王運(yùn)生

【摘 要】常規(guī)的設(shè)計(jì)方法由于主觀隨意性較強(qiáng)，安全系數(shù)的可信度較低。在壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)，不僅可以克服常規(guī)設(shè)計(jì)方法的弊端，還能提高容器的可靠性，保障容器的經(jīng)濟(jì)性以及安全性，因此需要大力地普及。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；設(shè)計(jì)；可靠性

為了可以更好地推動(dòng)我國壓力容器的穩(wěn)步發(fā)展，這就必須要提升我國自行設(shè)計(jì)壓力容器的技術(shù)水平，才能更好地加強(qiáng)壓力容器在生產(chǎn)中的重要性。在我國20世紀(jì)的70年代以來，我國已經(jīng)逐漸意識(shí)到應(yīng)用力學(xué)理論對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)的重要研究價(jià)值，并開始著手開始相應(yīng)的工作，并且經(jīng)過四十多年的努力，我國工業(yè)領(lǐng)域在壓力容器的設(shè)計(jì)方面取得很大的進(jìn)步和發(fā)展。

1 壓力容器的科學(xué)定義

一般來說，壓力容器與一般的容器相比，主要有三個(gè)方面的不同，其一，工作壓力。其二，內(nèi)直徑，其三，工作介質(zhì)。只有滿足以上三種條件，才是壓力容器。

同時(shí)，壓力容器的用途方面非常廣泛，其中主要是在石化，能源以及科研等多個(gè)國民經(jīng)濟(jì)部門都有著非常重要的作用，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，壓力容器本體上可以分為筒體、封頭、法蘭以及密封元件，以及開孔、接管以及支座等幾個(gè)方面共同組成的，此外，還需要有配置安全裝置，表計(jì)以及一些不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件，如果是壓力容器由于密封和承壓等原因，很容易受到外界影響，就會(huì)發(fā)生一系列的爆炸，甚至?xí)＜艾F(xiàn)場的工作人員和設(shè)備以及財(cái)產(chǎn)的安全，從國內(nèi)外的發(fā)展過程中來看，世界各國都已經(jīng)將其列為重要的檢查產(chǎn)品，并能由國家制定相應(yīng)的機(jī)構(gòu)按照國家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)督和技術(shù)檢驗(yàn)。

2 壓力容器設(shè)計(jì)的可靠性要求

在當(dāng)前的石油化學(xué)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)都是非常復(fù)雜的，一些設(shè)備生產(chǎn)工藝工程中任何設(shè)備出現(xiàn)的故障都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，或者使得生產(chǎn)根本就無法進(jìn)行，危及到人身設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，但是，隨著我國石化工業(yè)的快速發(fā)展，壓力容器在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的運(yùn)用，但是我們也應(yīng)該要知道，在工業(yè)應(yīng)用的高溫、高壓容器都需要承受較大的壓力和溫度的介質(zhì)，并且，操作條件非常苛刻，為此，在設(shè)計(jì)壓力容器對(duì)材料選擇和強(qiáng)度計(jì)算等方面要求較高。

2.1 設(shè)備運(yùn)行的可靠性

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，其中最為重要的便是設(shè)計(jì)的安全性，只有這樣，才能進(jìn)一步確保完成相應(yīng)的生產(chǎn)活動(dòng)，而且，石油化工壓力容器一定要承受工藝生成過程中所需要的壓力，以及溫度和具備工藝生成過程中需要的規(guī)格和結(jié)構(gòu)，同樣的，一般的化工生產(chǎn)物料是具有強(qiáng)烈的毒性和腐蝕性，如果是處理不好，就很容易引發(fā)火災(zāi)，甚至是爆炸安全事故，只要壓力容器工作中能夠存儲(chǔ)一定的能量，如果是一旦被釋放出來，壓力容器的內(nèi)部存儲(chǔ)功能就會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行釋放，具有很大的破壞力。

2.2 使用壽命的操作維修方便

在整體上看，化工物料能夠?qū)んw結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行腐蝕，這是影響石油化工的壓力容器壽命的主要因素，如果是沒有對(duì)殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，化工物料能使得容器器壁減薄，所以，在進(jìn)行壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)壓力時(shí)，就必須要深入分析附加腐蝕的因素，只有這樣，才能確保壓力容器設(shè)計(jì)壓力的可靠性，同時(shí)，為了能更好地滿足某些特殊要求，我們就可以對(duì)頂蓋需要裝拆的實(shí)驗(yàn)容器進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量采用快拆的密封結(jié)構(gòu)，這樣就能夠有效地避免使用笨重的主螺栓進(jìn)行銜接，這樣就能夠在一定程度上避免容器的制造成本。

2.3 經(jīng)濟(jì)實(shí)用性

為了能夠更好地加強(qiáng)壓力容器的設(shè)計(jì)，這就必須要加強(qiáng)對(duì)安全性得到考慮，同時(shí)，在設(shè)計(jì)壓力容器上，一定要盡量考慮到其結(jié)構(gòu)上的簡單，能夠便于制造和探傷，如果是存在一些一些超標(biāo)，也能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并得到妥善的處理，不單單能夠有效地降低壓力容器的制造成本，還能夠極大節(jié)約原料和減少維修費(fèi)用。

3 壓力容器的設(shè)計(jì)壓力可靠性問題

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，必須要設(shè)計(jì)出安全、可靠和經(jīng)濟(jì)的容器。在系統(tǒng)設(shè)置的安全閥，壓力容器的設(shè)計(jì)壓力與工作壓力這是我們必須要考慮的問題之一，但是，在對(duì)安全閥整定的壓力設(shè)計(jì)上可以選取容器的工作壓力，這樣，壓力容器的安全性就能夠得到保證，但是，如何來進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)上的可靠性，這是一個(gè)非常值得探討的問題，而且，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)壓力以及安全閥的整定壓力可靠性已經(jīng)成為系統(tǒng)化的工程，例如，P與PZ和PW關(guān)系上的具體數(shù)值和工藝流程有關(guān)，也就是在最高的工作壓力的選取和安全閥的回座壓力有著密切的關(guān)系。如果是安全閥在壓力容器的正常運(yùn)行狀態(tài)下處于泄露，或者是開啟之后不能正常的回歸到原位，這樣就會(huì)成為系統(tǒng)安全的一個(gè)壓力控制器，卻并不能起到一個(gè)防止壓力超額安全值的作用。

3.1 壓力特征和壓力差

在很多的研究過程中，相應(yīng)的論述了容器的變化以及氣體安全閥壓力特性的關(guān)系，切實(shí)根據(jù)自身的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，從安全性的考慮上看，壓力容器的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)該要能夠整體上大于安全閥的整定壓力，這樣就能夠確保安全閥的壓力保持在一定的范圍內(nèi)，壓力容器在短時(shí)期內(nèi)能夠允許的工作壓力大于安全閥的排放壓力，同時(shí)，壓力容器所設(shè)計(jì)的壓力基本是上等于安全閥的整定壓力，這是現(xiàn)階段最為經(jīng)濟(jì)性的選擇。另外，我們還需要注意，在安全閥回座壓力是安全閥排放后可以重新進(jìn)行與閥座進(jìn)行接觸，也就是能夠開啟高度變?yōu)榱銜r(shí)，安全閥進(jìn)口靜壓力，如果是泄露之后的壓力，就是通常在安全閥密封試驗(yàn)壓力或者是密封喪失的壓力，這是當(dāng)前安全閥芯和閥座之間的密封保證值。

從以上情況分析中可以看出，為了能夠確保壓力容器設(shè)計(jì)的安全性，就必須要確保壓力容器的正常工作壓力，其中就包括是正常運(yùn)行的一切工況，例如是啟動(dòng)、停車和流程波動(dòng)等壓力變化，并能夠使得最高的工作壓力小于安全閥的回座壓力。第二，在壓力容器在最高的正常工作壓力小于安全閥的密封試驗(yàn)壓力，這樣就能夠確保安全閥的正常運(yùn)行狀態(tài)，確保安全閥的各項(xiàng)正常功能，而不應(yīng)該將安全閥變?yōu)橄到y(tǒng)的一個(gè)壓力控制器。

3.2 壓力容器設(shè)計(jì)過程中需注意的問題

在我國目前的壓力容器設(shè)計(jì)過程中，常規(guī)的設(shè)計(jì)就是計(jì)算的電算化以及畫圖電腦化，設(shè)計(jì)者不僅僅要通過依賴電算，還要對(duì)國際相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理解，如果是忽視計(jì)算過程，只是注重計(jì)算結(jié)果，這樣就會(huì)容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論和安全隱患。

尤其是在材料化工選用鋼材時(shí)，就必須要考慮到設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度，能夠巧妙地處理好材料的焊接性能，另外，為了能夠考慮到經(jīng)濟(jì)的合理性，就不能夠盲目提高鋼板等級(jí)，在設(shè)計(jì)壓力較大時(shí)，以及結(jié)構(gòu)尺寸過大時(shí)，如果是選用碳素鋼作為殼體材料，這樣不僅僅會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致了設(shè)備殼體壁厚增大，質(zhì)量上的增加，還會(huì)增加制造運(yùn)輸和安裝土建等基礎(chǔ)性的建設(shè)費(fèi)用，所以，我們就必須要注重選用材料，才能更好確保壓力容器的設(shè)計(jì)壓力可靠性。

4 結(jié)束語

總的來說，為了能夠更好地加強(qiáng)壓力容器的設(shè)計(jì)可靠性，這就必須要注重設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的問題，并提出相應(yīng)的解決策略分析，只有這樣，才能穩(wěn)步推進(jìn)壓力容器設(shè)計(jì)的科學(xué)高效性。

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[責(zé)任編輯：劉展]