钢制低温压力容器的安全与改进研究

2017-12-24李军沈阳东方钛业股份有限公司

新商务周刊 2017年9期

文/李军，沈阳东方钛业股份有限公司

钢制低温压力容器的安全与改进研究

文/李军，沈阳东方钛业股份有限公司

随着经济社会的快速发展，安全生产、节能生产已经成为工业生产和经济运行的常规目标。尤其在部分工业生产中，往往会用到低温压力容器的使用，这些容器由于使用条件要求和限制较多，要确保其安全可靠运行、提高设备利用效率等都成为当前工业经济发展的重点。本文重点就工业生产中低温压力容器的安全使用、检查及设备的改进等重点分析，以期为同行业发展提供有益参考。

钢制；低温；压力容器；安全；改进

伴随着人们环保意识的逐渐提升，对于工业生产中的节能减排已经成为一个企业优良的重要评判标准之一。在这种理念的推广和影响下，钢制低温压力容器成为工业生产中使用非常普遍的一类设备，尤其在化工、能源和部分制造业当中应用较多。钢制容器尽管有很多优点，但由于适应环境往往是高温、高压、易腐蚀等，较容易引发一些安全生产事故，因此其检查与维护相当重要。

1 钢制低温压力容器定期安全检查的项目

通常情况下，在对低温压力容器进行安全检查的时候，需要按照规定的项目进行检查，检查内容主要包含以下几方面内容：1、对低温压力容器的安全运行、管理体系进行全面的检查，严格检查安全操作规程的执行状况；2、对低温压力容器的外表以及结构状况进行安全检查，确保压力容器周身不存在变形或者破裂、泄露等问题；3、观察低温压力容器真空夹层部位是否存在潮湿以及损坏等问题；4、检查低温压力容器的相关附件是否齐全，设备的接口处是否存在泄露问题；5、在低温压力容器结构中，要认真对支架和基础设施的使用状态进行检查，及时发现其中存在的下沉以及开裂等问题，检查固定螺栓是否出现了损坏的现象；6、压力容器内部筒体的接管与真空夹层相连接的地方是否出现了焊接裂缝等。

2 钢制低温压力容器安全与改进研究的理论基础

2.1 模态分析理论

振动模态具体弹性结构所固有的、整体的特性，其仅仅与结构的质量分布和刚度分布有关。模态分析是用于确定结构固有振动特性的一种技术手段。模态分析的最终目标就是识别出结构的模态参数，包括确定结构的固有频率和振型等，它们是结构动力安全设计中的重要参数。因此，模态分析是结构振动特性分析、动力性能设计等问题研究的重要手段。

2.2 反应谱理论

反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱三种形式。谱分析一般分为单点谱分析和多点谱分析两种形式。反应谱理论的基本分析步骤是：根据地震记录统计获得应用于抗震设计的地震反应谱；对结构振型进行分解，求得各振型的最大反应值；采用适当的方法将各振型反应值结合起来求得结构的最大反应值。

3 影响钢制低温压力容器安全与改进研究的因素

3.1 环境因素

影响压力容器的环境因素主要包括低温压力容器所处的区域以及容器周边的环境，除此以外，还可能会涉及到周边的消防、通风、安全出口等环境因素。在分析环境因素对压力容器安全与改进方面的影响时，可以采用模糊理论方法，借助模糊数学实现对环境因素影响程度的定量评价，为低温压力容器可靠性的程度进行量化研究提供基础。

3.2 人为因素

在进行低温压力容器的设计、制造、检验、使用、维保等方面的工作时，都需要有人员参与才能顺畅的完成工作，因此，人为因素也是影响低温压力容器安全以及改进的很重要因素。在对人为因素进行分析的时候，可以借助认知的基础条件，结合人员可靠性分析方法，对影响人员的人机交互界面质量、人为差错的训练水平等内容进行研究，还可以对人为差错辨识、规避差错的措施等进行深入的分析。为进行低温压力容器安全和改进创造更好的条件。

4 钢制低温压力容器结构改进的研究

4.1 内罐封头壁厚调整

总体薄膜应力对压力容器的整体结构影响在所有应力类型是最大的，这是由它本身无自限性和分布的全局性决定的。由薄膜应力的分类特性知道，想要降低膜应力水平只有增加结构厚度。封头厚度增加之后，内筒结构受封头刚度的影响，降低了内外筒体受载作用后轴向的变形差，因此内外筒间的复合材料支撑承受的弯曲作用降低，这对内外筒与复合材料支撑连接区域的局部应力水平的改善有明显作用，外筒体高应力水平的明显下降也是得益于这一改变。

4.2 内罐筒体与封头壁厚调整

内筒体封头的厚度增加，对内筒体薄膜应力分布有所改善，结构膜应力水平也均有所下降。外筒体上的膜应力最大值略有增加，出现在内外筒支撑的连接处，撇开应力集中区域之外，整体的应力分布趋向于均匀且下降。

4.3 内外筒支撑连接方式调整

内外筒体在外载荷作用下轴向变形差别较大，采用复合材料支撑与内外筒体固连的连接方式，会导致复合材料支撑发生倾倒趋势，使其和内外筒体固连位置被带动发生局部高弯曲。改变复合材料支撑与筒体的连接方式，使复合材料支撑与外筒体的连接方式为固定连接，与内筒体的连接方式为释放轴向位移，内筒体在轴向方向有一定可滑动距离的轴向导槽，内筒体的总体应力和膜应力水平以及整体应力水平有所下降，能提高结构的安全系数。