從而促進(jìn)化工壓力容器運(yùn)行穩(wěn)定性，保障化工生產(chǎn)的順利推進(jìn)。

2 設(shè)計(jì)研究

在對(duì)化工壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，安全系數(shù)隨著設(shè)計(jì)方式的不同呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。在規(guī)則設(shè)計(jì)方式的設(shè)計(jì)中，其抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)約為2.71，而在分析設(shè)計(jì)方法下進(jìn)行的設(shè)計(jì)，其數(shù)值明顯低于這個(gè)數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，壓力容器材料得到持續(xù)性的優(yōu)化創(chuàng)新，逐漸實(shí)現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)，極大程度上減少了設(shè)計(jì)階段的能源消耗[1]。在此背景下，壓力容器安全系數(shù)得到有效降低，促進(jìn)其輕便化發(fā)展。此外，為進(jìn)一步提升壓力容器設(shè)計(jì)的安全性，要對(duì)焊接進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，嚴(yán)格控制組裝材料質(zhì)量，從而在根本上強(qiáng)化壓力容器的節(jié)能設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步提升壓力容器在化工行業(yè)的服務(wù)效能，要對(duì)設(shè)計(jì)階段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化控制，簡(jiǎn)化內(nèi)部構(gòu)造，優(yōu)化組建，使其更加符合現(xiàn)代化化工事業(yè)的發(fā)展需求。其中壓力容器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 不安全因素分析

3.1 超過(guò)使用壽命

壓力容器的使用壽命是影響其安全性能的主要原因。部分化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，忽視了壓力容器的壽命，超長(zhǎng)使用，導(dǎo)致其很多組件出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題，使用性能下降，不僅加大了生產(chǎn)安全事故的發(fā)生幾率，也導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中能源消耗增加，生產(chǎn)成本增大的問題。部分化工企業(yè)只注重對(duì)壓力容器的生產(chǎn)使用，忽視了在應(yīng)用過(guò)程中的質(zhì)量維護(hù)和保養(yǎng)，導(dǎo)致其構(gòu)件、性能等嚴(yán)重受損，構(gòu)件老化、損壞等問題得不到及時(shí)的更換和維修，對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益造成極大的危害。

3.2 材料問題

材料選擇和應(yīng)用對(duì)壓力容器的總體設(shè)計(jì)質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響。在選擇材料的過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇，要充分考慮其安全因素的影響，包括應(yīng)用情況、結(jié)構(gòu)特征等，既能夠保障壓力容器設(shè)計(jì)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，也能夠提升其安全性能和使用效果，為化工企業(yè)生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益的提升大有助益[2]。在對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，還要注重符合相關(guān)規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和把關(guān)控制，防止在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生滲漏或者是腐蝕問題。此外還要注重充分考慮其應(yīng)用環(huán)境以及人為操作等因素，保障材料選擇的合理性和可靠性。

3.3 熱處理技術(shù)問題

在當(dāng)前我國(guó)化工壓力容器設(shè)計(jì)理念中，過(guò)于重視壓力容器結(jié)構(gòu)和外殼的熱處理，而對(duì)彎曲管道的熱處理技術(shù)應(yīng)用不重視，導(dǎo)致其安全性能嚴(yán)重減少，在應(yīng)用過(guò)程中不穩(wěn)定因素提升[3]。一般情況下，為減少應(yīng)力作用引起的變形或者是裂縫等問題的發(fā)生幾率，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，在對(duì)鋼板實(shí)施焊接之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱處理，并在焊接之后實(shí)施熱處理，其中尤其是要注重對(duì)彎曲管道的熱處理技術(shù)應(yīng)用，保障設(shè)計(jì)方案的有效落實(shí)，確保壓力容器實(shí)際制作和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)保持一致性。

3.4 制作變形問題

化工壓力容器制作過(guò)程涉及很多的理念、技術(shù)、流程等，整體過(guò)程較為復(fù)雜，而且其所有的制作流程之間存在著緊密的聯(lián)系，一旦其中一個(gè)流程出現(xiàn)問題，就很有可能引起變形問題。例如，如果對(duì)多層筒體的焊接順序不符合設(shè)計(jì)要求，就會(huì)引起筒體變形等問題，帶來(lái)極大的不安全因素。如果在作業(yè)中忽視細(xì)節(jié)處理，也會(huì)引起嚴(yán)重的焊接裂縫等問題，降低其安全性能。

4 解決策略

4.1 提升使用年限

結(jié)合使用環(huán)境、化工企業(yè)發(fā)展變化等情況，對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行全面分析，從而提升設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化性，強(qiáng)化耐腐蝕性，減少其不安全因素的影響，從根本上提升使用年限。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)所有的不安全因素實(shí)施全面的科學(xué)模擬，對(duì)具體的影響因素進(jìn)行分析，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)整改，保障設(shè)計(jì)方案的精細(xì)化處理[4]。

4.2 設(shè)計(jì)材料問題的處理

設(shè)計(jì)材料的質(zhì)量對(duì)于壓力容器整體設(shè)計(jì)和制作質(zhì)量具有直接的影響，是保障其設(shè)計(jì)合理性的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，在選擇設(shè)計(jì)材料時(shí)要結(jié)合實(shí)際需求，選擇合理的材料，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，保障其質(zhì)量達(dá)標(biāo)。此外，在選擇設(shè)計(jì)材料時(shí)，還要在環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，制定完善的材料備用方案，保障設(shè)計(jì)和制作工作的順利推進(jìn)。例如，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的是多層包扎式氨合成塔筒體材料，其優(yōu)勢(shì)較為明顯，制作成本較低，配件制作穩(wěn)定要求較低[5]。此外，在選擇鍋爐設(shè)計(jì)材料時(shí)，要保障其具有一定的耐高溫和耐腐蝕能力。

4.3 熱處理技術(shù)問題的處理

部分化工企業(yè)為節(jié)省壓力容器制作成本，忽視熱處理技術(shù)的應(yīng)用，非常容易引起壓力容器制作問題的出現(xiàn)，引起壓力容器不穩(wěn)定性因素的出現(xiàn)，致使其制作質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)重不符。因此，在進(jìn)行壓力容器制作過(guò)程中，要強(qiáng)化對(duì)熱處理技術(shù)應(yīng)用的重視，確保其制作生產(chǎn)的安全性和可靠性。

4.4 制作變形問題的處理

焊接技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)變形問題具有直接的影響。因此要強(qiáng)化對(duì)焊接技術(shù)的深化研究和提升，加大監(jiān)督力度，強(qiáng)化焊接技術(shù)的規(guī)范性應(yīng)用，從而減少壓力容器變形問題，從根本上保障其安全性。其具體步驟是：第一，在實(shí)際組裝之前，針對(duì)所有的組件實(shí)施全面的模擬組裝;第二，利用十字架內(nèi)支撐工裝的方式進(jìn)行實(shí)際安裝，保障安裝的準(zhǔn)確性，減少焊接變形問題的出現(xiàn)幾率[6];第三，針對(duì)筒體的焊接，需要進(jìn)行預(yù)變形處理，從而防止因?yàn)楹附蛹夹g(shù)問題引起的變形問題;第四，針對(duì)內(nèi)應(yīng)力因素引起的變形問題，要通過(guò)熱處理技術(shù)實(shí)施焊接，如果內(nèi)外部溫差太多，要首先采取預(yù)熱的方式保障溫度的均衡性，才能利用熱處理技術(shù)進(jìn)行焊接，從而有效降低溫差變形的問題出現(xiàn)幾率。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，化工壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)得到了極大的發(fā)展，因此要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)化工壓力容器設(shè)計(jì)中的不安全因素進(jìn)行全面分析，查找原因，提出合理的應(yīng)對(duì)策略，如通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提升其使用壽命，選擇合適的制作材料，合理應(yīng)用熱處理技術(shù)，有效處理制作變形問題等。設(shè)計(jì)人員要隨時(shí)關(guān)注市場(chǎng)變化情況，結(jié)合設(shè)計(jì)理念和制作材料的革新，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，從而保障化工壓力容器設(shè)計(jì)的可靠性，確保其安全性，為化工事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】張平.化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（05）：70-71.

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【4】王庭秀.化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析[J].化工管理，2020（03）：73-74.

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【6】李祥，楊富春，高鴛鴦，等.石油化工壓力容器設(shè)計(jì)要求及方法分析[J].石化技術(shù)，2018，25（09）：40.