化工壓力容器設(shè)計不安全因素分析

劉青林

【摘? 要】在化工設(shè)備當(dāng)中，壓力容器是重要設(shè)備之一，壓力容器質(zhì)量優(yōu)劣對裝置能否安全穩(wěn)定運行非常關(guān)鍵。由于化工生產(chǎn)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(shè)計不安全因素展開探討。

【關(guān)鍵詞】化工;壓力容器;安全

引言

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。我國加強對化工壓力容器設(shè)計的研究，針對壓力容器設(shè)計制定了諸多規(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)計方法，提高化工壓力容器的設(shè)計水平，并要加強對選材的重視，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)。

1壓力容器設(shè)計基本概述

要想保證壓力容器質(zhì)量，滿足用戶應(yīng)用要求，在壓力容器設(shè)計制造過程中，應(yīng)該秉持三項原則。首先，工藝性原則。壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍，所處環(huán)境和條件比較多元化，要求根據(jù)實際情況，從壓力、溫度、生產(chǎn)等方面進行綜合思考，滿足各個工藝生產(chǎn)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(yīng)用安全的基礎(chǔ)上，將其功能充分發(fā)揮，需要保證設(shè)計的精簡性，減少維護難度，降低設(shè)計成本投放。最后，安全性原則。壓力容器一般需要在特性環(huán)境下應(yīng)用，自身存在一定風(fēng)險性，假設(shè)設(shè)計不合理導(dǎo)致問題出現(xiàn)，將會引發(fā)安全問題。因此，在壓力容器設(shè)計制造中，需要綜合思考壓力容器安全性，提升其安全系數(shù)，延長壓力容器應(yīng)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(shè)計、選材不合理。壓力容器在選材設(shè)計上的缺陷，極易造成原料與容器在生產(chǎn)（存儲）過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容器內(nèi)壁損傷，最終導(dǎo)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(shù)參數(shù)設(shè)計缺陷或焊接操作人員資質(zhì)欠缺，易造成容器焊接尺寸不規(guī)范，焊縫質(zhì)量不過關(guān)。（3）腐蝕問題。腐蝕介質(zhì)的輸送、儲存，化學(xué)反應(yīng)過程的特殊性，對壓力容器會產(chǎn)生不同形式的腐蝕（物理、化學(xué)、電學(xué)等）破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成設(shè)備損耗故障。（4）壓力容器在生產(chǎn)、運輸、安裝、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，相關(guān)人員操作不當(dāng)。如灌裝壓縮氣體時輸注開口的操作外力長期不符合標(biāo)準(zhǔn)，容易使得壓力容器由于應(yīng)力不均衡產(chǎn)生疲勞導(dǎo)致容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，引發(fā)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(shè)計監(jiān)造

3.1.1科學(xué)選材方法

化工壓力容器設(shè)計中，應(yīng)加強對選材的重視力度，確保選材的科學(xué)性、合理性與經(jīng)濟性，保證壓力容器使用安全。在進行選材的時候，應(yīng)做到以下幾點：首先，按照化工壓力容器的結(jié)構(gòu)特點、強度要求等方面的因素，對所需材料的厚度進行準(zhǔn)確評估，既要避免由于材料厚度較大而導(dǎo)致化工壓力容器增加的問題，也要預(yù)防由于材料厚度較小而導(dǎo)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(yīng)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(zhǔn)確評估、科學(xué)比較，在充分考慮化工壓力容器設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，選出最適合的材料類型。最后，充分考慮經(jīng)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(guī)范

在壓力容器的設(shè)計過程中，熱處理環(huán)節(jié)的設(shè)計還存在很多的問題和缺陷。設(shè)計人員要進行比較規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，通過不斷優(yōu)化設(shè)計方案，更加規(guī)范設(shè)計壓力容器熱處理，主要通過程序化和系統(tǒng)化兩個方向入手。程序化是在設(shè)計圖紙中明確壓力容器熱處理的具體工序和內(nèi)容，從而保證熱處理的質(zhì)量。系統(tǒng)性主要是通過全面的分析壓力容器質(zhì)量的各類影響因素，綜合考慮熱處理設(shè)計的相關(guān)部位，保證壓力容器質(zhì)量達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3準(zhǔn)確計算法蘭數(shù)值

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

3.2加強焊接質(zhì)量控制

（1）焊接工藝的控制。在壓力容器的制造過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照其設(shè)計圖紙進行監(jiān)造。在壓力容器的焊接過程中，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)的預(yù)焊工作（如殼體進行焊前預(yù)熱、焊條烘干及保溫），制定焊接曲線。在焊接的過程中要嚴(yán)格按照焊接工藝評定卡和焊接工藝文件要求執(zhí)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(guān)鍵。因為在一些特殊構(gòu)造的壓力容器，在焊接的過程中內(nèi)部可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力，一旦殘余應(yīng)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(shè)備內(nèi)部殘余應(yīng)力，確保壓力容器內(nèi)應(yīng)力在可控范圍內(nèi)。（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(huán)焊縫）質(zhì)量進行無損探傷檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)在達到國標(biāo)前提下滿足施工圖技術(shù)設(shè)計要求。焊接需要有焊接資質(zhì)有經(jīng)驗的操作人員施焊，焊接工程師及相關(guān)人員對結(jié)構(gòu)進行驗收。

3.3確保使用壽命達標(biāo)

保證壓力容器應(yīng)用期限，是對其設(shè)計重點思考的內(nèi)容。首先，設(shè)計工作人員應(yīng)該提升對壓力容器應(yīng)用期限的注重力度，明確壽命數(shù)值，在實際生產(chǎn)過程中將其當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)，確保壓力容器質(zhì)量和性能合理。其次，在明確壓力容器使用壽命過程中，設(shè)計工作人員不但需要憑借自身工作經(jīng)驗，同時還要綜合思考壓力容器應(yīng)用環(huán)境和材料性能等，并在計算機系統(tǒng)作用下，實現(xiàn)對其應(yīng)用情況的模擬，保證設(shè)計壽命周期的規(guī)范性和科學(xué)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(guān)檢查制度，以便及時發(fā)現(xiàn)容器存在的安全隱患，避免事故發(fā)生。檢查運行中的壓力容器應(yīng)注意：①化工工藝參數(shù)檢查，包括壓力容器的壓力、反應(yīng)溫度、液位、物料流量、介質(zhì)組成是否在規(guī)定范圍內(nèi);②壓力容器所處環(huán)境狀況檢查，基礎(chǔ)、螺栓固定是否符合強制標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)儀器儀表時候處于正常工作狀態(tài)，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(guān)安全控制設(shè)施、保護裝置是否處于正常備用工作態(tài)，安全閥等泄壓設(shè)施是否完好，壓力容器周邊設(shè)施是否按要求擺放;④消防設(shè)施是否根據(jù)石化企業(yè)相關(guān)消防規(guī)范配制，是否處于正常工作狀態(tài)（保質(zhì)期內(nèi)）。若在檢查過程中發(fā)現(xiàn)壓力容器未處于安全工作狀態(tài)，對操作人員和設(shè)備存在安全隱患時，應(yīng)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(fù)生產(chǎn)，避免壓力容器“帶病”工作導(dǎo)致的安全事故。

結(jié)語

總而言之，保證壓力容器設(shè)計制造的合理性，可以有效提升壓力容器制造質(zhì)量和應(yīng)用期限。因此，需要給予高度注重，從各個環(huán)節(jié)入手加以科學(xué)把控，提升設(shè)計水平。

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（作者單位：山東舜業(yè)壓力容器有限公司）