化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析

化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析摘要：壓力容器是當(dāng)前許多領(lǐng)域生產(chǎn)的過程中都必須要使用的設(shè)備。在壓力容器設(shè)計(jì)過程中，還存在一些問題，影響了壓力容器的正常使用，還容易造成一些爆炸事故的發(fā)生，對企業(yè)的生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的過程中，一定要合理的選擇材料，加強(qiáng)壓力容器的防腐設(shè)計(jì)，提升壓力容器設(shè)計(jì)的合理性，保證企業(yè)的安全生產(chǎn)?；诖耍疚闹饕接懥嘶毫θ萜髟O(shè)計(jì)及不安全因素。關(guān)鍵詞：化工壓力容器；設(shè)計(jì)；不安全因素引言由于眾多行業(yè)領(lǐng)域都在使用壓力容器，尤其表現(xiàn)在化工、煉油領(lǐng)域，然而由于壓力容器及其使用存在一定的危險(xiǎn)性，若控制不當(dāng)會直接影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營。所以在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，必須深入分析和研究各設(shè)計(jì)因素，并充分考慮壓力容器的操作使用中的風(fēng)險(xiǎn)評估，確保其設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，這樣有助于為使用壓力容器的企業(yè)保駕護(hù)航，在較大程度上維護(hù)企業(yè)良好的生產(chǎn)運(yùn)營。1壓力容器設(shè)計(jì)的不安全因素問題1.1容器使用年限因素就目前來看，壓力容器在設(shè)計(jì)其使用年限期間同樣會存在各種各樣的問題。第一，設(shè)計(jì)人員忽略了壓力容器使用期限的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中沒有明確規(guī)范壓力容器的使用期限，導(dǎo)致其在使用過程中比較隨便，在一定程度上使壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在實(shí)際投放使用過程中會直接影響其使用壽命。第二，雖然壓力容器在設(shè)計(jì)以及加工生產(chǎn)過程中，明確規(guī)定了壓力容器的使用周期，但是設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)同樣會直接影響壓力容器使用周期的長短，因此規(guī)定的壽命數(shù)值缺乏科學(xué)性。1.2材料選用因素壓力容器在設(shè)計(jì)與加工期間，需要按照設(shè)計(jì)要求挑選合理的材料，防止因材料不合格導(dǎo)致壓力容器在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，所以在挑選材料期間，需要全面掌握材料的使用性能，然而材料的好壞會因溫度和濕度等外界因素產(chǎn)生的直接影響，導(dǎo)致壓力容器在設(shè)計(jì)與加工期間出現(xiàn)各種各樣的問題［1］。1.3壓力容器熱處理問題在設(shè)計(jì)壓力容器過程中，熱處理問題也是常見的問題之一，倘若發(fā)生熱處理問題，就不能使壓力容器應(yīng)用的規(guī)范性與合理性得到有效保障，對工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行帶來不利影響。首先，壓力容器在進(jìn)行熱處理期間，倘若未嚴(yán)格遵照施工規(guī)定進(jìn)行操作，由于操作不合理，會對最后的設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，不能使壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量與使用性能得到有效保障。其次，壓力容器熱處理比較片面。目前在對壓力容器熱處理問題進(jìn)行解決過程中，主要將封頭與殼體當(dāng)作主要考慮對象，缺乏對接管處熱處理的考量，最終不能實(shí)現(xiàn)理想的熱處理效果。1.4壓力容器制造變形問題因?yàn)闀艿蕉嗟拦ば蛴绊?，所以如果某些工序控制不?dāng)壓力容器就會大概率出現(xiàn)超標(biāo)變形。壓力容器罐體冷加工與焊接，會引發(fā)壓力容器變形。焊接施工期間所產(chǎn)生的高溫，會導(dǎo)致罐體焊接變形。使用壓力容器期間若操作不當(dāng)，可能會導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增加、裂紋產(chǎn)生甚至容器變形的問題。在制造壓力容器期間，由于加工誤差大，制造工藝不規(guī)范等，也會導(dǎo)致壓力容器裝配變形。比如封頭部件會在高溫情況下出現(xiàn)嚴(yán)重變形收縮就是其中一個(gè)例子。2壓力容器設(shè)計(jì)的有效措施2.1使用年限設(shè)計(jì)在進(jìn)行壓力容器使用年限確定時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮到壓力容器制造材料以及使用環(huán)境等，對壓力容器材料的耐腐蝕性能進(jìn)行測算，以此降低安全事故發(fā)生率。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)對壓力容器的使用年限進(jìn)行模擬，考慮操作不當(dāng)?shù)纫蛩?，并在設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)示出重要的注意事項(xiàng)［2］。2.2加強(qiáng)材料的選用材料是壓力容器的根本，所以在設(shè)計(jì)的過程中，一定要重視壓力容器的材料問題。壓力容器的常見材料有碳素鋼和低合金鋼，其中用于焊接的兩種材料的碳含量要＜0.25%，硫的含量要＜0.035%，磷的含量與硫的含量相同，而用于壓力容器本體的碳素鋼和低合金鋼中，各種元素的含量略有變化，磷含量要＜0.02%，硫的含量要＜0.03%；壓力容器設(shè)計(jì)材料除了各種元素的含量必須要符合要求以外，也必須要符合國家相關(guān)部門提出的使用要求，根據(jù)國家的對壓力容器的質(zhì)量規(guī)定，在制作好的壓力容器上印制相關(guān)的標(biāo)志；在壓力容器的材料選用上，材料的供應(yīng)商必須要向壓力容器的制造企業(yè)提供材料的合格證書，在合格證書中要注明材料的規(guī)格、各種物質(zhì)及其含量以及理化試驗(yàn)等，證書中還要有專門的印章，這樣才能保證壓力容器制造材料的合格程度；壓力容器設(shè)計(jì)材料還需要符合相應(yīng)的力學(xué)性能要求，因?yàn)閴毫θ萜髟谑褂玫倪^程中，會受到巨大的壓力，如果材料的力學(xué)性能不能達(dá)到要求，就可能發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。2.3壓力容器的熱處理個(gè)別壓力容器設(shè)計(jì)單位為了降低使用成本，可能會在設(shè)計(jì)過程中沒有考慮到熱處理問題。例如某些規(guī)格的碳素鋼板在成形期間，若沒有接受熱處理，將會導(dǎo)致材料內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力集中問題，對板材的沖擊韌性造成影響，使其無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求［3］。2.4控制容器焊接變形在焊接操作過程中，壓力容器可能出現(xiàn)變形問題，應(yīng)當(dāng)按照容器具體情況對焊接工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。在容器焊接時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整體定位組裝，之后再進(jìn)行焊接。為了確保焊接受力的均勻性，應(yīng)當(dāng)合理安排焊接順序。壓力容器組合焊接時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注重焊接收縮量的數(shù)值問題。為了避免焊接部位出現(xiàn)變形，可以考慮使用反向預(yù)變形的焊接工藝，這樣有助于減少焊接變形問題。針對由于內(nèi)應(yīng)力所致容器變形問題，需要采用焊接后進(jìn)行熱處理的工藝。焊接內(nèi)應(yīng)力多出現(xiàn)于大溫度梯度情況下，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求考慮是否提前預(yù)熱容器的焊接區(qū)域到適當(dāng)?shù)臏囟?，避免焊接殘余?yīng)力及變形過大的問題產(chǎn)生。針對由于設(shè)計(jì)誤差所致變形問題，必須詳細(xì)檢查模具和樣板是否按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣能夠降低由于容器形位誤差所致變形問題。在降低形位誤差期間，應(yīng)當(dāng)深入分析熱脹冷縮問題，避免誤差過大，設(shè)計(jì)合適的預(yù)先收縮量并滿足制造要求。2.5提升設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品質(zhì)量的最基本保障，為了確保壓力容器的質(zhì)量和安全，并不斷提高壓力容器的設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平和綜合素質(zhì)，要求設(shè)計(jì)人員具有廣而深的多方面綜合知識，正確理解和運(yùn)用國家法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，另外，應(yīng)通過學(xué)習(xí)以及工程實(shí)踐靈活運(yùn)用一系列相關(guān)知識，如力學(xué)、材料、計(jì)算、焊接、檢測、試驗(yàn)、安裝、使用和維修等方面知識，從而使設(shè)計(jì)人員能在一定程度上控制某些設(shè)計(jì)約束條件，如設(shè)計(jì)方法、材料選擇、結(jié)構(gòu)方案、成本控制、時(shí)間安排等，這些影響設(shè)計(jì)的因素可以稱之為內(nèi)部約束條件，它們則不是一成不變的，設(shè)計(jì)人員完全可以根據(jù)具體情況進(jìn)行控制，收集相關(guān)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，把某些條件放寬一些，從而形成幾個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，通過利用這些自由的內(nèi)部約束條件最后經(jīng)過評價(jià)和選擇來尋求"最佳〃設(shè)計(jì)，從而充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性才能[4]。結(jié)束語對于壓力容器來說，設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定是最基本、最重要的設(shè)計(jì)問題。按照容器的設(shè)計(jì)規(guī)范與要求，必須合理選擇設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)壓力是容器頂部的最高壓力，比工作壓力值略高。在進(jìn)行容器設(shè)計(jì)壓力確定時(shí)，應(yīng)當(dāng)先明確工作壓力以及安全系數(shù)問題。所以在初期規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中，就必須確保壓力容器的安全性和可靠性，在后期建造與安裝過程中，也需要注重合理性和規(guī)范性，全面維護(hù)化工企業(yè)壓力容器設(shè)計(jì)的實(shí)效性。參考文獻(xiàn)壓力容器設(shè)計(jì)中熱處理問題探索[J].鄂培宏.化工中間體.2015(1