試論化工設備壓力容器規范設計及發展

曾雨清

（什邡市同佳機械有限公司，四川 德陽618400）

化工設備壓力容器（圖1）在現代社會化工行業的生產作業過程中具有重要地位，其整體性能直接關系著化工生產的安全性、可靠性與便利性，同時也會影響化工行業的生產過程成本高低?；诖?，化工設備壓力容器的整體性能至關重要，建議技術人員從設計環節入手，把握設計路徑，開展規范設計，以此提高壓力容器的密閉性、運行能力，獲得更高性能的壓力容器，提高化工生產線的運行效率，為我國化工行業的良性發展做出一份貢獻。

圖1 壓力容器

1 壓力容器的規范設計要點

1.1 材料的選擇與設計

化工行業的生產過程中，壓力容器接觸到的化工產品一般具有較強的腐蝕性、易燃易爆性及毒性，若處理不當則容易發生火災、爆炸甚至毒氣泄漏，造成人員傷亡。因此，我國政府針對化工設備壓力容器的設計提出明確標準及規定，為化工設備壓力容器的質量提供保證。在規范設計的過程中，建議技術人員結合具體的國家規定標準，靈活選擇合適的設備材料，以此保證壓力容器的整體質量與性能。一般情況下，不同材料在性能、防腐蝕方面略有不同，這些材料的使用會對壓力容器質量產生直接影響。

技術人員要充分了解每一種材料的不同性能與屬性，把握其利用價值，對比不同材料的性能，以此促使壓力容器各部分的設計符合規定標準[1]。金屬材料是較為常見的壓力容器材料，比如：鋼材料、有色金屬等；隨著科學技術水平的不斷提升，有機材料逐漸代替了金屬材料，在使用不同材料的過程中，技術人員要結合具體的用途與設備結構，明確對材料性能的目標需求，以此嚴格選擇材料，比如：針對金屬材料中高強度、高性能、不耐腐蝕、容易發生形變的特點，將其運用到合適的部位，充分發揮金屬材料的性能優勢，揚長避短。

1.2 容器結構的規范設計

從化工設備壓力容器結構（圖2）的角度進行分析，在現階段的設計過程中，一些技術人員采用的設計方法較為單一，沒有結合不同的容器結構及部分進行針對性設計，促使壓力容器的整體性能較弱，容易發生故障，不利于維護化工生產過程穩定?；诖?，建議技術人員結合化工設備壓力容器的實際使用與發展需求，在結構設計的過程中分別考慮所選用材料的溫度條件、抗壓條件、材料屬性、抗腐蝕條件、強度條件等，考慮生產成本，從而優化結構設計。此外，為了進一步提升壓力容器的利用率，可以考慮壓力容器的結構連接方式，選擇快拆式的密閉結構，在一定程度上減少主螺栓的使用頻率，簡化壓力容器的維修拆卸流程[2]。

圖2 化工設備壓力容器結構

2 壓力容器規范設計中的關鍵技術

第一，儲氣罐的設計。儲氣罐是化工設備壓力容器中的關鍵零構件之一，這一部分的設計對于材料的選擇具有較高的要求，建議技術人員選擇具有較高強度的鋼材，以此滿足儲氣罐的抗壓許可要求。但是，在設計的過程中，切忌一味的考慮抗壓能力，而是要結合抗壓需求與材質需求，考慮儲氣罐的長度與直徑之間的關系，控制二者之間的比例，保證比例參數能夠符合國家相關標準，同時也不能夠過于追求儲氣罐的直徑參數。此外，還需要充分考慮儲氣罐的實際使用需求，比如：作為常溫儲存設備的儲氣罐設計，技術人員就要結合其使用需求與具體溫度參數，考慮周邊環境對于溫度的影響，以此調整參數細節，優化設計。

第二，開孔補強的設計。技術人員可以分別從利用補強圈、整體補強的方式展開設計，以此實現補強的目標。技術人員可以結合壓力容器的開孔直徑選擇合適內外徑的補強圈，通過適當增加補強圈厚度的方式促使補強金屬接近容器上的開孔位置。整體補強的開孔方式結合開孔補強技術，結合具體參數進行計算，增加殼體厚度，或用全截面焊透的結構型式將厚壁接管或整體補強鍛件與殼體相焊。因此，技術人員需要根據不同的壓力容器結構及具體參數情況，結合特定的比例設計，從而規避工藝局限性[3]。

第三，管法蘭壓力等級設計。在壓力容器的設計過程中，技術人員要把握管法蘭的壓力等級設計，此時需要分別考慮溫度額定值、耐壓試驗壓力的影響。一方面，技術人員要結合不同的溫度環境，測試管法蘭在不同溫度下的最大工作壓力值，尤其是溫度參數較高時，要把握管法蘭壓力等級的臨界點，以此掌握壓力容器的整體工作能力；若忽視對溫度額定值的關注，則會造成管法蘭的壓力等級無法滿足化工設備壓力容器的運行需求，留下安全隱患，在后期使用的過程中造成后果嚴重的作業事故。另一方面，技術人員，要開展設備水壓試驗，測試管法蘭的耐壓程度，提出明確水壓標準；在測試的過程中，要控制設備水壓壓力值不高于管法蘭常溫工作環境下最高工作壓力值的1.5 倍。

第四，分汽缸的設計。在這一環節的設計過程中，技術人員要特別關注壓力容器中分氣缸的出汽口與進汽口之間的距離，通過控制距離參數，保證分氣缸部分性能穩定。在實際設計過程中，技術人員要結合國家相關標準，根據具體工藝參數，提出明確的出汽口與進汽口的距離；還要嚴格控制環焊縫與分汽缸開口之間的距離參數，盡可能的避免在焊縫周邊的位置開孔，以此降低局部應力影響程度，提高分氣缸的運行能力，保證分氣缸能夠正常運行[4]。

第五，氣密性試驗的設計。氣密性是化工設備壓力容器的重要性能之一，若壓力容器的氣密性不足，存在泄漏的情況，則會影響化工設備壓力容器的運行能力，不利于維護化工行業生產安全。建議技術人員結合“新容規釋義”中的具體內容與要求，開展氣密性實驗，并且在實驗的過程中保證安全附件裝配完整，且控制超壓泄放裝置壓力始終在“最高允許工作壓力”的范圍之內，最終計算壓力、強度，選擇合適的材料材質、規格及結構，實現規范性設計。

3 化工設備壓力容器設計的未來發展前景

在現代社會經濟快速發展的背景下，化工設備壓力容器設計規范化發展具有良好的前景，這主要是由于科學技術水平不斷提高，壓力容器設計可選擇的材料范圍愈發廣泛。在選擇材料時，技術人員可以選擇納米材料，這是一種較為新穎的微觀材料，這一材料具有耐熱度較強、韌性較高、質地輕薄、強度較高的特點，在未來的壓力容器設計與制作的過程中具有良好的應用前景，能夠起到不可替代的作用。此外，據有關研究表明，我國正在研究一種綜合性能遠高于納米材料的，具有較強耐磨性、裂痕修復性的人工智能材料，且在不久的將來就能夠運用到壓力容器的設計與制作中；在這一實驗及設想中，能夠利用這種材料的熱學性質、磁學性質、化學性質、力學性質，實現光熱及光電的轉換，對我國化工設備壓力容器的制作與發展具有重要意義[5]。

4 結語

綜上所述，在我國社會經濟快速發展的背景下，化工行業得以發展，壓力容器作為化工生產過程中的重要設備，其設計必須嚴格遵循相關標準規范，以此保證壓力容器的整體性能，提高化工生產過程的可靠性與穩定性。在化工設備壓力容器規范設計的過程中，建議技術人員分別從材料與結構入手，提高壓力容器的運行能力，保證壓力容器的質量；之后，要關注壓力容器的設計細節，分別考慮儲氣罐、開孔補強、管法蘭、分汽缸、氣密性試驗等不同環節的設計細節，全面提升壓力容器的整體性能，促進壓力容器設計的規范化發展。