文/李軍，沈陽(yáng)東方鈦業(yè)股份有限公司

鋼制低溫壓力容器的安全與改進(jìn)研究

文/李軍，沈陽(yáng)東方鈦業(yè)股份有限公司

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，安全生產(chǎn)、節(jié)能生產(chǎn)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的常規(guī)目標(biāo)。尤其在部分工業(yè)生產(chǎn)中，往往會(huì)用到低溫壓力容器的使用，這些容器由于使用條件要求和限制較多，要確保其安全可靠運(yùn)行、提高設(shè)備利用效率等都成為當(dāng)前工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)。本文重點(diǎn)就工業(yè)生產(chǎn)中低溫壓力容器的安全使用、檢查及設(shè)備的改進(jìn)等重點(diǎn)分析，以期為同行業(yè)發(fā)展提供有益參考。

鋼制；低溫；壓力容器；安全；改進(jìn)

伴隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸提升，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)能減排已經(jīng)成為一個(gè)企業(yè)優(yōu)良的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。在這種理念的推廣和影響下，鋼制低溫壓力容器成為工業(yè)生產(chǎn)中使用非常普遍的一類設(shè)備，尤其在化工、能源和部分制造業(yè)當(dāng)中應(yīng)用較多。鋼制容器盡管有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于適應(yīng)環(huán)境往往是高溫、高壓、易腐蝕等，較容易引發(fā)一些安全生產(chǎn)事故，因此其檢查與維護(hù)相當(dāng)重要。

1 鋼制低溫壓力容器定期安全檢查的項(xiàng)目

通常情況下，在對(duì)低溫壓力容器進(jìn)行安全檢查的時(shí)候，需要按照規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容主要包含以下幾方面內(nèi)容：1、對(duì)低溫壓力容器的安全運(yùn)行、管理體系進(jìn)行全面的檢查，嚴(yán)格檢查安全操作規(guī)程的執(zhí)行狀況；2、對(duì)低溫壓力容器的外表以及結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行安全檢查，確保壓力容器周身不存在變形或者破裂、泄露等問(wèn)題；3、觀察低溫壓力容器真空夾層部位是否存在潮濕以及損壞等問(wèn)題；4、檢查低溫壓力容器的相關(guān)附件是否齊全，設(shè)備的接口處是否存在泄露問(wèn)題；5、在低溫壓力容器結(jié)構(gòu)中，要認(rèn)真對(duì)支架和基礎(chǔ)設(shè)施的使用狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的下沉以及開(kāi)裂等問(wèn)題，檢查固定螺栓是否出現(xiàn)了損壞的現(xiàn)象；6、壓力容器內(nèi)部筒體的接管與真空夾層相連接的地方是否出現(xiàn)了焊接裂縫等。

2 鋼制低溫壓力容器安全與改進(jìn)研究的理論基礎(chǔ)

2.1 模態(tài)分析理論

振動(dòng)模態(tài)具體彈性結(jié)構(gòu)所固有的、整體的特性，其僅僅與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布和剛度分布有關(guān)。模態(tài)分析是用于確定結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)特性的一種技術(shù)手段。模態(tài)分析的最終目標(biāo)就是識(shí)別出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，包括確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型等，它們是結(jié)構(gòu)動(dòng)力安全設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性分析、動(dòng)力性能設(shè)計(jì)等問(wèn)題研究的重要手段。

2.2 反應(yīng)譜理論

反應(yīng)譜分為加速度反應(yīng)譜、速度反應(yīng)譜和位移反應(yīng)譜三種形式。譜分析一般分為單點(diǎn)譜分析和多點(diǎn)譜分析兩種形式。反應(yīng)譜理論的基本分析步驟是：根據(jù)地震記錄統(tǒng)計(jì)獲得應(yīng)用于抗震設(shè)計(jì)的地震反應(yīng)譜；對(duì)結(jié)構(gòu)振型進(jìn)行分解，求得各振型的最大反應(yīng)值；采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒏髡裥头磻?yīng)值結(jié)合起來(lái)求得結(jié)構(gòu)的最大反應(yīng)值。

3 影響鋼制低溫壓力容器安全與改進(jìn)研究的因素

3.1 環(huán)境因素

影響壓力容器的環(huán)境因素主要包括低溫壓力容器所處的區(qū)域以及容器周邊的環(huán)境，除此以外，還可能會(huì)涉及到周邊的消防、通風(fēng)、安全出口等環(huán)境因素。在分析環(huán)境因素對(duì)壓力容器安全與改進(jìn)方面的影響時(shí)，可以采用模糊理論方法，借助模糊數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境因素影響程度的定量評(píng)價(jià)，為低溫壓力容器可靠性的程度進(jìn)行量化研究提供基礎(chǔ)。

3.2 人為因素

在進(jìn)行低溫壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用、維保等方面的工作時(shí)，都需要有人員參與才能順暢的完成工作，因此，人為因素也是影響低溫壓力容器安全以及改進(jìn)的很重要因素。在對(duì)人為因素進(jìn)行分析的時(shí)候，可以借助認(rèn)知的基礎(chǔ)條件，結(jié)合人員可靠性分析方法，對(duì)影響人員的人機(jī)交互界面質(zhì)量、人為差錯(cuò)的訓(xùn)練水平等內(nèi)容進(jìn)行研究，還可以對(duì)人為差錯(cuò)辨識(shí)、規(guī)避差錯(cuò)的措施等進(jìn)行深入的分析。為進(jìn)行低溫壓力容器安全和改進(jìn)創(chuàng)造更好的條件。

4 鋼制低溫壓力容器結(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究

4.1 內(nèi)罐封頭壁厚調(diào)整

總體薄膜應(yīng)力對(duì)壓力容器的整體結(jié)構(gòu)影響在所有應(yīng)力類型是最大的，這是由它本身無(wú)自限性和分布的全局性決定的。由薄膜應(yīng)力的分類特性知道，想要降低膜應(yīng)力水平只有增加結(jié)構(gòu)厚度。封頭厚度增加之后，內(nèi)筒結(jié)構(gòu)受封頭剛度的影響，降低了內(nèi)外筒體受載作用后軸向的變形差，因此內(nèi)外筒間的復(fù)合材料支撐承受的彎曲作用降低，這對(duì)內(nèi)外筒與復(fù)合材料支撐連接區(qū)域的局部應(yīng)力水平的改善有明顯作用，外筒體高應(yīng)力水平的明顯下降也是得益于這一改變。

4.2 內(nèi)罐筒體與封頭壁厚調(diào)整

內(nèi)筒體封頭的厚度增加，對(duì)內(nèi)筒體薄膜應(yīng)力分布有所改善，結(jié)構(gòu)膜應(yīng)力水平也均有所下降。外筒體上的膜應(yīng)力最大值略有增加，出現(xiàn)在內(nèi)外筒支撐的連接處，撇開(kāi)應(yīng)力集中區(qū)域之外，整體的應(yīng)力分布趨向于均勻且下降。

4.3 內(nèi)外筒支撐連接方式調(diào)整

內(nèi)外筒體在外載荷作用下軸向變形差別較大，采用復(fù)合材料支撐與內(nèi)外筒體固連的連接方式，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料支撐發(fā)生傾倒趨勢(shì)，使其和內(nèi)外筒體固連位置被帶動(dòng)發(fā)生局部高彎曲。改變復(fù)合材料支撐與筒體的連接方式，使復(fù)合材料支撐與外筒體的連接方式為固定連接，與內(nèi)筒體的連接方式為釋放軸向位移，內(nèi)筒體在軸向方向有一定可滑動(dòng)距離的軸向?qū)Р?，?nèi)筒體的總體應(yīng)力和膜應(yīng)力水平以及整體應(yīng)力水平有所下降，能提高結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

自從在生產(chǎn)生活中使用低溫壓力容器以來(lái)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)安全事故，因此，低溫壓力容器的安全使用逐漸成為人們關(guān)注和研究的重點(diǎn)。本文通過(guò)結(jié)合影響低溫壓力容器安全和改進(jìn)的因素，提出了優(yōu)化改進(jìn)研究的方案，這對(duì)推動(dòng)低溫壓力容器結(jié)構(gòu)改進(jìn)和安全發(fā)展具有重要意義，只有不斷的創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)鋼制低溫壓力容器的更好發(fā)展。

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[3]孔慶偉.鋼制低溫壓力容器檢驗(yàn)及安全評(píng)價(jià)[J].價(jià)值工程，2015，07：257-258.