壓力容器塔器設備的設計研究

摘 要：作為工藝復雜的承壓設備，壓力容器的技術含量較高，如何進一步優化壓力容器的設計和制造向來受到業界重視。基于此，本文將簡單分析壓力容器塔器設備的設計路徑，并深入探討壓力容器的設計制造要點，希望研究內容能夠給相關從業人員以啟發。

關鍵詞：壓力容器;塔器設備;設計

對于壓力容器來說，設計制造的要求需要與設計和規范標準深入結合，生產制造過程可能出現的問題也需要得到重視。化工設備中塔器屬于重要的設備組成單元，直接影響化工生產，因此必須嚴格遵循相關標準進行塔器裙座、主體、制造的設計，塔器正常工作可能因結構設計問題而受到的影響也需要得到重視。

1.壓力容器塔器設備的設計路徑

1.1基本分析

在我國各行業中，壓力容器的應用極為廣泛，如壓力容器存在質量問題，生產事故的發生幾率將大幅提升，直接威脅人民群眾的生命財產安全。因此，壓力容器制造必須重點關注壓力容器的質量控制和把關，設計、加工、焊接、檢驗等壓力容器的制造環節均需要引起重視。只有各工藝相互聯系、相互配合，每一部分工藝均高質量完成，整合特種設備制造質量方可得到保障。生產和制造壓力容器需遵循嚴格的標準，因需要基于國家級標準針對性開展設計和選材。對于本文研究的廣泛用于化工設備中的塔器設備來說，具體設計需結合檢測標準、設計規范、設計參數、結構等規定，并優化開展檢測要求、連接結構、沖壓試驗、設計選材、結構設計、強度計算、設計選材、設計劃類等多方面設計。壓力容器塔器設備設計涉及的標準主要包括《壓力容器》（GB150-2011）、《塔式容器》（NB/T47041-2014）、《固定式壓力容器安全技術監察規程》（TSGR0004-2009）。在無損檢測環節，需采用MT和RT檢測方法檢測A、B、D類焊接接頭，對應的合格級別可基于一定標準獲得[1]。

1.2塔器設計

需基于《固定式壓力容器安全技術監察規程》進行壓力容器塔器設備的劃類與選材，按照介質分組的過程需結合壓力容器類別，以此合理劃分壓力容器塔器設備。需基于《壓力容器》的相關規定進行選材，如氮氣介質、鍛件、無縫鋼管、緊固件可分別選擇Q345R、16Mnlll、Q345D、35CrMoA，需基于標準嚴格控制各部分的化學成分。可基于Q345R選定塔器的客體和裙座，作為受到受力影響的非受壓元件，同樣需要遵循相關規定要求。在針對性的強度計算過程中，壓力容器塔器的穩定性校核需基于SW6開展，如校核確定的強度為滿足規范標準要求，必須重新開展優化設計，隨后再次進行校核，直至全部設計滿足標準規范，保證塔器強度、應力滿足使用需要。在開展壓力容器塔器設備的結構設計中，水壓試驗的開展極為關鍵，液柱靜壓力的計算需基于水壓試驗完成，容器的密封性能需在殼體宏觀強度和致密性校核的同時進行檢驗。

在裙座的設計過程中，需綜合分析圓筒形和圓錐形兩種裙座。可基于三種情況選用圓錐形裙座，第一種為存在偏大的D/H值，此時裙座殼體截面對慣性矩的需求較大。第二種為存在較小的設備基礎面壓應力需求，此時設備存在較大的載荷。第三種為存在無法滿足要求的地腳螺栓間距，裙座底面需采用圓錐形以加大裙座底面。除上述三種情況外，可一律采用圓筒形。以基于圓筒形裙座的壓力容器塔器設備設計為例，在封頭與筒體連接設計時，筒體與封頭的連接結構可適當采用堆焊設計，但這種設計對無損檢測和制造過程帶來的麻煩必須得到重視。具體設計需規避筒體削邊，否則筒體薄弱將導致強度無法滿足規范和使用需要。因此削邊必須結合延長筒體的方式，以此同時滿足強度和壁厚要求。此外，為避免筒體強度受到影響，在削邊時需要主要削封頭邊。設計還需要考慮無損檢測要求，如需要采用全面的射線檢測壓力容器塔器設備A類和B類焊接接頭，二級合格鑒定結果的出具需以不低于AB級的探傷質量為依據，同時需通過磁粉檢測D類焊接接頭，一級合格鑒定結果的出具需以《承壓設備無損檢測 第4部分》（JB/T4730.4-2005）為依據。需采用相應的檢測標準進行其他部位組件和配件檢測，以此得出相應檢測結果。此外，為保證設備使用安全，還需要關注外形尺寸允許偏差，設備的外形尺寸需存在允許范圍內的偏差，如嚴格控制長圓筒段內的偏差、塔體安裝垂度偏差、筒體總直線度偏差，即可更好保證壓力容器塔器設備在生產中的安全使用[2]。

2.壓力容器的設計制造要點

在壓力容器的設計制造過程中，需關注石油化工介質材料特點，如含有許多氣體和有毒物質，或具備較為強力的腐蝕性，存在爆炸可能性和可燃性的介質也大量存在，因此安全可靠的壓力容器設計也需要引起重視。在壓力容器的設計制造實踐中，介質的腐蝕等特性需得到充分考慮，以此開展安全性設計，設計需以壓力容器在使用壽命內的完全為依據，并同時關注承受的物質的腐蝕性，壓力容器使用壽命受到的這種腐蝕性影響需得到深入分析，設計中需結合具體影響預留腐蝕量。具體設計需優選抗腐蝕材料，并將防腐措施作為壓力容器設計的重點，為最大化壓力容器經濟價值發揮，在保證設計指標滿足使用和規范需要的同時，需采用簡約設計并優化材料，以此降低其成本。此外，壓力容積的疲勞近年來也開始受到重視，因此壓力容器的設計制造還需要關注疲勞設計，以此應對疲勞問題，更好保證壓力容器使用安全。

3.結論

綜上所述，壓力容器塔器設備的設計需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的壓力容器塔器設備設計要點、壓力容器安全設計要點等內容，則提供了可行性較高的壓力容器塔器設備設計路徑。為更好優化壓力容器塔器設備設計，各類新型材料、新型計算機技術在設計中的深入應用必須得到重點關注。

參考文獻：

[1]陳夢詩.淺談金屬壓力容器制造過程中局部無損檢測抽查方案設計[J].中國設備工程，2020（09）：142-143.

[2]李桓，羅永智，王治剛，王芳鈺.鈦-鋼復合板制壓力容器設計概述[J].化工機械，2020，47（02）：148-150+168.

作者簡介：

韓存祥（1987—），男，漢族，天津，本科，初級助理工程師，主要研究壓力容器方向。