化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析

劉偉 高建

（東營金茂鋁業(yè)高科技有限公司，山東 東營 257000）

引言

壓力容器是應(yīng)用較為廣泛的特種設(shè)備之一，主要在石油、化工以及醫(yī)藥行業(yè)比較常見，且該設(shè)備的管理設(shè)計(jì)與容器的應(yīng)用效率息息相關(guān)，對此需要根據(jù)實(shí)際情況提升不同產(chǎn)品的運(yùn)行質(zhì)量，完善壓力容器的構(gòu)造，減少安全事故的發(fā)生，解決該類容器的性能問題，提高壓力容器設(shè)計(jì)的合理性。

一、壓力容器的概念以及重要性

壓力容器是可以承受一定的壓力的，可以用來裝氣體或者是液體的一種設(shè)備，他承受壓力的等級也是不同的，而里面裝的一些介質(zhì)，有的是含有劇毒的，也有無毒的，壓力容器的類型也是不同的，有非常多的種類。從現(xiàn)在的實(shí)際情況看來，壓力容器的應(yīng)用是十分廣泛的，在一些領(lǐng)域中也有十分重要的作用，它有非常特殊的功能性，使用壓力容器一定要非常的謹(jǐn)慎認(rèn)真，如果稍微出現(xiàn)一點(diǎn)失誤，就可能造成工作人員身體很大的損害，或者是出現(xiàn)一些財(cái)產(chǎn)的損失，這種破壞性是比較強(qiáng)的。所以在設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候，一定要從多方面考慮，要考慮到安全性和可靠性，這樣才能夠有效地保證生命的安全和財(cái)產(chǎn)安全。在進(jìn)行設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候，要有專業(yè)的人員，因?yàn)樯婕皦毫θ萜餍枰軓?qiáng)的專業(yè)性，工作人員要有比較強(qiáng)的專業(yè)知識能力和綜合素養(yǎng)，不管是在選擇材料方面，還是在結(jié)構(gòu)方面，都要進(jìn)行綜合考慮。在安裝壓力容器的時(shí)候，操作人員一定要按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范的安裝與操作，因?yàn)閴毫θ萜鲗τ谡麄€(gè)操作過程來說都是非常重要的，在設(shè)計(jì)過程中一定要進(jìn)行充分的考慮，要提前做好設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，才能較好地減少安全隱患，提高壓力容器的安全性。

二、壓力容器設(shè)計(jì)使用過程中存在的不安全因素

（一）使用壽命過長

隨著壓力容器的使用時(shí)間的不斷延長，其性能會(huì)出現(xiàn)一定程度的衰減，相關(guān)材料的質(zhì)量也會(huì)出現(xiàn)下降。在生產(chǎn)過程中，壓力容器的使用壽命過長，會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)一系列的安全問題。相關(guān)專家學(xué)者研究表明，大量的化工企業(yè)對壓力容器使用壽命都不夠重視。在生產(chǎn)過程中，存在著大量的超壽命運(yùn)行的壓力容器。一部分壓力容器的相關(guān)部件老化極為嚴(yán)重，其在生產(chǎn)過程中存在著大量的安全隱患?；谏鲜鲈?，整個(gè)設(shè)計(jì)工作中要提高整個(gè)設(shè)備的使用壽命，保障壓力容器的安全性。

（二）材料選擇不合理

材料選擇直接對壓力容器的安全以及相關(guān)性能產(chǎn)生影響，因此，壓力容器的材料選擇是極為重要的。在選擇過程中，化工壓力容器設(shè)計(jì)及不安全因素分析需要對多方面因素進(jìn)行考慮，特別是壓力容器的類型以及使用場景。首先，要保證壓力容器的相關(guān)指標(biāo)能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的需要，其次，設(shè)計(jì)工作人員要不斷優(yōu)化完善設(shè)計(jì)方案，降低生產(chǎn)過程中的資源消耗。最后，相關(guān)設(shè)計(jì)必須符合行業(yè)內(nèi)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減少使用過程中的質(zhì)量問題。

（三）對壓力容器中熱處理工藝的忽略

在整個(gè)壓力容器的設(shè)計(jì)制造過程中，要對相關(guān)零件的熱處理進(jìn)行重點(diǎn)研究。通過進(jìn)行熱處理，能夠有效改善相關(guān)材料的性能。據(jù)筆者研究發(fā)現(xiàn)，目前，在壓力容器的熱處理過程中，對接頭以及殼體的熱處理都較為重視，但是，針對壓力容器彎頭的熱處理并不多見，上述舉措能夠大幅度降低熱處理成本，但是，對壓力容器的安全產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。熱處理工藝在制造過程中要求較為嚴(yán)格。只有在標(biāo)準(zhǔn)要求下才能保證效果，在熱處理過程中，也要按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，減少或者消除材料性能變化產(chǎn)生的應(yīng)力，這些材料經(jīng)過預(yù)熱和后處理焊接。

（四）在制造過程中壓力容器就會(huì)出現(xiàn)變形

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在制造過程中，壓力容器需要的工藝較為復(fù)雜，往往涉及多個(gè)制造環(huán)節(jié)，在制造過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對壓力容器的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，正是基于此，如果壓力容器在制造過程中發(fā)生錯(cuò)誤，就會(huì)對壓力容器的質(zhì)量產(chǎn)生極大的負(fù)面影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)變形，特別是在焊接過程中，壓力容器容易出現(xiàn)變形等多種問題，這種變形往往通過肉眼難以發(fā)現(xiàn)，但是，隨著使用時(shí)間的延長，會(huì)帶來一系列的潛在危險(xiǎn)，因此，在壓力容器的焊接過程中，應(yīng)當(dāng)特別注意焊接細(xì)節(jié)，防止其出現(xiàn)泄漏破裂，對壓力容器的安全性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

三、化工壓力容器安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（一）合理科學(xué)的選擇材料

在壓力容器的設(shè)計(jì)中，如果材料選擇的過程中選擇不正確，就會(huì)形成一些安全隱患，所以在設(shè)計(jì)過程中，一定要合理科學(xué)地選擇材料，并且優(yōu)化材料，盡可能地發(fā)揮材料的最大應(yīng)用價(jià)值。在使用之前，要對不同的材料進(jìn)行分析，要了解他們的特點(diǎn)，材料的耐受力強(qiáng)度以及耐腐蝕性都要進(jìn)行全面的了解與分析，從而選出比較優(yōu)質(zhì)的材料，根據(jù)壓力容器具體的需要來選擇材料的厚度，這樣可以提高壓力容器的應(yīng)用效率。

（二）解決熱處理問題

要關(guān)注加熱技術(shù)，也就是所謂的加熱方法，因?yàn)閴毫θ萜鞯奶攸c(diǎn)，所以熱處理在設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，熱處理技術(shù)的加熱方法有很多，目前常見的主要以液體或者氣體燃料作為熱源，主要通過相應(yīng)的介質(zhì)，將構(gòu)建壓力容器的金屬材料或者是復(fù)合以及電熱等直接的加熱方法，還有就是采用液態(tài)鹽或者金屬以及浮材料進(jìn)行加熱和冷卻的過程，通過這些過程的處理，從而讓運(yùn)動(dòng)粒子進(jìn)行間接的加熱，具體的加熱方法和壓力容器的材料關(guān)系材料的纖維組織以及材料的化學(xué)成分發(fā)生變化，從而達(dá)到改變金屬或者是復(fù)合材料的性能。在這個(gè)壓力容器設(shè)計(jì)過程是比較復(fù)雜的，熱處理技術(shù)是眾多設(shè)計(jì)技術(shù)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，其目的就是改善壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問題?，F(xiàn)在有一些壓力容器的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中使用一些可以降低成本的材料，這種設(shè)計(jì)忽略了熱處理問題，雖然也是符合設(shè)計(jì)要求的，但是，卻達(dá)不到很好的效果，如果不經(jīng)過熱處理，就會(huì)發(fā)生一些內(nèi)部脆裂的現(xiàn)象，大大降低了壓力容器的使用效率，壓力容器也不能進(jìn)行安全生產(chǎn)，只有經(jīng)過了熱處理工藝后，鋼板才能更加有可塑性，才能夠保證壓力容器的安全性。

（三）結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，對壓力容器的設(shè)計(jì)目前已經(jīng)基本完善，但是，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在著一定的問題，不利于能耗的降低或者安全性的提高，因此，需要對出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決。在對壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意對應(yīng)力的分配，盡量對應(yīng)力進(jìn)行綜合分配，減少出現(xiàn)應(yīng)力不均勻的情況，若出現(xiàn)相應(yīng)的情況，會(huì)難以尋找最大應(yīng)力點(diǎn)，導(dǎo)致對所使用的材料承受能力的估計(jì)難以進(jìn)行，還會(huì)浪費(fèi)更多的材料，另外，還會(huì)對壓力容器的整體結(jié)構(gòu)出產(chǎn)生一定的影響，不僅安全性能會(huì)受到影響，還會(huì)導(dǎo)致制造成本的增加。所以，要在適當(dāng)?shù)那疤嵯聦毫θ萜鞯膬?nèi)部設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，對其應(yīng)力情況進(jìn)行分析，將其合理控制在所使用材料的范圍內(nèi)，合理地使用相應(yīng)的材料提高經(jīng)濟(jì)效益，并且達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

（四）保證壓力容器的使用期限

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，首先，需要根據(jù)實(shí)際情況對壓力容器進(jìn)行維護(hù)。設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮工作環(huán)境的實(shí)際情況對壓力容器的零配件進(jìn)行加固，選用高質(zhì)量的材料提升壓力容器的可靠性。其次，在對材料進(jìn)行全面檢查的條件下，測量壓力容器內(nèi)外部的壓降以及耐腐蝕性，計(jì)算整個(gè)壓力容器設(shè)備的使用期限。為了提升測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，設(shè)計(jì)時(shí)，需要以最不利環(huán)境參數(shù)進(jìn)行建模，從而對整體環(huán)境參數(shù)進(jìn)行逐一調(diào)整。除此之外，設(shè)計(jì)人員還需要考慮用戶在實(shí)際應(yīng)用過程中的人為操作失誤，改善壓力容器的使用條件，做好承重組件以及壁厚參數(shù)計(jì)算，并制定壓力容器應(yīng)用使用政策。

結(jié)束語

在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，壓力容器發(fā)揮著重要的作用，在當(dāng)前對其安全運(yùn)行產(chǎn)生影響的因素有許多。因此，在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，應(yīng)考慮壓力容器的安全性能。通過設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，可以提高壓力容器的安全性，促進(jìn)化工企業(yè)的發(fā)展。