化工压力容器的设计和选材技术阐述

滕飞 宋丰强

【摘要】在整个化工操作环节，化工压力容器的质量是至关重要的，为此一定要根据相关规定来确定其筒体材料。压力容器一般是被归于特种设备的范围，在制造过程中对于相关的工艺以及技术方面有着很高的要求。相关制造企业在进行设计以及选材的过程中不断地完善质量体系，同时提高设计标准以及设计水平，强化相应的管理水平。本文针对化工压力容器的选材原则以及设计要求做出了一定的分析，以期对后续的压力容器使用有积极建议。

【关键词】化工压力容器；设计工作；选材技术

随着全球科技的迅猛发展，新材料越来越受到当今社会的关注。材料的性能对于化工压力容器的使用寿命和质量具有较大的影响，因此，必须重视化工压力容器的选材问题。化工压力容器的设计者能够进行科学合理的选材，关系到压力容器经济合理性和安全使用。

一、化工压力容器的设计

（一）设计方法

在传统的设计理论方法上，所依据的理论基础是弹塑性失效准则以及塑性失效准则，还有后续的弹性应力分析，一般就是通过对压力容器的应力分析，然后进行一定的计算从而给出正确的控制与分类，在一定程度上这种设计比较复杂，而且在时间花费上也比较多，可是这种设计方法满足安全性与合理性。但现今，在压力容器参数受到不断影响的情况下，可以进行高强钢的计算技术，同时不断结合现代化的实验技术，对常规设计方法的不利之处进行一定的改良，通过先进的设计方法来对设计结构中的问题进行弥补，设计结构中存在的承载潜力，有效提高许用应力的值，进行一系列的改进与发展，能够很好地保障结构的安全性。

（二）设计理念

化工压力容器在建造和使用过程中，加强设计理念能够保障工作人员以及企业更加重视设计阶段的安全工作，在设计阶段进行全面考虑，对压力容器产生风险的程度进行有效控制，对相应的外部环境进行很好的分析，因为压力容器很容易在低温以及高温的环境中出现失效模式，只有制订一定的控制措施，才能够有效地推进工作的进行。对风险进行有效地控制，加强安全理念建设，对设计环节的工作进行全新的定义，保证这一环节的安全与稳定，促进后续工作的顺利实施。

（三）补强设计

在对化工压力容器实施开孔处理之后，会出现三种应力，即薄膜应力、峰值应力以及弯曲应力。一般来说，压力容器会直接受到均匀薄膜应力的制约。开孔后，通常开孔边缘区域会受到应力的集中作用，受影响程度会受到距离远近的影响，与孔相距较远部位的应力几乎不会发生变动，但是总体薄膜应力会不超过其应力水平。在对压力容器进行开孔处理之后，其和接管连接部位所出现的范围分布相对较小，这造成数值增高以及峰值应力问题的出现几率较大。弯曲应力应划分为一次应力，其可以对壳体以及接管之间的连接性能进行协调，并会出现相应的应力，同时在正常运行时，压力容器的很难遭到破坏。

二、化工压力容器的相应选材技术

（一）选材原则和标准

（1）化工压力容器在选材时，首先必须考虑到容器在什么条件下使用，所备选的材料耐腐蚀性和力学性能如何，是否具有较强的抗压性，备选材料冷热、可焊等加工性能如何，备选材料来源哪里、价格如何等，要注意一般同一个工程的设计里，压力容器选用的材料要统一。（2）经济适用的原则。以强度为主导的普通碳素容器，在板厚≧8mm时，可以选用含有少量合金元素的普通合金钢，这种钢的强度高，耐磨、耐腐、耐低温性强，并且具有良好的焊接性能；如果装置设计以钢度和结构为主，则受压壳体可以使用含碳量较小的普通碳素结构钢。这种钢不仅变形抗力小，压力加工后不易产生裂纹，由于含碳量低，合金元素含量少，其塑性好，淬透性低，不宜在焊缝处出现淬火组织或裂纹，而且由于合金元素作用，强度相对普通碳素钢高25%至50%，延伸率为15%至23%。在各种大气条件下比碳素钢具有更高的耐腐蚀性能；如果装置设计是以强度为主导的，在选择材料时，必须结合设计的温度、介质的特点以及设计的压力等限制，严格按照《压力容器安全技术监察规程》、GB150等规定的要求，进行精准的材料选择；如果设计温度在350～500℃之间耐热钢或者温度﹥250℃的抗氢用钢压力容器时，选择使用铬钼耐热钢是比较合适的，因为铬元素和钼能够提高高温蠕变强度，这种钢具有耐高温氧化和优异的抗氢腐蚀性能；设计温度﹥500℃的耐热用钢或者具有较强腐蚀性的介质和铁离子污染的时候，不锈钢应该是不错的选择。

（二）注意事项

在进行材料的选择过程中需要工作人员严格遵循设计的标准进行后续的选材工作，对各个方面都采取最理想的设计方案，以此来保障压力容器的稳定性以及安全性都能够满足社会发展的需求。在满足一定要求与规范的基础上，考虑到对材料的价格与成本進行一定的控制，相应的工作人员在进行材料的选择过程中可以运用技术手段进行一定的检测，多重实验取材，同时对提供材料的地方进行一定的核查，对相应企业进行管理和核查，保证在合作的基础上安全发展，在实现经济利益的同时还能够兼顾到社会利益。进行多重分析考量，为化工企业适当降低成本，为相应企业增加经济效益，促进其良性发展，在基础上实现化工行业的公平健康发展。

总而言之，在化工行业之中，要保证其稳定、健康的发展，就要对相应的压力容器进行一定的重视。在此基础上实现设计与选材技术的创新与突破，将压力容器的安全性放在首位。对各个方面进行严格要求，实现各个阶段的安全工作，同时保障人们以及工作人员的生命安全，促进相应企业以及化工单位的健康、稳定发展。

参考文献

[1]宋宁.基于化工压力容器选材与补强设计分析[J].现代制造技术与装备，2016（12）：43～44.

[2]丁晨.强化化工压力容器选材和补强设计的策略[J].科技创新与应用，2016（32）：164.