化工壓力容器設計不安全因素分析

周建華

（江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司，江蘇 南京 211100）

1 化工壓力容器設計不安全因素

鑒于使用的環(huán)境，化工壓力容器的設計要求嚴格選擇材料，包括材料的承壓能力、對溫度的敏感性、材料之間的焊接、加工工藝對材料的影響等。但為了降低生產(chǎn)過程中的成本，生產(chǎn)企業(yè)只考慮材料經(jīng)濟性，忽視壓力容器的質量要求，選擇經(jīng)濟性能高、價格低的材料進行生產(chǎn)，在使用過程中會產(chǎn)生安全隱患。此外，由于使用環(huán)境惡劣，壓力容器易受酸堿腐蝕。劣質材料制造的壓力容器不能滿足使用要求或降低使用壽命。

一般情況下，在熱處理、氣缸和儲氣罐的設計中，成型后合成鋼的厚度會減小。通過對鋼板冷壓成形件的熱處理，提高了材料的原始性能。在壓力容器的設計中，容器壁和封頭的熱處理容易受到重視，而噴嘴的熱處理往往被忽略，導致材料變形，影響使用壽命。在分汽缸設計中，經(jīng)常出現(xiàn)出汽口與進汽口距離設計偏差，導致分汽缸停滯。但儲氣罐的設計并沒有根據(jù)壓力要求進行合理的材料選擇和尺寸設計，從而降低儲氣罐的抗壓性能。

設計過程管理在化工壓力容器的設計管理中，設計者對設計過程管理體系的遵從性缺乏概念，導致該體系被視為裝飾，沒有系統(tǒng)的遵從性，缺乏規(guī)范化的設計思路。此外，設計人員缺乏相關專業(yè)知識和實踐認知，設計水平較低，對設計后安裝、調試和使用過程中存在的問題認識不足，導致壓力容器的設計不符合化工企業(yè)的要求，影響壓力容器的產(chǎn)品質量和使用安全。

2 化工壓力容器的分類與設計要求

在進行化工壓力容器的設計前，需要綜合考慮客戶的需求、制造使用的材料、容器的結構、安全性、使用環(huán)境、容器盛裝的物質等因素，綜合協(xié)調各種因素之間的關系，確保壓力容器滿足化工生產(chǎn)與使用的要求。目前，常用的設計方法包括常規(guī)與分析法兩種。常規(guī)的設計方法是利用彈性設計準則，計算壓力、許用應力、容器尺寸之間的關系是通過殼體薄膜理論或材料力學推導而來的，設計中的關鍵點是設計方法、載荷和許用應力，它屬于經(jīng)驗設計方法，對壓力容器進行結構設計、選材使用、工藝制作等，始終控制局部應力，選用安全系數(shù)高的許用應力，重視彈性失效問題，提高設計的安全性。分析設計方法是基于應力分析數(shù)據(jù)，采用優(yōu)良的選材與工藝標準，秉承塑性失效與彈塑性失效的準則，分類匯總應力并逐一分析計算各應力，針對不同的應力產(chǎn)生與破壞應力的形式，設計不同的元件厚度來應對。避免了應力設計中存在的各種不安全因素，并減少了材料的浪費，通過應力針對性設計，降低材料發(fā)生塑性變形的可能性，提高壓力容器的載荷性能，因此，該技術在化工壓力容器的設計中被廣泛的使用。

分類化工壓力容器是一種密閉裝置，具有較高的承壓能力，可以用來儲存化工產(chǎn)品，主要是液體與氣體的儲存。按承壓力能力劃分壓力容器可分為超高壓型、高壓型、中壓型、低壓型四種；按存儲內(nèi)容物的類別可劃分為無毒型、有毒型、劇毒型等；按容器生產(chǎn)工藝劃分為熱交換型、分離型、貯運型、反應型四種。不同類型與功能的化工壓力容器，設計原理與方法不同，但在使用過程中也會出現(xiàn)各種問題，影響容器的使用，并對化工行業(yè)造成不利的影響，因此，需要重視壓力容器的設計。

3 提升化工壓力容器設計安全性

（1）材料變化與熱處理。壓力容器設計過程需要注意材料的選擇與使用，特別是不同材料的更換與連接問題，不同厚度的鋼板之間相互連接，特別是加厚封頭與殼體之間的連接過程，需要對封頭進行削邊處理，因板材厚度變化會導致焊接口應力增加，降低產(chǎn)品質量，因此，在設計時需要避免設計板材的變化，以得到準確的應力預測值，確定壓力容器的使用品質與時長。對于塑性差、硬度大的鋼板會產(chǎn)生較大的變形、裂痕等，因此，需要通過熱處理來降低變形發(fā)生的可能性，可在冷成型工藝之后增加退火工藝，提升鋼板的塑性與強度。

（2）延長使用年限與重視細節(jié)設計。在進行化工壓力容器設計時，需要設計人員熟悉設計要求與相關的技術標準，通過先進的設計技術與方法，根據(jù)壓力容器的使用目的、腐蝕速率等計算出容器的使用壽命，選用腐蝕速度慢、性能良好的材料，設計時考慮各種使用影響因素，從而在科學的基礎上合理的延長使用時間。細節(jié)設計是設計人員經(jīng)常忽略的問題，如壓力容器的接管、封頭等元件的熱處理問題，需要良好的設計與編排，可提升容器的使用壽命。處理好細節(jié)設計，避免出現(xiàn)壓力容器設計的短板，確保容器的安全性。

（3）提升設計人員設計水平。設計人員的設計水平是整個化工容器的關鍵環(huán)節(jié)，通過加強設計人員的企業(yè)制度的培訓，提升設計人員遵守管理制度的意識。通過聘請專業(yè)技術人員對本企業(yè)的設計人員進行技術培訓，培訓的內(nèi)容應盡可能的全面，包括專業(yè)知識、壓力容器安裝、維修、加工工藝等。

4 結 語

總之，壓力容器是化工行業(yè)必備的設備，需要設計人員嚴格、精心的設計，通過影響設計綜合因素的考慮，來提升化工壓力容器的性能，解決使用過程的問題，提升容器的安全可靠性。