鋼制低溫壓力容器的安全與改進研究

李凱

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，提高對資源的運用、確保生產(chǎn)方式的安全可靠性，已經(jīng)成為我國進行經(jīng)濟發(fā)展的重要目標。目前，在部分企業(yè)生產(chǎn)中，會涉及到低溫壓力容器的使用，如何確保這些壓力容器的安全可靠性能，提高對設備的利用效率，是目前進行研究的重點。本文針對低溫壓力容器的安全檢查項目以及改進方法等內(nèi)容進行了分析，希望能夠為相關(guān)行業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼制；低溫；壓力容器；安全；改進

隨著節(jié)能減排理念的推廣和科學技術(shù)的進步，鋼制低溫壓力容器的使用逐漸廣泛，特別是在化工、能源、制造以及部分輕工行業(yè)中的應用。由于壓力容器大多在高溫、高壓、低溫等環(huán)境條件下運行，使用的大多為易燃易爆等原材料，甚至具有明顯的腐蝕性，如果在使用過程中發(fā)生了安全事故，就會嚴重威脅企業(yè)和人員的安全。

一、鋼制低溫壓力容器定期安全檢查的項目

通常情況下，在對低溫壓力容器進行安全檢查的時候，需要按照規(guī)定的項目進行檢查，檢查內(nèi)容主要包含以下幾方面內(nèi)容：1、對低溫壓力容器的安全運行、管理體系進行全面的檢查，嚴格檢查安全操作規(guī)程的執(zhí)行狀況；2、對低溫壓力容器的外表以及結(jié)構(gòu)狀況進行安全檢查，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題；4、檢查低溫壓力容器的相關(guān)附件是否齊全，設備的接口處是否存在泄露問題；5、在低溫壓力容器結(jié)構(gòu)中，要認真對支架和基礎設施的使用狀態(tài)進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的下沉以及開裂等問題，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。

二、鋼制低溫壓力容器安全與改進研究的理論基礎

1、模態(tài)分析理論：振動模態(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)固有振動特性的一種技術(shù)手段。模態(tài)分析的最終目標就是識別出結(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)動力安全設計中的重要參數(shù)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)振動特性分析、動力性能設計等問題研究的重要手段。2、反應譜理論：反應譜分為加速度反應譜、速度反應譜和位移反應譜三種形式。譜分析一般分為單點譜分析和多點譜分析兩種形式。反應譜理論的基本分析步驟是：根據(jù)地震記錄統(tǒng)計獲得應用于抗震設計的地震反應譜；對結(jié)構(gòu)振型進行分解，求得各振型的最大反應值；采用適當?shù)姆椒▽⒏髡裥头磻到Y(jié)合起來求得結(jié)構(gòu)的最大反應值。

三、影響鋼制低溫壓力容器安全與改進研究的因素

（一）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，還可能會涉及到周邊的消防、通風、安全出口等環(huán)境因素。在分析環(huán)境因素對壓力容器安全與改進方面的影響時，可以采用模糊理論方法，借助模糊數(shù)學實現(xiàn)對環(huán)境因素影響程度的定量評價，為低溫壓力容器可靠性的程度進行量化研究提供基礎。

（二）人為因素

在進行低溫壓力容器的設計、制造、檢驗、使用、維保等方面的工作時，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的很重要因素。在對人為因素進行分析的時候，可以借助認知的基礎條件，結(jié)合人員可靠性分析方法，對影響人員的人機交互界面質(zhì)量、人為差錯的訓練水平等內(nèi)容進行研究，還可以對人為差錯辨識、規(guī)避差錯的措施等進行深入的分析。為進行低溫壓力容器安全和改進創(chuàng)造更好的條件。

四、鋼制低溫壓力容器結(jié)構(gòu)改進的研究

（一）內(nèi)罐封頭壁厚調(diào)整

總體薄膜應力對壓力容器的整體結(jié)構(gòu)影響在所有應力類型是最大的，這是由它本身無自限性和分布的全局性決定的。由薄膜應力的分類特性知道，想要降低膜應力水平只有增加結(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)外筒間的復合材料支撐承受的彎曲作用降低，這對內(nèi)外筒與復合材料支撐連接區(qū)域的局部應力水平的改善有明顯作用，外筒體高應力水平的明顯下降也是得益于這一改變。

（二）內(nèi)罐筒體與封頭壁厚調(diào)整

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

（三）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，采用復合材料支撐與內(nèi)外筒體固連的連接方式，會導致復合材料支撐發(fā)生傾倒趨勢，使其和內(nèi)外筒體固連位置被帶動發(fā)生局部高彎曲。改變復合材料支撐與筒體的連接方式，使復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距離的軸向?qū)Р郏瑑?nèi)筒體的總體應力和膜應力水平以及整體應力水平有所下降，能提高結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。

五、結(jié)語

自從在生產(chǎn)生活中使用低溫壓力容器以來，經(jīng)常會出現(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。本文通過結(jié)合影響低溫壓力容器安全和改進的因素，提出了優(yōu)化改進研究的方案，這對推動低溫壓力容器結(jié)構(gòu)改進和安全發(fā)展具有重要意義，只有不斷的創(chuàng)新，才能實現(xiàn)鋼制低溫壓力容器的更好發(fā)展。

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