化工压力容器设计不安全因素分析

刘青林

【摘  要】在化工设备当中，压力容器是重要设备之一，压力容器质量优劣对装置能否安全稳定运行非常关键。由于化工生产中涉及到较多的危险品操作，因此必须保证压力容器的安全可靠性。本文就化工压力容器设计不安全因素展开探讨。

【关键词】化工;压力容器;安全

引言

化工压力容器是化工行业中较为常用的一种基础设备。我国加强对化工压力容器设计的研究，针对压力容器设计制定了诸多规范标准。应遵循相关规范标准与原则的要求，采取有效的设计方法，提高化工压力容器的设计水平，并要加强对选材的重视，提高化工压力容器质量，为化工生产的顺利开展奠定良好的基础。

1压力容器设计基本概述

要想保证压力容器质量，满足用户应用要求，在压力容器设计制造过程中，应该秉持三项原则。首先，工艺性原则。压力容器在工业生产中应用较为普遍，所处环境和条件比较多元化，要求根据实际情况，从压力、温度、生产等方面进行综合思考，满足各个工艺生产要求。其次，灵活性原则。要想给压力容器检修和维护工作开展提供便利条件，在确保压力容器应用安全的基础上，将其功能充分发挥，需要保证设计的精简性，减少维护难度，降低设计成本投放。最后，安全性原则。压力容器一般需要在特性环境下应用，自身存在一定风险性，假设设计不合理导致问题出现，将会引发安全问题。因此，在压力容器设计制造中，需要综合思考压力容器安全性，提升其安全系数，延长压力容器应用期限。

2压力容器常见安全隐患

压力容器常见的安全隐患，主要有：（1）压力容器设计、选材不合理。压力容器在选材设计上的缺陷，极易造成原料与容器在生产（存储）过程中发生化学反应，容器内壁损伤，最终导致原料渗漏等安全事故。（2）容器焊接工艺不合理。压力容器装配过程，焊接工艺卡技术参数设计缺陷或焊接操作人员资质欠缺，易造成容器焊接尺寸不规范，焊缝质量不过关。（3）腐蚀问题。腐蚀介质的输送、储存，化学反应过程的特殊性，对压力容器会产生不同形式的腐蚀（物理、化学、电学等）破坏内部结构，造成设备损耗故障。（4）压力容器在生产、运输、安装、生产等环节，相关人员操作不当。如灌装压缩气体时输注开口的操作外力长期不符合标准，容易使得压力容器由于应力不均衡产生疲劳导致容器内部结构破坏，引发安全事故。

3化工压力容器的安全控制措施

3.1压力容器设计监造

3.1.1科学选材方法

化工压力容器设计中，应加强对选材的重视力度，确保选材的科学性、合理性与经济性，保证压力容器使用安全。在进行选材的时候，应做到以下几点：首先，按照化工压力容器的结构特点、强度要求等方面的因素，对所需材料的厚度进行准确评估，既要避免由于材料厚度较大而导致化工压力容器增加的问题，也要预防由于材料厚度较小而导致化工压力容器强度降低的问题。其次，选材过程中，对于化工压力容器的各种常用材料，应全面掌握其韧性、强度、耐腐蚀性、受力特性等属性与特征，对不同材料的使用性能进行准确评估、科学比较，在充分考虑化工压力容器设计要求的基础上，选出最适合的材料类型。最后，充分考虑经济性因素，尽可能选择价格较低的材料，以降低化工压力容器的成本。

3.1.2对热处理进行规范

在压力容器的设计过程中，热处理环节的设计还存在很多的问题和缺陷。设计人员要进行比较规范和标准的设计，通过不断优化设计方案，更加规范设计压力容器热处理，主要通过程序化和系统化两个方向入手。程序化是在设计图纸中明确压力容器热处理的具体工序和内容，从而保证热处理的质量。系统性主要是通过全面的分析压力容器质量的各类影响因素，综合考虑热处理设计的相关部位，保证压力容器质量达到相关标准。

3.1.3准确计算法兰数值

法兰设计作为压力容器设计核心内容，其设计效果将会给压力容器整体设计质量带来直接影响。加强对法兰设计管控，可以有效提升压力容器设计质量。在国际中，广泛应用的压力容器法兰设计方式在于Waters法。通常情况下，法兰应力由三部分构成，也就是法兰力矩应力、由压力直接作用于法兰本体造成的环向应力、由组成法兰各个环节在压力影响下形成的应力。在实际过程中，需要对压力容器法兰设计加以科学核算，从法兰结构、受力情况等方向综合思考，结合压力容器设计和制造要求，获取精准的设计参数，从而提升压力容器设计制造质量。

3.2加强焊接质量控制

（1）焊接工艺的控制。在压力容器的制造过程中，应严格按照其设计图纸进行监造。在压力容器的焊接过程中，根据相关标准和施工图要求进行焊接工艺卡制定。在焊接工作开展之前，首先进行与容器相同材质的预焊工作（如壳体进行焊前预热、焊条烘干及保温），制定焊接曲线。在焊接的过程中要严格按照焊接工艺评定卡和焊接工艺文件要求执行。（2）焊接过程中的热处理控制。压力容器焊接前/后的热处理工艺非常关键。因为在一些特殊构造的压力容器，在焊接的过程中内部可能产生残余应力，一旦残余应力失控，就会给整个压力容器留下安全隐患。如果在焊接过程中进行有效的热处理，能够消除设备内部残余应力，确保压力容器内应力在可控范围内。（3）焊接工艺检验、验收。压力容器的拼接组焊后，需要对所有焊缝（纵焊缝、环焊缝）质量进行无损探伤检测，检测标准在达到国标前提下满足施工图技术设计要求。焊接需要有焊接资质有经验的操作人员施焊，焊接工程师及相关人员对结构进行验收。

3.3确保使用寿命达标

保证压力容器应用期限，是对其设计重点思考的内容。首先，设计工作人员应该提升对压力容器应用期限的注重力度，明确寿命数值，在实际生产过程中将其当作标准，确保压力容器质量和性能合理。其次，在明确压力容器使用寿命过程中，设计工作人员不但需要凭借自身工作经验，同时还要综合思考压力容器应用环境和材料性能等，并在计算机系统作用下，实现对其应用情况的模拟，保证设计寿命周期的规范性和科学性。

3.4加强运行过程中的检查

化工压力容器运行工程总，要制定定时自检、定线巡检、飞行检查等相关检查制度，以便及时发现容器存在的安全隐患，避免事故发生。检查运行中的压力容器应注意：①化工工艺参数检查，包括压力容器的压力、反应温度、液位、物料流量、介質组成是否在规定范围内;②压力容器所处环境状况检查，基础、螺栓固定是否符合强制标准，相关仪器仪表时候处于正常工作状态，压力容器表面缺陷、探伤检验，物料输送端口有无渗漏等;③压力容器安全装置检查，相关安全控制设施、保护装置是否处于正常备用工作态，安全阀等泄压设施是否完好，压力容器周边设施是否按要求摆放;④消防设施是否根据石化企业相关消防规范配制，是否处于正常工作状态（保质期内）。若在检查过程中发现压力容器未处于安全工作状态，对操作人员和设备存在安全隐患时，应及时维护、检修，必要时要进行停车处理，待故障排除后在恢复生产，避免压力容器“带病”工作导致的安全事故。

结语

总而言之，保证压力容器设计制造的合理性，可以有效提升压力容器制造质量和应用期限。因此，需要给予高度注重，从各个环节入手加以科学把控，提升设计水平。

参考文献：

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（作者单位：山东舜业压力容器有限公司）