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(shè)計(jì)不安全因素

鑒于使用的環(huán)境，化工壓力容器的設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格選擇材料，包括材料的承壓能力、對(duì)溫度的敏感性、材料之間的焊接、加工工藝對(duì)材料的影響等。但為了降低生產(chǎn)過(guò)程中的成本，生產(chǎn)企業(yè)只考慮材料經(jīng)濟(jì)性，忽視壓力容器的質(zhì)量要求，選擇經(jīng)濟(jì)性能高、價(jià)格低的材料進(jìn)行生產(chǎn)，在使用過(guò)程中會(huì)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(zhì)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(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)中，成型后合成鋼的厚度會(huì)減小。通過(guò)對(duì)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(shè)計(jì)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(dǎo)致材料變形，影響使用壽命。在分汽缸設(shè)計(jì)中，經(jīng)常出現(xiàn)出汽口與進(jìn)汽口距離設(shè)計(jì)偏差，導(dǎo)致分汽缸停滯。但儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)并沒(méi)有根據(jù)壓力要求進(jìn)行合理的材料選擇和尺寸設(shè)計(jì)，從而降低儲(chǔ)氣罐的抗壓性能。

設(shè)計(jì)過(guò)程管理在化工壓力容器的設(shè)計(jì)管理中，設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程管理體系的遵從性缺乏概念，導(dǎo)致該體系被視為裝飾，沒(méi)有系統(tǒng)的遵從性，缺乏規(guī)范化的設(shè)計(jì)思路。此外，設(shè)計(jì)人員缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐認(rèn)知，設(shè)計(jì)水平較低，對(duì)設(shè)計(jì)后安裝、調(diào)試和使用過(guò)程中存在的問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致壓力容器的設(shè)計(jì)不符合化工企業(yè)的要求，影響壓力容器的產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全。

2 化工壓力容器的分類與設(shè)計(jì)要求

在進(jìn)行化工壓力容器的設(shè)計(jì)前，需要綜合考慮客戶的需求、制造使用的材料、容器的結(jié)構(gòu)、安全性、使用環(huán)境、容器盛裝的物質(zhì)等因素，綜合協(xié)調(diào)各種因素之間的關(guān)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(shè)計(jì)方法包括常規(guī)與分析法兩種。常規(guī)的設(shè)計(jì)方法是利用彈性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，計(jì)算壓力、許用應(yīng)力、容器尺寸之間的關(guān)系是通過(guò)殼體薄膜理論或材料力學(xué)推導(dǎo)而來(lái)的，設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法、載荷和許用應(yīng)力，它屬于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)壓力容器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材使用、工藝制作等，始終控制局部應(yīng)力，選用安全系數(shù)高的許用應(yīng)力，重視彈性失效問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)的安全性。分析設(shè)計(jì)方法是基于應(yīng)力分析數(shù)據(jù)，采用優(yōu)良的選材與工藝標(biāo)準(zhǔn)，秉承塑性失效與彈塑性失效的準(zhǔn)則，分類匯總應(yīng)力并逐一分析計(jì)算各應(yīng)力，針對(duì)不同的應(yīng)力產(chǎn)生與破壞應(yīng)力的形式，設(shè)計(jì)不同的元件厚度來(lái)應(yīng)對(duì)。避免了應(yīng)力設(shè)計(jì)中存在的各種不安全因素，并減少了材料的浪費(fèi)，通過(guò)應(yīng)力針對(duì)性設(shè)計(jì)，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(shù)在化工壓力容器的設(shè)計(jì)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(lái)儲(chǔ)存化工產(chǎn)品，主要是液體與氣體的儲(chǔ)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(chǔ)內(nèi)容物的類別可劃分為無(wú)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(yùn)型、反應(yīng)型四種。不同類型與功能的化工壓力容器，設(shè)計(jì)原理與方法不同，但在使用過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，影響容器的使用，并對(duì)化工行業(yè)造成不利的影響，因此，需要重視壓力容器的設(shè)計(jì)。

3 提升化工壓力容器設(shè)計(jì)安全性

（1）材料變化與熱處理。壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(guò)程，需要對(duì)封頭進(jìn)行削邊處理，因板材厚度變化會(huì)導(dǎo)致焊接口應(yīng)力增加，降低產(chǎn)品質(zhì)量，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要避免設(shè)計(jì)板材的變化，以得到準(zhǔn)確的應(yīng)力預(yù)測(cè)值，確定壓力容器的使用品質(zhì)與時(shí)長(zhǎng)。對(duì)于塑性差、硬度大的鋼板會(huì)產(chǎn)生較大的變形、裂痕等，因此，需要通過(guò)熱處理來(lái)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(qiáng)度。

（2）延長(zhǎng)使用年限與重視細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行化工壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員熟悉設(shè)計(jì)要求與相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)與方法，根據(jù)壓力容器的使用目的、腐蝕速率等計(jì)算出容器的使用壽命，選用腐蝕速度慢、性能良好的材料，設(shè)計(jì)時(shí)考慮各種使用影響因素，從而在科學(xué)的基礎(chǔ)上合理的延長(zhǎng)使用時(shí)間。細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽略的問(wèn)題，如壓力容器的接管、封頭等元件的熱處理問(wèn)題，需要良好的設(shè)計(jì)與編排，可提升容器的使用壽命。處理好細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)壓力容器設(shè)計(jì)的短板，確保容器的安全性。

（3）提升設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平。設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平是整個(gè)化工容器的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的企業(yè)制度的培訓(xùn)，提升設(shè)計(jì)人員遵守管理制度的意識(shí)。通過(guò)聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)本企業(yè)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)盡可能的全面，包括專業(yè)知識(shí)、壓力容器安裝、維修、加工工藝等。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，壓力容器是化工行業(yè)必備的設(shè)備，需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格、精心的設(shè)計(jì)，通過(guò)影響設(shè)計(jì)綜合因素的考慮，來(lái)提升化工壓力容器的性能，解決使用過(guò)程的問(wèn)題，提升容器的安全可靠性。