化工壓力容器設計不安全因素分析

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 化工壓力容器設計不安全因素

鑒于使用的環境，化工壓力容器的設計要求嚴格選擇材料，包括材料的承壓能力、對溫度的敏感性、材料之間的焊接、加工工藝對材料的影響等。但為了降低生產過程中的成本，生產企業只考慮材料經濟性，忽視壓力容器的質量要求，選擇經濟性能高、價格低的材料進行生產，在使用過程中會產生安全隱患。此外，由于使用環境惡劣，壓力容器易受酸堿腐蝕。劣質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、氣缸和儲氣罐的設計中，成型后合成鋼的厚度會減小。通過對鋼板冷壓成形件的熱處理，提高了材料的原始性能。在壓力容器的設計中，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，導致材料變形，影響使用壽命。在分汽缸設計中，經常出現出汽口與進汽口距離設計偏差，導致分汽缸停滯。但儲氣罐的設計并沒有根據壓力要求進行合理的材料選擇和尺寸設計，從而降低儲氣罐的抗壓性能。

設計過程管理在化工壓力容器的設計管理中，設計者對設計過程管理體系的遵從性缺乏概念，導致該體系被視為裝飾，沒有系統的遵從性，缺乏規范化的設計思路。此外，設計人員缺乏相關專業知識和實踐認知，設計水平較低，對設計后安裝、調試和使用過程中存在的問題認識不足，導致壓力容器的設計不符合化工企業的要求，影響壓力容器的產品質量和使用安全。

2 化工壓力容器的分類與設計要求

在進行化工壓力容器的設計前，需要綜合考慮客戶的需求、制造使用的材料、容器的結構、安全性、使用環境、容器盛裝的物質等因素，綜合協調各種因素之間的關系，確保壓力容器滿足化工生產與使用的要求。目前，常用的設計方法包括常規與分析法兩種。常規的設計方法是利用彈性設計準則，計算壓力、許用應力、容器尺寸之間的關系是通過殼體薄膜理論或材料力學推導而來的，設計中的關鍵點是設計方法、載荷和許用應力，它屬于經驗設計方法，對壓力容器進行結構設計、選材使用、工藝制作等，始終控制局部應力，選用安全系數高的許用應力，重視彈性失效問題，提高設計的安全性。分析設計方法是基于應力分析數據，采用優良的選材與工藝標準，秉承塑性失效與彈塑性失效的準則，分類匯總應力并逐一分析計算各應力，針對不同的應力產生與破壞應力的形式，設計不同的元件厚度來應對。避免了應力設計中存在的各種不安全因素，并減少了材料的浪費，通過應力針對性設計，降低材料發生塑性變形的可能性，提高壓力容器的載荷性能，因此，該技術在化工壓力容器的設計中被廣泛的使用。

分類化工壓力容器是一種密閉裝置，具有較高的承壓能力，可以用來儲存化工產品，主要是液體與氣體的儲存。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；按存儲內容物的類別可劃分為無毒型、有毒型、劇毒型等；按容器生產工藝劃分為熱交換型、分離型、貯運型、反應型四種。不同類型與功能的化工壓力容器，設計原理與方法不同，但在使用過程中也會出現各種問題，影響容器的使用，并對化工行業造成不利的影響，因此，需要重視壓力容器的設計。

3 提升化工壓力容器設計安全性

（1）材料變化與熱處理。壓力容器設計過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程，需要對封頭進行削邊處理，因板材厚度變化會導致焊接口應力增加，降低產品質量，因此，在設計時需要避免設計板材的變化，以得到準確的應力預測值，確定壓力容器的使用品質與時長。對于塑性差、硬度大的鋼板會產生較大的變形、裂痕等，因此，需要通過熱處理來降低變形發生的可能性，可在冷成型工藝之后增加退火工藝，提升鋼板的塑性與強度。

（2）延長使用年限與重視細節設計。在進行化工壓力容器設計時，需要設計人員熟悉設計要求與相關的技術標準，通過先進的設計技術與方法，根據壓力容器的使用目的、腐蝕速率等計算出容器的使用壽命，選用腐蝕速度慢、性能良好的材料，設計時考慮各種使用影響因素，從而在科學的基礎上合理的延長使用時間。細節設計是設計人員經常忽略的問題，如壓力容器的接管、封頭等元件的熱處理問題，需要良好的設計與編排，可提升容器的使用壽命。處理好細節設計，避免出現壓力容器設計的短板，確保容器的安全性。

（3）提升設計人員設計水平。設計人員的設計水平是整個化工容器的關鍵環節，通過加強設計人員的企業制度的培訓，提升設計人員遵守管理制度的意識。通過聘請專業技術人員對本企業的設計人員進行技術培訓，培訓的內容應盡可能的全面，包括專業知識、壓力容器安裝、維修、加工工藝等。

4 結 語

總之，壓力容器是化工行業必備的設備，需要設計人員嚴格、精心的設計，通過影響設計綜合因素的考慮，來提升化工壓力容器的性能，解決使用過程的問題，提升容器的安全可靠性。