鋼制低溫壓力容器的安全與改進研究

文/李軍，沈陽東方鈦業股份有限公司

鋼制低溫壓力容器的安全與改進研究

文/李軍，沈陽東方鈦業股份有限公司

隨著經濟社會的快速發展，安全生產、節能生產已經成為工業生產和經濟運行的常規目標。尤其在部分工業生產中，往往會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行、提高設備利用效率等都成為當前工業經濟發展的重點。本文重點就工業生產中低溫壓力容器的安全使用、檢查及設備的改進等重點分析，以期為同行業發展提供有益參考。

鋼制；低溫；壓力容器；安全；改進

伴隨著人們環保意識的逐漸提升，對于工業生產中的節能減排已經成為一個企業優良的重要評判標準之一。在這種理念的推廣和影響下，鋼制低溫壓力容器成為工業生產中使用非常普遍的一類設備，尤其在化工、能源和部分制造業當中應用較多。鋼制容器盡管有很多優點，但由于適應環境往往是高溫、高壓、易腐蝕等，較容易引發一些安全生產事故，因此其檢查與維護相當重要。

1 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，需要按照規定的項目進行檢查，檢查內容主要包含以下幾方面內容：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程的執行狀況；2、對低溫壓力容器的外表以及結構狀況進行安全檢查，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、在低溫壓力容器結構中，要認真對支架和基礎設施的使用狀態進行檢查，及時發現其中存在的下沉以及開裂等問題，檢查固定螺栓是否出現了損壞的現象；6、壓力容器內部筒體的接管與真空夾層相連接的地方是否出現了焊接裂縫等。

2 鋼制低溫壓力容器安全與改進研究的理論基礎

2.1 模態分析理論

振動模態具體彈性結構所固有的、整體的特性，其僅僅與結構的質量分布和剛度分布有關。模態分析是用于確定結構固有振動特性的一種技術手段。模態分析的最終目標就是識別出結構的模態參數，包括確定結構的固有頻率和振型等，它們是結構動力安全設計中的重要參數。因此，模態分析是結構振動特性分析、動力性能設計等問題研究的重要手段。

2.2 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：根據地震記錄統計獲得應用于抗震設計的地震反應譜；對結構振型進行分解，求得各振型的最大反應值；采用適當的方法將各振型反應值結合起來求得結構的最大反應值。

3 影響鋼制低溫壓力容器安全與改進研究的因素

3.1 環境因素

影響壓力容器的環境因素主要包括低溫壓力容器所處的區域以及容器周邊的環境，除此以外，還可能會涉及到周邊的消防、通風、安全出口等環境因素。在分析環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，借助模糊數學實現對環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。

3.2 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，結合人員可靠性分析方法，對影響人員的人機交互界面質量、人為差錯的訓練水平等內容進行研究，還可以對人為差錯辨識、規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造更好的條件。

4 鋼制低溫壓力容器結構改進的研究

4.1 內罐封頭壁厚調整

總體薄膜應力對壓力容器的整體結構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構厚度。封頭厚度增加之后，內筒結構受封頭剛度的影響，降低了內外筒體受載作用后軸向的變形差，因此內外筒間的復合材料支撐承受的彎曲作用降低，這對內外筒與復合材料支撐連接區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。

4.2 內罐筒體與封頭壁厚調整

內筒體封頭的厚度增加，對內筒體薄膜應力分布有所改善，結構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，出現在內外筒支撐的連接處，撇開應力集中區域之外，整體的應力分布趨向于均勻且下降。

4.3 內外筒支撐連接方式調整

內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外筒體固連的連接方式，會導致復合材料支撐發生傾倒趨勢，使其和內外筒體固連位置被帶動發生局部高彎曲。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，與內筒體的連接方式為釋放軸向位移，內筒體在軸向方向有一定可滑動距離的軸向導槽，內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，能提高結構的安全系數。

5 結語

自從在生產生活中使用低溫壓力容器以來，經常會出現安全事故，因此，低溫壓力容器的安全使用逐漸成為人們關注和研究的重點。本文通過結合影響低溫壓力容器安全和改進的因素，提出了優化改進研究的方案，這對推動低溫壓力容器結構改進和安全發展具有重要意義，只有不斷的創新，才能實現鋼制低溫壓力容器的更好發展。

[1]陳斌.鋼制低溫壓力容器的安全與改進研究[D].華中科技大學，2014.

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