淺析壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計(jì)

裘星

摘要：壓力容器在醫(yī)藥、化工、食品等工業(yè)中廣泛使用，其作為工藝復(fù)雜的承壓設(shè)備，制造技術(shù)要求較高，如何進(jìn)一步優(yōu)化壓力容器的設(shè)計(jì)和制造向來(lái)受到行業(yè)的重視?；诖?，本文將簡(jiǎn)單分析壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計(jì)路徑，并深入探討壓力容器的設(shè)計(jì)制造要點(diǎn)，希望對(duì)今后的工作和學(xué)習(xí)有所裨益。

關(guān)鍵詞：壓力容器;塔器設(shè)備;設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)等方面的不斷發(fā)展，我國(guó)石油、化工等行業(yè)迎來(lái)了飛速發(fā)展時(shí)期，就在其經(jīng)營(yíng)規(guī)模以及數(shù)量持續(xù)增加的現(xiàn)狀下，更加對(duì)壓力容器提出了極高關(guān)注。為了能夠提高壓力容器使用質(zhì)量，充分發(fā)揮其性能，壓力容器的設(shè)計(jì)制造的要求需要與設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)深入結(jié)合，生產(chǎn)制造過(guò)程可能出現(xiàn)的問(wèn)題也需要得到重視。化工設(shè)備中塔器屬于重要的設(shè)備組成單元，直接影響化工生產(chǎn)，因此必須嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行塔器裙座、主體、制造的設(shè)計(jì)，塔器正常工作可能因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題而受到的影響也需要得到重視。

1.壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計(jì)路徑

1.1基本分析

在我國(guó)各行業(yè)中，壓力容器的應(yīng)用極為廣泛，如壓力容器存在質(zhì)量問(wèn)題，生產(chǎn)事故的發(fā)生幾率將大幅提升，直接威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，壓力容器制造必須重點(diǎn)關(guān)注壓力容器的質(zhì)量控制和把關(guān)，設(shè)計(jì)、加工、焊接、檢驗(yàn)等壓力容器的制造環(huán)節(jié)均需要引起重視。只有各工藝相互聯(lián)系、相互配合，每一部分工藝均高質(zhì)量完成，整合特種設(shè)備制造質(zhì)量方可得到保障。生產(chǎn)和制造壓力容器需遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因需要基于國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性開(kāi)展設(shè)計(jì)和選材。對(duì)于本文研究的廣泛用于化工設(shè)備中的塔器設(shè)備來(lái)說(shuō)，具體設(shè)計(jì)需結(jié)合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)等規(guī)定，并優(yōu)化開(kāi)展檢測(cè)要求、連接結(jié)構(gòu)、沖壓試驗(yàn)、設(shè)計(jì)選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、設(shè)計(jì)選材、設(shè)計(jì)劃類等多方面設(shè)計(jì)。壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計(jì)涉及的標(biāo)準(zhǔn)主要包括《壓力容器》（GB150-2011）、《塔式容器》（NB/T47041-2014）、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR0004-2009）。在無(wú)損檢測(cè)環(huán)節(jié)，需采用MT和RT檢測(cè)方法檢測(cè)A、B、D類焊接接頭，對(duì)應(yīng)的合格級(jí)別可基于一定標(biāo)準(zhǔn)獲得[1]。

1.2塔器設(shè)計(jì)

需基于《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》進(jìn)行壓力容器塔器設(shè)備的劃類與選材，按照介質(zhì)分組的過(guò)程需結(jié)合壓力容器類別，以此合理劃分壓力容器塔器設(shè)備。需基于《壓力容器》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選材，如氮?dú)饨橘|(zhì)、鍛件、無(wú)縫鋼管、緊固件可分別選擇Q345R、16Mnlll、Q345D、35CrMoA，需基于標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制各部分的化學(xué)成分?？苫赒345R選定塔器的客體和裙座，作為受到受力影響的非受壓組件，同樣需要遵循相關(guān)規(guī)定要求。在針對(duì)性的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程中，壓力容器塔器的穩(wěn)定性校核需基于SW6開(kāi)展，如校核確定的強(qiáng)度為滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，必須重新開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，隨后再次進(jìn)行校核，直至全部設(shè)計(jì)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保證塔器強(qiáng)度、應(yīng)力滿足使用需要。在開(kāi)展壓力容器塔器設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水壓試驗(yàn)的開(kāi)展極為關(guān)鍵，液柱靜壓力的計(jì)算需基于水壓試驗(yàn)完成，容器的密封性能需在殼體宏觀強(qiáng)度和致密性校核的同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。

在裙座的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需綜合分析圓筒形和圓錐形兩種裙座?？苫谌N情況選用圓錐形裙座，第一種為存在偏大的D/H值，此時(shí)裙座殼體截面對(duì)慣性矩的需求較大。第二種為存在較小的設(shè)備基礎(chǔ)面壓應(yīng)力需求，此時(shí)設(shè)備存在較大的載荷。第三種為存在無(wú)法滿足要求的地腳螺栓間距，裙座底面需采用圓錐形以加大裙座底面。除上述三種情況外，可一律采用圓筒形。以基于圓筒形裙座的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計(jì)為例，在封頭與筒體連接設(shè)計(jì)時(shí)，筒體與封頭的連接結(jié)構(gòu)可適當(dāng)采用堆焊設(shè)計(jì)，但這種設(shè)計(jì)對(duì)無(wú)損檢測(cè)和制造過(guò)程帶來(lái)的麻煩必須得到重視。具體設(shè)計(jì)需規(guī)避筒體削邊，否則筒體薄弱將導(dǎo)致強(qiáng)度無(wú)法滿足規(guī)范和使用需要。因此削邊必須結(jié)合延長(zhǎng)筒體的方式，以此同時(shí)滿足強(qiáng)度和壁厚要求。此外，為避免筒體強(qiáng)度受到影響，在削邊時(shí)需要主要削封頭邊。設(shè)計(jì)還需要考慮無(wú)損檢測(cè)要求，如需要采用全面的射線檢測(cè)壓力容器塔器設(shè)備A類和B類焊接接頭，二級(jí)合格鑒定結(jié)果的出具需以不低于AB級(jí)的探傷質(zhì)量為依據(jù)，同時(shí)需通過(guò)磁粉檢測(cè)D類焊接接頭，一級(jí)合格鑒定結(jié)果的出具需以《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第4部分》（JB/T4730.4-2005）為依據(jù)。需采用相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行其他部位組件和配件檢測(cè)，以此得出相應(yīng)檢測(cè)結(jié)果。此外，為保證設(shè)備使用安全，還需要關(guān)注外形尺寸允許偏差，設(shè)備的外形尺寸需存在允許范圍內(nèi)的偏差，如嚴(yán)格控制長(zhǎng)圓筒段內(nèi)的偏差、塔體安裝垂度偏差、筒體總直線度偏差，即可更好保證壓力容器塔器設(shè)備在生產(chǎn)中的安全使用[2]。

2.壓力容器的設(shè)計(jì)制造要點(diǎn)

在壓力容器的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，需關(guān)注石油化工介質(zhì)材料特點(diǎn)，如含有許多氣體和有毒物質(zhì)，或具備較為強(qiáng)力的腐蝕性，存在爆炸可能性和可燃性的介質(zhì)也大量存在，因此安全可靠的壓力容器設(shè)計(jì)也需要引起重視。在壓力容器的設(shè)計(jì)制造實(shí)踐中，介質(zhì)的腐蝕等特性需得到充分考慮，以此開(kāi)展安全性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)需以壓力容器在使用壽命內(nèi)的完全為依據(jù)，并同時(shí)關(guān)注承受的物質(zhì)的腐蝕性，壓力容器使用壽命受到的這種腐蝕性影響需得到深入分析，設(shè)計(jì)中需結(jié)合具體影響預(yù)留腐蝕量。具體設(shè)計(jì)需優(yōu)選抗腐蝕材料，并將防腐措施作為壓力容器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，為最大化壓力容器經(jīng)濟(jì)價(jià)值發(fā)揮，在保證設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足使用和規(guī)范需要的同時(shí)，需采用簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)并優(yōu)化材料，以此降低其成本。此外，壓力容積的疲勞近年來(lái)也開(kāi)始受到重視，因此壓力容器的設(shè)計(jì)制造還需要關(guān)注疲勞設(shè)計(jì)，以此應(yīng)對(duì)疲勞問(wèn)題，更好保證壓力容器使用安全。

3.結(jié)論

綜上所述，壓力容器塔器設(shè)備的設(shè)計(jì)需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)、壓力容器安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計(jì)路徑。為更好優(yōu)化壓力容器塔器設(shè)備設(shè)計(jì)，各類新型材料、新型計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的深入應(yīng)用必須得到重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳夢(mèng)詩(shī).淺談金屬壓力容器制造過(guò)程中局部無(wú)損檢測(cè)抽查方案設(shè)計(jì)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020（09）：142-143.

[2]李桓，羅永智，王治剛，王芳鈺.鈦-鋼復(fù)合板制壓力容器設(shè)計(jì)概述[J].化工機(jī)械，2020，47（02）：148-150+168.

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