化工壓力容器設(shè)計不安全因素分析

李源槿(中檢評價技術(shù)有限公司，陜西 西安 710065)

0 引言

壓力容器是化工企業(yè)中一種常見的生產(chǎn)器具，壓力容器一般為罐體形狀，密封性較好，能夠存儲液體或者是氣體，由于壓力容器內(nèi)部的壓力較高，因此不合理的使用以及設(shè)計都會帶來一定的安全問題，對壓力容器的設(shè)計水平直接決定了壓力容器的安全性，在化工壓力容器的設(shè)計中，有兩個因素是在設(shè)計中必須要考慮到的，分別是壓力和溫度。壓力容器的設(shè)計與制造有著明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，低壓容器與高壓容器的標(biāo)準(zhǔn)有很大的區(qū)別，同樣反應(yīng)壓力容器與存儲壓力容器的設(shè)計與制造也有很大的差別，因此在壓力容器的設(shè)計中需要考慮到很多因素，才能保證壓力容器的安全性與穩(wěn)定性，從而提升化工生產(chǎn)的安全性。

1 壓力容器設(shè)計的概述

實際上壓力容器的種類有很多，每種壓力容器設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)與要求都存在差異，主要是在安全系數(shù)上存在很大的差異，在設(shè)計的過程中要嚴(yán)格的按照相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)指標(biāo)，一般來說壓力容器的抗拉強度要保持在2.7 左右(在規(guī)則設(shè)計方法下)，另外在實際的設(shè)計工作中還存在分析設(shè)計方法，用該方法設(shè)計的壓力容器的抗拉強度要稍微低一些。[1]在壓力容器生產(chǎn)的過程中需要消耗大量的材料，因此目前出現(xiàn)了綠色化的強有力容器設(shè)計方案，旨在降低壓力容器生產(chǎn)的資源消耗，降低生產(chǎn)的成本，目前隨著材料學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展進步，壓力容器的容量也有很大的進步，同時壓力容器重量得到的降低，在生產(chǎn)過程中消耗的資源也減少了。在壓力容器制造的過程中，焊接工藝的水平，以及對容器焊接點的設(shè)計對壓力容器的性起到了很大的影響，因此在設(shè)計的過程中要注重對材料的選擇，以及對焊接點的設(shè)計，可以有效提升壓力容器的性能，并降低壓力容器生產(chǎn)中的資源消耗。同時在進行設(shè)計時，需要秉承合理化，簡潔化的設(shè)計思路，在保證壓力容器質(zhì)量與性能的基礎(chǔ)上對設(shè)計的方案不斷進行優(yōu)化，提高壓力容器的設(shè)計水平，促進化工行業(yè)的發(fā)展。

2 壓力容器設(shè)計中的不安全因素

2.1 壓力容器使用年限過長

壓力容器會隨著使用年限的增加，性能逐漸的下降，質(zhì)量也會有一定的下降，如果使用的年限過長可能會引發(fā)安全問題，但是在實際的生產(chǎn)中很多化工企業(yè)都忽視了壓力容器的實際使用是壽命，很多已經(jīng)超過設(shè)計年限的壓力容器仍在使用之中，由于壓力容器部分零部件老化比較嚴(yán)重，導(dǎo)致壓力容易出現(xiàn)泄漏或者是其他安全風(fēng)險。因此壓力容器的設(shè)計需要盡量的提高容器的使用壽命，提升壓力容器的安全性。關(guān)于壓力容器的使用壽命問題很多化工企業(yè)都沒有重視起來，另外在壓力容器使用的過程中相關(guān)的維護保養(yǎng)工作也不到位，這在很大程度上加速了壓力容器的老化，化工企業(yè)不重視壓力容器的使用壽命以及維護保養(yǎng)工作的主要原因就是壓力容器的更換以及壓力容器的保養(yǎng)都需要一定的資金投入，這雖然可以在一定程度上為化工企業(yè)節(jié)省資金，但是卻給化工企業(yè)的長遠發(fā)展帶來了不利的影響。

2.2 壓力容器選材不合理

壓力容器的材料直接影響到壓力容器的性能與壓力容器的安全性，同時壓力容器的選材也是進行壓力容器設(shè)計的重要內(nèi)容。壓力容器的選材需要考慮到多方面影響因素，要考慮到壓力容器的使用場景，壓力容器的種類等進行全面的考慮。一方面需要使壓力容器的性能指標(biāo)符合化工企業(yè)的使用需求，另一方面需要通過優(yōu)化設(shè)計的方案，減少壓力容器生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的資源消耗。壓力容器的設(shè)計一定要符合相關(guān)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免在使用的過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2.3 忽視熱處理技術(shù)的實施

在壓力容器設(shè)計的過程中需要考慮到對相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)進行熱處理，熱護理能夠有效的提升材料的性能指標(biāo)，目前在壓力容器的熱處理中，普遍比較重視容器接頭出以及外殼的熱處理，但是鮮有對壓力容器內(nèi)彎曲管道進行熱處理，這可以節(jié)省一定的熱處理的成本，但是卻犧牲了壓力容器的安全性，彎曲管道有過熱處理的壓力容器與彎曲管道沒有經(jīng)過熱處理的壓力容器在安全性上有很大的差異壓力容器的熱處理工藝有著嚴(yán)格的要求，只有按照相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)進行壓力容器的熱處理才能保障熱處理的效果，在進行熱處理時需要先對材料進行預(yù)熱并進行焊接后處理能夠有效的消除由于材料性質(zhì)變化引起的應(yīng)力，壓力容器的彎曲管道是進行熱處理的重點部位，在進行設(shè)計時需要考慮到整體結(jié)構(gòu)的合理性。

2.4 壓力容器制造過程中的變形問題

壓力容器的制造有一定的復(fù)雜性，相關(guān)的工藝環(huán)節(jié)有很多，每一個加工制造的環(huán)節(jié)都會對接下來的制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生質(zhì)量影響，因此如果有一個制造的環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題就會對壓力容器的整體質(zhì)量帶來很大的影響，導(dǎo)致壓力容器的變形問題。在壓力容器的多層筒體進行焊接后然后在進行層板焊接的環(huán)節(jié)就很容易產(chǎn)生壓力容器的變形問題，這種變形一般肉眼難有察覺，但是在后期的使用中會留下安全隱患。因此雜壓力容器制造焊機的過程中需要注重細節(jié)的問題，防止壓力容器出現(xiàn)裂縫，泄露等問題，對壓力容器的安全性能造成影響。

3 壓力容器設(shè)計中提升安全性能的措施

3.1 提高壓力容器設(shè)計的使用年限

針對目前壓力容器使用普遍超期的問題，在進行壓力容器的設(shè)計時需要考慮到壓力容器的整體結(jié)構(gòu)，以及壓力容器的使用場景，通過優(yōu)化設(shè)計的方案，提升壓力容器的使用年限。[2]可以有效的提升壓力容器的經(jīng)濟性，提升使用的安全性。在設(shè)計環(huán)節(jié)中要特別重視提高壓力容器的耐腐蝕性，因為壓力容器的老化以及性能下降，在很大程度上都是由于老化導(dǎo)致的，通過提升壓力容器的耐腐蝕性，能夠有效的增加壓力容器的使用年限。另外，在進行壓力容器的設(shè)計時，設(shè)計人員需要對引起壓力容器的不安全因素進行逐項的分析，保證設(shè)計方案的科學(xué)性，全面性。

3.2 合理選擇壓力容器的材料

壓力容器的材料對壓力容器的安全性有著基礎(chǔ)性的影響，合理的選擇壓力容器的材料是保證壓力容器安全性的關(guān)鍵，同時在進行材料的選擇時，還需要考慮到材料的成本。在進行壓力容器材料選擇時，需要考慮到壓力容器的應(yīng)用場景，以及壓力容器的種類，合理的進行材料的選擇，需要準(zhǔn)備多套的材料方案，通過實驗論證的方式，來確定最終的材料。一般可以選用多層包扎式氨合成塔作為壓力容器的主要材料，氨合成塔的材料性能比較優(yōu)異，同時成本相對低廉，是一種理想的壓力容器材料。在利用氨合成塔作為壓力容器材料時，底部三通需要進行高溫加工，其余結(jié)構(gòu)的材料可在200℃左右進行加工，可以有效的降低加工的難度。

3.3 注重壓力容器的熱處理防止變形

熱處理工藝可以提升壓力容器的穩(wěn)定性與安全性，因此需要將熱處理工藝重視起來。在進行壓力容器的熱處理時不僅需要對接口處以及外殼進行熱處理，還需要對彎曲管道進行熱處理，熱處理的溫度要嚴(yán)格的進行控制，因為在高溫的作用下金屬材料會產(chǎn)生性質(zhì)的變化，不合理的溫度控制會使材料的基礎(chǔ)性能受到影響，導(dǎo)致在材料在焊接后會有較大的應(yīng)力，針對不同材料的熱處理應(yīng)該區(qū)別對待，防止因為熱處理不當(dāng)對壓力容器的整體性能造成影響。另外在壓力容器的加工制作中，要防止因為工藝不當(dāng)導(dǎo)致的變形問題，需要格外重視焊接的工藝水平，在進行焊接后的熱處理時，焊接處很可能出現(xiàn)碳化的現(xiàn)象，對壓力容器的整體穩(wěn)定性造成很大的影響，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與壓力容器的材料有很大的關(guān)系，因此需要重視壓力容器材料的選擇。每個加工環(huán)節(jié)都需要進行嚴(yán)格的控制，防止壓力容器的變形，從而提高壓力容器的穩(wěn)定性與安全性。

4 結(jié)語

壓力容器是化工企業(yè)重要的生產(chǎn)工具，壓力容器的安全性受到很多因素的影響，因此在壓力容易的設(shè)計環(huán)節(jié)中需要重點考慮壓力容器的安全性能，通過對設(shè)計方案的優(yōu)化，提升壓力容器的安全性，促進化工企業(yè)的發(fā)展。