试论化工设备压力容器规范设计及发展

孙成志

中石油吉林化工工程有限公司，吉林 吉林132002

摘要：压力容器是化工行业生产过程中储存介质的重要设备之一。它们通常用于储存各种介质，如气体、液体和气体液体混合物等。压力容器一般是由金属材料制成，如钢铁、铝合金等。由于化工产品的生产过程通常需要高温、高压等特殊条件，因此压力容器的使用必不可少。然而，企业在选择压力容器时，需要平衡安全生产与经济效益。为了确保压力容器的安全运行，企业需要考虑压力容器的设计、制造、安装、维护和管理等方面。

关键词：化工设备；压力容器；规范设计；发展

在化学工业中，要求将液体作为液体贮存于特定的压力下，一般是处于密封的条件下；这为化学制品的制造创造了有利的环境。要使企业获得较大的经济效益，确保企业的安全，就必须正确处理好企业的安全与经济效益的关系。

1化工设备中压力容器设计的基本原理

在化学装置中，压力容器的设计是一项非常复杂和关键的工程，它要求设计者重视多方面的因素。根据最大主应力基础强度原理，采用了弹性破坏准则。在应力法中，按一般法进行，只需对单个最大荷载条件进行全面的分析，而不考虑交替荷载；根据材料力学的简化公式和板壳理论中的无矩法计算公式，对其进行了分析。通过对各构件的受力分析，确定各构件的允许应力，并选取相应的安全系数，以改善其安全性。但在新情况下，基于最大剪应力的分析方法进行分析研究；基于弹性力学和弹塑性失效判据，在保证结构稳定与安全性的前提下，兼顾多种荷载作用下的联合作用问题。为保证化工装备的安全性和稳定性，必须采用多种准则，如弹性失效、弹塑性失效和爆炸失效准则等。在此基础上提出了一种新的改进方法，即在一定程度上解决了现有的问题，并提出了相应的改进措施。总体而言，设计人员必须综合考量各个方面的影响，才能保证装置的安全与稳定。

2化工设备压力容器规范设计的注意事项

2.1合理选择材料

化学工业中，由于特殊的性质，与劣质产品接触很容易导致腐蚀、易燃、易爆等事故，甚至会产生有毒物质。这些事故不仅会对人员造成伤害，还会对环境造成污染。因此，有关部门应对化学装置中压力容器的设计给予足够的重视，明确规定和要求。为了确保压力容器的品质，化工企业应用不同类型的材料，满足设计要求，避免材料选择和设计对压力容器品质的影响。不同的材料有不同的性能和属性，技术人员应该提前明确这些性能和属性，确定其功能价值，以确保容器材质达到有关标准。在化学工业中，压力容器的设计和选择非常关键。设计不合理或材料选择不当，会直接影响到压力容器的质量和安全性。因此，有关部门和企业应该加强对压力容器的管理和监督，确保其质量符合标准，避免发生安全事故。同时，技术人员也应该不断学习和提高自己的知识和技能，不断完善压力容器的设计和选择，为化学工业的发展和安全保障做出贡献。

2.2实现压力容器设计结构的科学化、标准化

在压力容器的设计与制作中，应以简单易行为原则，节约设计材料、制作成本和保养费用。在选择钢材时，应根据钢种的型号，注重分析钢材压力与温度，并全面考虑不同材料和介质特点，避免盲目设计生产。此外，设计压力容器时还要考虑压强大小，过大会增加容器尺寸和重量，影响运输和生产，造成成本上升和经济效益损害。对于有部分顶盖需要拆除的压力容器，可采用快拆式密封组织结构，避免采用大主螺栓连接。这种结构可以提高密封性能，缩短拆卸时间，减少维护成本。对于需要清洁和维修的压力容器，应选择最好的位置来进行人孔和手孔的处理，节省材料、缩短清理时间，降低维修和生产成本。需要注意的是，压力容器的设计与制作需要符合国家相关标准和规定，确保安全可靠。在设计过程中，应进行严格的计算和模拟，避免出现漏洞和失误。同时，制作过程中也要加强质量控制和检测，确保产品质量达标。总之，选择合适的结构、材料和设计参数，采用先进的制作工艺和设备，是保障压力容器安全、可靠、经济的关键。在实际应用中，还需要加强维护保养和管理，延长使用寿命，为生产和社会发展做出贡献。

2.3开孔补强的有效设计

低形式下的压力容器补墙圈方式进行补强设计是一种常见的方法，它不仅操作方便，而且适用范围广泛。补墙圈是一种环形零件，可以在原有的压力容器上进行加装，以增强容器的承载能力。在压力容器发生一定程度的变形或者出现裂纹时，可以采用补墙圈的方式进行补强设计，从而提高容器的安全性能。补墙圈与外壳厚度具有等效性，因此在进行外壳卷板部位余料加工时，可以方便地进行补墙圈的加装。有些情况下，补强环可以与外壳厚度等效，这种情况下可以采用更便捷的补墙圈方式进行加装。对于一些中、高压情况下的压力容器，后壁接管的补强方式相对较好。这种方式结构简单，焊缝较少，易于检测出焊接质量，补墙效果良好。因此，在设计补墙圈时，应该考虑采用后壁接管的补强方式，以提高容器的安全性能。在进行补强设计时，需要明确接管厚度的合理计算，改善接管端部处的内壁位置，采取倒角处理减少倒圆角补墙面积，避免实际补缺面积小于所需补墙面积的情况。这样可以确保补墙圈的加装效果，提高压力容器的安全性能。

3化工设备压力容器规范设计的发展前景

3.1设计技术持续更新换代

在当今社会，科技水平日益提高的情况下，越来越多的化工装置、压力容器采用了新的思路、新方法。国内外研究人员利用大数据、云计算等相关软件推导出了管壳式换热器管板的计算模型，经验证其与真实受力状态相符，且具有较好的理论基础。本项目研究成果对于提高压力容器的安全性、科学性、经济性具有重要意义。通过运用机械原理，对换热器进行了科学的分析，并针对某些计算程序进行了反复的试验，全面地结合了管壳式换热器的实际使用及负载条件。在进行平板弱化因子的数值分析中，采用了六边棱柱体平板、带圆孔的筒壳体和与之相连的圆环。

3.2运用材料选择多元化

随着科技的不断进步和人们对安全的追求，压力容器的应用范围越来越广泛，需要应用在越来越复杂的环境中。为了确保压力容器的安全性和可靠性，在制作时需要不断更新技术和材料，以满足不同工作环境的需求。近年来，纳米材料作为一种新型的微观材料，已经成为压力容器制作的一个重要选择。纳米材料具有韧性好、耐热度、高质地、轻薄的特点，可以大大提高压力容器的强度和耐用性。此外，纳米材料还具有优异的导电性和导热性能，可以有效地降低压力容器的能耗，提高生产效率。除了纳米材料，研究新型智能材料也是压力容器制作的一个热门领域。这些材料可以自动对列焊缝、磨损等部位进行及时修复，并且可以在一段时间以后应用于现实工作当中。

4结论

科学设计化工压力容器的密闭性和运动能力，可以提高化工产品的生产效率和质量，促进化工行业的发展。因此，压力容器的设计和制造需要遵循国家标准和相关法律法规，确保压力容器的安全性和可靠性，同时促进化工行业的可持续发展。

参考文献：

[1]夏菱禹.化工设备压力容器破坏原因与预防研究[J].中国设备工程,2021(11):185-187.

[2]张友鹏.化工设备压力容器破坏原因及预防分析[J].中国设备工程,2022(13):142-144.

[3]纪肾炎.化工设备压力容器破坏原因及预防分析[J].当代化工研究,2021(21):130-132.

[4]梁富维,金鑫,唐好斌,刘志鹏.试论化工设备压力容器规范设计及发展[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(12):5-6.