化工壓力容器設(shè)計(jì)中的選材和補(bǔ)強(qiáng)分析

劉慧

摘 要：調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化工壓力容器的設(shè)計(jì)單位與廠家對(duì)壓力容器生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求的理解不一致，導(dǎo)致壓力容器在試運(yùn)行中出現(xiàn)了很多問題。為了保證化學(xué)壓力容器的正常使用，必須采取有效措施提高化學(xué)壓力容器的綜合性能，這就要求合理選擇材料，科學(xué)發(fā)展加固設(shè)計(jì)。本研究主要分析了化工壓力容器選型和加固設(shè)計(jì)中存在的問題。

關(guān)鍵詞：化工壓力容器;選材;補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

一、壓力容器設(shè)計(jì)中選材的重要性

壓力容器的設(shè)計(jì)，除了考慮載荷、時(shí)間和環(huán)境條件外，更重要的是結(jié)構(gòu)和材料的選擇。材料選擇是壓力容器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。材料的性能將決定整個(gè)設(shè)備和整個(gè)安裝的安全性。它是優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近年來，新聞中頻頻出現(xiàn)化工事故，其中很多是由設(shè)計(jì)材料引起的。這不僅給與設(shè)計(jì)師相關(guān)的人員和公司帶來了嚴(yán)重的損失，也給整個(gè)化工行業(yè)帶來了發(fā)展。估計(jì)影響。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)人員責(zé)任重大，不僅要了解各種材料的性能，還要熟悉影響材料的一些重要因素，如設(shè)備的使用時(shí)間、使用環(huán)境以及制造商的一些重要工藝流程等。與上下游各專業(yè)人員密切溝通，確保在安全期內(nèi)設(shè)計(jì)的設(shè)備最大限度的合理化。大部分的材料選擇在當(dāng)前階段的項(xiàng)目依賴于經(jīng)驗(yàn)，但在這個(gè)日益多元化的時(shí)代，客戶所需的設(shè)備功能越來越復(fù)雜，這不僅帶來了更多的困難的選擇材料，整體設(shè)計(jì)也增加了更多的成本。此外，在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)師選擇的材料并不為業(yè)主所知或易于購買。在很多情況下，當(dāng)所有的設(shè)計(jì)圖紙都已完成，但最后不得不重新設(shè)計(jì)時(shí)，也會(huì)影響到整個(gè)設(shè)計(jì)過程。的進(jìn)步。壓力容器從設(shè)計(jì)、選材到制造、檢測都是必不可少的。

二、壓力容器設(shè)計(jì)中選材原則

（一）熟悉項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)定

接到設(shè)計(jì)任務(wù)后，不要急于設(shè)計(jì)。理解整個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)一規(guī)則是關(guān)鍵。業(yè)主往往對(duì)設(shè)備的材料有統(tǒng)一的要求，包括設(shè)備在特殊工藝條件下的工作特性。2016年，作者參加了硫設(shè)備的設(shè)計(jì)也有類似的問題，因?yàn)槿狈贤ㄅc總經(jīng)理下游設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師完成所有設(shè)備的設(shè)計(jì)之后，發(fā)現(xiàn)有差異的統(tǒng)一規(guī)定的材料。盡管設(shè)計(jì)者的材料也符合設(shè)計(jì)任務(wù)，最后，因?yàn)樗麄儾粷M足統(tǒng)一規(guī)定的要求，他們需要重新選擇材料和計(jì)算，設(shè)計(jì)圖紙，這不僅浪費(fèi)人力和物力，而且造成的各種損失，并為后者創(chuàng)造了某種關(guān)系合作的影響。

（二）扎實(shí)基本知識(shí)

有句話說得很好。在一家小型設(shè)計(jì)公司工作三年，在一家大型設(shè)計(jì)院工作還不到半年。除了反思環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)師的影響外，更重要的是對(duì)大型設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)師進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的培訓(xùn)。車站的高度很遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)也一樣。實(shí)踐是真實(shí)的，設(shè)計(jì)是真實(shí)的，知識(shí)是豐富的，設(shè)計(jì)材料的問題自然不是問題。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)材料的性能做了詳細(xì)的描述，但是設(shè)計(jì)者仍然犯了很多簡單的錯(cuò)誤。

三、化工壓力容器設(shè)計(jì)中補(bǔ)強(qiáng)要點(diǎn)

（一）壓力容器補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法

1、 等面積補(bǔ)強(qiáng)法

等面積法是目前應(yīng)用最廣泛、應(yīng)用最廣泛的計(jì)算方法。認(rèn)為套管、噴嘴和焊縫應(yīng)有效地覆蓋套管上開孔所削弱的承載面積。除了要對(duì)超過橫截面積的軸承壓力進(jìn)行補(bǔ)償外。這種通過開口中心截面投影面積來測量鋼筋的方法沒有考慮開口處應(yīng)力集中和開口系數(shù)的影響。因此，當(dāng)開孔直徑與套管直徑之比較小時(shí)，采用等面積加固方法。它可靠、簡單，被設(shè)計(jì)人員廣泛使用。

2、壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法

當(dāng)開孔直徑超過等面積加固方法的適用范圍時(shí)，孔周圍會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，尤其是薄壁容器。壓力區(qū)域法是根據(jù)套管的受壓面積、套管的承載壓力面積、連接管和有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)材料的壓力負(fù)荷來確定的。有效加固范圍為孔邊高應(yīng)力范圍，即考慮套管端部均勻分布時(shí)套管局部周向薄膜應(yīng)力的衰減范圍。該方法適用于細(xì)胞開放率為0.8。目前，GB150-2011《壓力容器》未采用壓力面積法作為開孔加固設(shè)計(jì)的依據(jù)。HG/T20582-2011《鋼鐵化工容器強(qiáng)度計(jì)算》規(guī)范中采用壓力面積法作為大開口鋼筋的計(jì)算方法，但該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目前處于“無監(jiān)督”狀態(tài)。當(dāng)鋼筋計(jì)算超出等面積法計(jì)算范圍時(shí)，應(yīng)采用應(yīng)力分析方法。

3、彈塑性失效補(bǔ)強(qiáng)法

該方法從穩(wěn)定應(yīng)力分類的概念，并使用金屬的延性和變形硬化特性限制峰值應(yīng)力的2次材料的屈服極限，所以沒有大面積塑性流動(dòng)的邊緣開口，開口。薄膜的不連續(xù)應(yīng)力和初始應(yīng)力均小于允許應(yīng)力的3倍，可以計(jì)算出所需的殼體和接頭厚度。要使用這種方法，必須選擇整體加強(qiáng)元件，并充分焊接通過套管。相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸必須嚴(yán)格按照J(rèn)B4732-1995《鋼壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

（二）補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)技術(shù)

在化工壓力容器的設(shè)計(jì)中，采用厚壁接頭、整體鍛件和加強(qiáng)環(huán)技術(shù)。經(jīng)過大量的實(shí)踐，厚壁節(jié)點(diǎn)加固技術(shù)具有最大的優(yōu)點(diǎn)，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，焊縫較少，可取得較好的效果。確保焊接質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的加固效果;整體鍛造加固技術(shù)是指化工壓力容器設(shè)計(jì)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的有效集成，收購和套管，和所有零部件鍛件的徹底轉(zhuǎn)變，同時(shí)使用相應(yīng)的焊接工藝，化工壓力容器和外殼的關(guān)節(jié)連接到對(duì)方。整體鍛造強(qiáng)化技術(shù)可以有效地降低應(yīng)力集中。加固后，材料的抗疲勞性能得到提高。從目前化學(xué)壓力容器的設(shè)計(jì)過程來看，整體鍛壓加固技術(shù)的缺點(diǎn)也很明顯，成本高，使用頻率相對(duì)較小。如果對(duì)化學(xué)壓力容器的加固設(shè)計(jì)要求較高，則采用該方法;強(qiáng)化技術(shù)，化工壓力容器設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度不高，它將被應(yīng)用到這個(gè)技術(shù)，在無限板開設(shè)小洞，焊縫強(qiáng)板材料，提高金屬強(qiáng)度小洞的邊緣，想提高開放此方法可用于孔的影響。

（三）開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)壓力容器的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要特別注意局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，即強(qiáng)環(huán)搭接焊接補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛造補(bǔ)強(qiáng)和后壁連接結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。其中，后壁節(jié)點(diǎn)加固技術(shù)具有保證焊接質(zhì)量、結(jié)構(gòu)簡單、焊縫較少等優(yōu)點(diǎn)，加固效果得到了保證。整體鍛造強(qiáng)化技術(shù)，即對(duì)接，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)和外殼的一部分處理使它一個(gè)完整的鍛造，然后聯(lián)合殼需要通過焊接連接，該方法可以減少應(yīng)力集中，所以材料可能有更高的抗疲勞強(qiáng)度經(jīng)過強(qiáng)化。

此外，在工作溫度較低的低壓容器中，常采用補(bǔ)強(qiáng)環(huán)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，其工作原理是在無限平板上開小孔。將加強(qiáng)板材料焊接到焊接壁上，可提高開口邊緣金屬的強(qiáng)度。通過開孔去除的金屬的質(zhì)量與可補(bǔ)充的金屬量直接相關(guān)。因此，為了使小直徑開孔法更加有效，應(yīng)考慮加強(qiáng)環(huán)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。然而，在環(huán)網(wǎng)加固技術(shù)中仍存在一些問題。例如，加強(qiáng)環(huán)與外殼相互分離，難以成為一個(gè)整體。同時(shí)，加固工作完成后，疲勞抗力降低。

在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)，有必要對(duì)補(bǔ)強(qiáng)環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來說，設(shè)計(jì)人員需要按照加強(qiáng)環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。具體涉及以下三種情況：一是加強(qiáng)環(huán)的厚度不超過套管的厚度;其次，加強(qiáng)環(huán)與套管厚度一致。最終加強(qiáng)環(huán)的厚度超過殼體的厚度。第二種設(shè)計(jì)方法有很大的優(yōu)勢，因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)方法不僅可以更全面的應(yīng)用材料和材料，而且會(huì)大大減少材料的浪費(fèi)。

總之，改革開放以來，中國的石油化工行業(yè)發(fā)展得很好。企業(yè)在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也開始注重科技創(chuàng)新?；毫θ萜鞯馁|(zhì)量和性能及其性能將在一定程度上影響化工行業(yè)。工業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定。合理選用材料，科學(xué)地對(duì)化工壓力容器進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，從而全面提高容器質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，為容器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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