化工容器的特点范文

导语：如何才能写好一篇化工容器的特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：能源化工 设备安装 土建

能源化工设备安装设计与土建设计有着密切联系，土建为安装所考虑的构造设计的合理性和可能性为能源化工设备安装设计能否付诸于实践的提供了依据。能源化工设备安装设计的技木经济的合理性需要借助于土建，反之一些建筑的结构能否做到设计经济上的合理也需要能源化工设备安装予以配合。

一、能源化工设备

化工容器结构

（1）基本部件

图1－1化工容器的总体结构

1―法兰； 2―支座； 3―封头拼接焊缝； 4―封头； 5―环焊缝；

6―补强圈； 7―人孔； 8―纵焊缝； 9―筒体； 10―压力表； 11―安全阀； 12―液面计

①法兰

法兰在这里起到连接作用和密封作用。它通过螺栓起到连接作用，通过拧紧螺栓使垫片压紧来保证密封。法兰也分很多种类，管法兰用于管道连接合密封；容器法兰用于容器端盖和筒体连接后密封。筒体端部是指在高压容器中，用于端盖与筒体连接，并且和筒体焊在一起的容器法兰。容器法兰按其结构分为整体式、活套式和任意式三种。

②封头

封头可以分为球形、碟形、球冠形、椭圆形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有用法兰连接的可拆连接与焊接这种不可拆连接两种。

③筒体

筒体是化工容器最主要的受压元件之一，是化工设备中用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间。工程中最常用的筒体结构是圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体。

④密封装置

密封装置的可靠性很大程度上决定了化工容器能否正常安全地运行。封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间可拆连接等都是化工容器上需要的密封装置。

⑤开孔与接管

为了满足工艺要求和检修及监测的需要，化工容器中常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，或者安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。

⑥支座

支座支承并固定化工容器，随安装位置不同，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类。立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种，其中以鞍式支座应用最多。球形容器多采用柱式或裙式支座，大型容器多采用裙式支座。

（2）压力容器

工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。满足以下条件:最高工作压力≥9.8×104Pa(1Kgf/cm2)；容积≥25L，且工作压力与容积之积≥200L.Kgf/cm2(1960×104L.Pa)；介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。

2、化工塔设备的结构

（1）、塔设备的基本部件

填料塔和板式塔结构见图1－2。从图中可看出，塔结构包括的一些基本部件，如塔体、支座及塔体附件等。

图1－2填料塔结构图

1―支座； 2―液体出口； 3―填料支承； 4―卸料孔； 5―塔体；

6―填料； 7―液体再分布器； 8―喷淋装置

①塔体

塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖大多以椭圆形封头。铸铁、碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢等材质是塔体常用的材质。

②塔体支座

为了使塔体具有足够的强度和刚度，来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷塔设备常采用裙式支座。塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。

③塔体附件

塔体附件包括接管、吊耳、吊柱、人孔和手孔、平台和爬梯等几个部分。

（2）填料塔

图1－3板式塔总体结构图

1―裙座； 2―裙座人孔； 3―塔底液体出口； 4―裙座气孔；

5―塔体；6―人孔； 7―蒸汽入口； 8―塔板； 9―回流入口；

10―吊柱； 11―塔顶蒸汽出口； 12―进料口

填料塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一，在塔内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触面积。填料塔具有结构简单，便于用耐腐蚀材料制造，适应性较好的特点。填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围正在逐步扩大。近代石油工业中，填料塔的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，经实践证明已克服大型填料塔的不足，并且显示了出效率高，处理量大，压力降小等优点。

二、化工设备的安装

化工设备的安装要考虑设备的特点和占地面积等。设备布置的安装要按生产流程顺序和同类设备适当集中布置。设备的安装也要考虑是否在厂房、框架或利用管廊的上部和下部空间布置，操作通道、维修通道、消防通道、疏散通道的设置。装置大气排放和操作辅助设施、围堰、铺砌的设置等。

化工设备的安装设计要按照应对装置布置的原则，遵守的标准规范，装置布置的一般要求来设置。比如操作维修场地、通道、净空、净距和安全间距等要求和确定标高等要求。这里的标高包括室外铺砌区、非铺砌区，室内地面，设备基础面等。

三、化工土建设计

土建的设计对化工设备的安装具有很大的影响，对特殊地基所采取的处理措施，主要建筑物的结构选型、以及生产特点对建筑物的要求，如防火、防水、防腐、防爆、抗爆、防振等因素在能源化工设备的安装设计中有着举足轻重的作用。在化工设备安装施工前，基础施工单位应提交质量合格证明书、测量记录及其他施工技术资料;基础上应明显的画出标高基准线、纵横中心线,相应的建筑物上要标有坐标轴线;设计要求做沉降观测的设备基础应有沉降观测水准点。

化工土建基础混凝土强度应达到设计要求,周围土方应回填、夯实、整平,地脚螺栓的螺纹部分要达到无损坏和不生锈的标准。土建基础表面在设备安装前应进行修整，需灌浆抹面时要铲好麻面，基础表面不得有油垢或疏松层。放置垫铁处(至周边50 毫米)应铲平,铲平部位水平度允许偏差为2 毫米/米，预留地脚螺栓孔内的杂物应清除干净。

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论文关键词：压力容器，生产制作工艺，浮动装置，夹紧机械手，预紧装置

 

随着改革开放的深入和国家“十一五”计划的实施，压力容器向大型化发展的速度越来越快。化工、化肥设备中高压多层包扎设备从60年代的DN500、DN600等系列发展到DN1200~DN2000等系列，产品重量和直径都翻了几倍。目前，国内企业使用的捆扎式包扎工艺制作压容器制造中,深厚环焊缝焊接困难、检测困难,需经多次热处理,制造周期长、成本高等缺点已不能满足设备大型化发展的需要。“卡钳式多层包扎容器工艺装备设计”正是为适应制作大型化高压设备而设计的。整体多层包扎式高压容器工艺是继多层包扎、多层绕板、多层热套、多层绕带和多层螺旋绕板后的一种新型多层容器的结构工艺，是适合我国国情的一种新型多层高压容器结构。HG3129-1998《整体多层夹紧式高压容器》制造工艺特点是:各层层板的纵环焊缝相互错开,避免了大厚度的焊接、探伤和热处理;材料利用率高,选材面广;机械化程度高,层板夹紧装置操作灵活,夹紧力可控;④制造周期短,成本低。它综合了现有多层容器的优点，具有结构设计合理、制造工艺先进、成本低以及安全可靠等特点。该包扎式工艺可广泛适用于化工、化肥、能源及冶金的高压容器领域。它在制造技术以及安全和经济效益的提高上都具有十分明显的优势。

一、工艺组成组成：

本设备由单臂架、夹紧机械手、浮动装置、三组预拉紧装置、行走机构、顶升装置、YZ-326液压系统、电器控制、操作台及轨道等组成，其工作原理见下图。

二、设备用途特点：

1、单臂架采用单臂钢架结构，是其它组成部分支承和连接不可缺少的结构，可不受机架刚度和产品重量的影响，同时产品吊装不受机架自身影响。本设备可夹紧φ800~φ2400mm的多层高压容器，层板厚度为δ6~16mm，层板宽度为600~2400mm。通过行走机构在轨道上的运动，容器包扎长度可不受限制，夹紧后的质量完全能达到HG3129-1998的行业标准。

2、夹紧机械手的动作采用液压控制和电器控制，其油缸可以同步往返也可单独往返移动，缸径为φ140，行程为250mm，最高工作压力达到15Mpa。且增设了远程和近程电控装置。

3、预紧装置的上、下拉紧采用液压控制和电器控制，其油缸上、下可以同步往返也可单独往返移动，单个行程700mm，油缸最高工作压力为15Mpa，缸径φ63中国学术期刊网。采用竖向液压预紧用多种长度的钢丝绳来满足不同直径规格产品的包扎，运行动作快且预紧力大，工作效率高；

4、夹紧机械通过浮动装置来满足机械手在夹紧过程中所产生的位移高度，同时方便机械手手指更好的对位于层板工艺孔；在夹紧机械手设置电器控制，机械手的上、下移动（微调）操作方便；能确保机械手升降灵活，快速，并增设有一道安全保障措施。

5、顶升装置有利于层板轻松套入整体内筒；在相关结构上增加远程控制压力容器，从而减轻劳动强度和提高工作效率。

7、液压站设计在单臂架下部，油压调节和维修更为方便。

四、安全性及其环保：

1、 设备起吊安全性较好。该包扎机的整体结构为单臂架，自身结构稳定性较好；设备在吊装时不会影响单臂架。

2、 浮动装置上的配重采用钢丝绳连接，为防止钢丝绳在使用中产生疲劳断裂，特增设2根钢丝绳以保证其安全性。

3、此设备运行采用液压控制，整个过程安全可靠，无噪音。

4、设备的使用和维护方便。

综上所述，本装置属是一种新型多层高压包扎工艺装置。它是资源节约型装备（如：层板下精料、筒节不再车两端面焊接坡口、深槽焊等），从而提高了产品的安全性和经济性；也是环境友好型（如：人性化操作，减轻劳动强度，操作方便且安全可靠），从而提高了生产率。整体包扎式高压容器的研制、实验操作过程分析：各部分机构运行正常；操作简单、方便；包扎层板层间间隙≤0.3mm、松动面积符合HG3129-1998标准要求；包扎效率较高。这种新型容器通过拉紧层板并产生微量伸长产生一定预应力消除层间间隙，利用层间摩擦力的特性，能保证容器安全使用。利用液压机械手制作，操作灵活、方便，自动化程度高，生产周期短，制造成本低。包扎筒体纵、环缝相互错开，无深环焊缝，同时减少了焊接，探伤、返片时间。筒体选材范围增大（壁厚6~16mm，板宽600~2400mm），从而减少了包扎层数，好降低了材料单价。对大型容器可现场组焊制作，避免了运输困难，因此，设备选用整体多层夹紧式容器结构有非常明显的优越性，它为我国大型高压容器国产化开辟了一条新途径；同时它具有很好的经济和社会效益，值得大力推广。

参考文献：

1、HG3129-1998 整体多层夹紧式高压容器

2、朱孝钦,吴京生,陈国理;整体多层夹紧式高压容器研制及应用[J];石油化工设备;1999年04期

3、吴京生,朱孝钦;多层式高压容器的特性和研究进展[J];化工装备技术;1988年05期

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[关键词]化工压力容器 防腐蚀 腐蚀类型 预防对策

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0057-01

1 化工压力容器在应用过程中常见的腐蚀类型

1.1 化学腐蚀

化学腐蚀也被叫作干腐蚀，指的是压力容器表面与非电解质发生一种化学反应，使得压力容器被破坏，它主要是发生于干燥的气体以及非电解质溶液当中。化学腐蚀这一类型最明显的特点就是金属表面的原子与非电解质之间是通过发生氧化还原反应而产生腐蚀物质。这是金属原子与氧化剂之间进行电子交换的过程，期间不会有电流产生。

1.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀指的是压力容器的金属表面与电解质溶液发生电化学反应，导致压力容器的金属表面发生损坏。按照电化学反应的原理，压力容器表面所发生的腐蚀一般包括阳极反应和阴极反应两种，金属电子流与介质离子流形成回路。压力容器的阳极反应属于一种比较常见的氧化反应，当压力容器的金属表面失去电子之后，进入电解溶液；而阴极反应则是一种还原反应，氧化剂吸收金属表面与溶液当中的电子。化工压力容器的腐蚀大部分都属于电化学腐蚀这种类型，在一般情况下，它不单单是一种电化学作用，而要与机械、生物、物理等因素互相作用。

1.3 物理腐蚀

物理腐蚀指的是因为物理溶解二导致的压力容器技术损坏，比如用钢制容器来盛放熔融锌溶液，这样金属容器便与液态锌发生物理腐蚀，导致容器损坏。

2 化工压力容器预防腐蚀的对策

2.1 化工毫θ萜髦鞑牧系难

对于压力容器主材料的选择，首先要符合相关规定和标准的要求，换言之，必须通过相关资格认证的单位才具备设计及制造压力容器的资格与能力，之所以会这样做，也就是为了进一步保障压力容器的质量能够达到标准。同时，选择材料时也要充分考虑到材料的内应力，尽量降低内应力的集中，保证材料无破损，这是由于具有引发腐蚀作用的一些介质会很轻易的通过这些破损的地方加快对金属的腐蚀， 这里还应该注重金属设备的具体结构与组织。制造化工压力容器时，一定要把容器的各种功能用途、最大限度的温度、最大限度承压范围、易受何种介质影响等问题搞清楚，带着这些答案去选择更加合适的材料来制造抗腐蚀性能力强的合金。为了提高合金的耐腐蚀性，也可以在金属物质当中加入一些其他金属元素。

2.2 选用合适的缓蚀剂

缓蚀剂是一种可以在一定程度上缓解或者防止金属设备等容易被腐蚀的化学物质，这一化学物质的优势就在于能够与其他一些化学物质同时混合使用，而且能够得到更好的效果。 操作上只需要在金属表面添加这种缓蚀剂，无论使用多少量，都能够较好的对金属设备起到一些保护作用，能够使金属材料原先的物理性质不发生变化，是一种相当实用可行的方法。而且缓蚀剂的价格不高，使用方法简单，更加经济实惠，因而当前化工等行业里对这一方法的应用非常广泛，尤其是在压力容器的防腐技术当中常会用到。

2.3 电化学保护

这一方法是根据电化学原理得出的，是把金属设备作为腐蚀电池当中的阴极，来实现减轻或者是防止金属腐蚀的目的，通常采用的有外加电流法和阳极保护法这两种。电化学保护法就可以采用这两种方法，外加电流法是把保护金属材料当做阴极，把附件电极来当做阳极，这样可以对化工压力容器外加直流电，进而能够保护阴极的金属材料，采用这一方法能够有效的预防河水以及土壤等当中的压力容器发生腐蚀。牺牲阳极保护法指的是把比电极电势比较低的金属或者合金作为阳极，将被保护金属作为阴极，在实际工作应用过程中，合金、锌和铝等都可以作为牺牲阳极材料，应用于保护工业金属构件和石油管路等。

2.4 提升焊接的质量

通过提升焊接的质量能够在一定程度上降低甚至消除焊接缝处的残余应力，防止产生裂纹，进而更好的改善焊接缝处热影响区的金相性能和组织。氩弧焊和电弧焊这两种焊接方式是焊接不锈钢材料中非常常见的方法，为了有效防止化工压力容器产生超标缺陷，焊后要对其采用稳定化热处理，检查它的外观，同时要做晶间腐蚀试验，另外，还要按照设计图纸的相关要求通过超声波探伤射线探伤。

2.5 衬里防护

在进行压力容器金属材料的选择时，因为有的压力容器内介质腐蚀性很强，但是市场材料非常贵或者是找不到较好的耐蚀金属材料时，一般都会借助衬里防护的方法来解决腐蚀问题。衬里的选择要依照相关规定要求并且结合容器内介质的特性、压力、温度等因素，有钛、不锈钢、搪玻璃、玻璃钢、聚四氟乙烯、橡胶等。但是有些非金属材料衬里不能在比较高的压力和温度下使用，因此这一方法会受到一定的限制。

2.6 采用防腐材料

防腐涂料是由橡胶、合成树脂、浆液溶剂、植物油等配置而成的一种材料，通常要涂抹在腐蚀较为严重的金属设备的表面，它干了之后会形成一层有很多孔而且比较薄的膜，这可以能有效增加介质通过孔隙的扩散阻力与溶液电阻，虽然也不能做到完全的隔绝腐蚀介质和金属，但可以降低腐蚀电流，从而实现更好的防腐效果。

2.7 加强管理维护

化工压力容器有很多防腐蚀的方法，腐蚀类型不同就要采用不同的防腐措施来预防，任何防腐措施都有各自的独特应用条件与范围。为了有效保证化工压力容器的抗腐蚀性能，必须加强日常工作中的管理和维护。化工企业在进行日常运营过程中，要严格依据化工压力容器的相关法律法规，结合本企业对于压力容器的操作标准和规范，进行定期抽样检查，全面认识压力容器发生的缺陷和腐蚀状况，一旦出现问题，必须及时采取维护处理措施，防止压力容器腐蚀范围的继续扩大。化工压力容器的腐蚀问题对化工企业的安全运行具有重要影响，要分析其腐蚀形态，探究腐蚀损坏的原因，进而有针对性地采取措施，缓解或者抑制压力容器发生腐蚀，增强稳定性与安全性。

参考文献：

[1] 范晓勇，郭旭，陈鲁元，李健，压力容器的腐蚀及其控制措施[J]，化工管理，2016，04：179-180

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关键词:特种设备;同步检修;协同检修

化工介质的高危害性、生产的连续性对设备的可靠性提出了更高要求。要保证设备运行可靠,必须随时了解设备状态,对设备异常及时发现并做出调节或修理,防止设备状况的进一步恶化。化工特种设备与岗位布局方式决定了必须进行巡回检查。化工特种设备往往是设备连着设备,一个岗位集中管理和控制相邻的十几台甚至几十台设备。化工生产具备连续性大生产的特点,除开停车中需要操作人员到设备现场对设备进行操作外,正常生产中,操作人员的大部分工作时间是通过岗位控制台对设备运行情况进行监测与调节。这一点与普通机床设备操作人员始终在设备身边进行操作很不相同。控制室的监控参数不能完全反映设备状况(如设备局部的泄漏、振动等),这就要求通过巡回检查来弥补监控上的不足。巡回检查分操作人员的巡回检查、片区维护检修人员的巡回检查和现场技术管理人员的巡回检查。巡回检查和由此决定的调节与修理是化工特种设备日常维护的主要内容。

一、同步检修与协同检修要求

化工生产的一个操作单元的各个设备之间、多个操作单元形成的子系统的各个设备之间、多个子系统形成的总系统的各个设备之间,一般都通过管道相连。生产原料从一端设备投入,产品从另一端设备产出,中间没有间断、停留与机械运输。这与化工产品的生产介质大多为流体有关,这样可以实现连续性大生产。这种特殊的生产工艺对设备的维护检修提出了同步、协同检修的特殊要求。一台设备出现问题,往往造成一个操作单元、或者一个子系统或者总系统停车,这时就需实施该单元、或者子系统或总系统设备的同步、协同检修。同步指检修时间、周期、类别上的同步。协同指在处理某一设备问题时,充分利用该停车机会,协同处理同一单元、同一子系统或总系统中其他设备问题。

二、怎样实现同步和协同检修

化工特种设备检修按检修时机分:临时的停车检修和停产大修;按检修工作量分:大修、中修和小修。

当总系统运行一定时间(如一年)后,系统全面停车,主要目的是为了系统内设备集中大修,称为停产大修。停产大修停车时间长,可以安排较多设备的大修,但并不能安排所有设备的大修,一方面受停车时间、维修力量限制,另一方面设备种类、设备质量状况、运行环境条件的不同,设备的大修周期不可能统一。同一系统内种类相同、检修周期相近的设备可以分批实施大修,错开每批设备之间的大修时间。某次停产大修中不进行大修,而中小修周期到了的设备可协同进行中小修。以上这些大修和协同的中小修就形成了停产大修计划。

尽管如此可以使设备大修的集中度降低,但停产大修往往时间紧、任务重,施工组织难度大。因此必须有效利用临时的停车机会,尽可能多地实施中小修和可能实施的大修,例如一些可能与总系统隔断或短时断开的子系统或操作单元的设备。但子系统内或操作单元内设备也应实施同步的和协同的检修,以便减少停车次数。

中小修工作量相对较少、检修时间短,除在停产大修期中协同实施外,主要安排在临时停车时进行。化工生产要求实现连续不间断生产,但实际运行中短时的局部子系统或操作单元停车或者总系统的临时停车不可避免。如某关键设备的异常故障、巡检中发现某种危及安全的隐患急需处理、某岗位人员的操作失误、水电气原料供应不足等都可能产生临时停车。此时是安排该系统或操作单元设备中小修同步检修和协同检修的最佳机会。

三、压力容器、管道的维护检修

化工生产的管道完成各设备之间介质的传递输送,中间产品和最终产品由不同的储罐完成介质平衡与储存。压力容器和压力管道是化工生产中的主要设备,属于特种设备,对其设计、制造、安装、使用、检验、检修与改造实施安全监察,其维护检修除重视日常维护中的巡回检查外,重点是开展定期检验。定期检验是国家安全管理法规规定的强制性检验,主要分为每年至少一次的在线检验和相隔一定运行周期必须进行的、停止运行的全面检验。压力容器和压力管道的修理必须按安全技术规范的要求进行。一般将检验与修理(修理决策的主要依据是定期检验的结论)结合进行,与压力容器和压力管道相关的安全附件的定期校验、定期检修也与定期检验同步进行。

四、更高的安全检修要求

化工特种设备的管道相互连接,介质具有流动性、带温带压、易燃易爆、有毒有害。一些设备较大、较高,检修时需进入设备内部或登高作业。这些特点决定了进行化工特种设备检修必须有更高的安全检修要求。设备检修一般应在停车的情况下进行,应将介质排尽。对易燃易爆、有毒有害介质需进行吹除置换、清洗消毒;进入设备内部检修需从设备内部有代表性的部位取样分析,办理相关进塔入罐作业证方可进行检修。登高作业需带安全带,办理登高作业证;在一些有易燃易爆介质的生产现场或设备内部检修时,需对环境空气取样分析,办理动火作业证。生产中对系统的某台设备检修时,必须将其与系统断开,防止相连设备管道中的介质喷出伤人或造成燃爆、中毒事件。

五、化工特种设备修理决策方式

设备维修规程结合设备实际状况的决策方式。原化工部组织起草了各类化工特种设备的维护检修规程,对各类化工特种设备的维护检修制定了日常维护、大中小修周期、检修内容、质量验收标准、检修安全注意事项等等。这就产生了以化工特种设备维护检修规程为决策依据的修理决策方式。但它的缺点是没有考虑到设备自身质量、设备运行条件和状况、操作和维护检修水平上的差异,严格按规程进行修理决策,会造成修理过剩或修理不足。为此,以化工特种设备维护检修规程为主要决策依据,由现场技术管理人员、相关管理部门技术人员结合设备状况,对设备大修周期进行调整、共同决策是一种相对科学的修理决策方式。目前大多数化工企业都采用了这种修理决策形式。但实际运作中相关人员的技术素质、责任心、对现场设备的熟悉程度、对设备故障事故发生规律的认识水平等方面的差异,以及出自不同的利益,往往会影响设备的修理的科学决策。

依据状态监测的决策方式。状态维修的最大特点是,完全依据设备的运行效能、运行状态来确定设备的维护检修周期和检修内容。其实质是:在全面掌握设备状况的基础上,根据设备故障发生发展规律,选择最恰当的时机,对设备实施有的放矢的修理。这无疑是一种科学的修理方式,这需要大量资金的投入和做大量的基础研究才能得以实现。这也许是这种决策方式目前难以推广的原因。

化工企业压力容器由于有国家的强制性定期检验要求,检验工作开展得较早较好,随着人们对压力容器故障和事故发生发展规律认识的深入,许多化工企业压力容器的修理决策,基本做到了以定期检验结论为主要依据,可以说正在或基本形成了压力容器的状态监测决策模式。

按规程结合实际加状态监测的组合方式。目前一些大型化工企业,一方面在总系统中选择一些大型、关键、贵重、出现故障事故对生产影响、危害性大的设备进行状态监测,另一方面对大多数设备按检验规程结合设备实际状况进行修理决策,尽可能使修理决策科学化。

参考文献

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【关键字】压力容器设计，特点，问题

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

通过对压力容器设计的特点以及技术要求的分析，同时还结合自己的研究，对现阶段压力容器设计的相关的问题进行分析研究，可以不断的提高我国在压力容器设计上的水平，促进我国压力容器设计的整体发展。

二、压力容器的设计要求

1.确保工艺生产的顺利完成

有些压力容器应用于工能够业生产中时是要承担完成相应的工艺过程，例如石油化工生产中，整个工艺过程要在压力容器中进行，这就要求压力容器要满足整个工艺要求达到的压力、温度以及各种工艺完成所需的其他规格标准。

2.确保安全可靠的运行

一些应用于化工生产的物料多数具有强烈的腐蚀性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生产过程中引发火灾甚至是恶性的爆炸事故，使得压力容器内部储存的能量瞬间释放，具有极大的摧毁力。因此在进行容器设计时一定要保证容器能够安全可靠地进行运行。

3.满足预定的使用寿命

化工生产材料会对压力容器进行腐蚀，使得压力容器器壁变薄甚至烂穿，造成生产安全隐患。因此，在进行压力容器设计时一定要选择合理的材质，并且经过科学计算确保压力容器在使用寿命周期内的结构性能的完好性。

4.经济性

压力容器在进行设计时，在保证安全使用的前提下，尽量结构简单、方便制造，尽量节约贵重材料的使用降低制造成本和维修的成本。尽量提高压力容器的性价比。

三、压力容器的特点

所谓的压力容器具体是指盛装液体或气体并能承载一定压力的密闭设备，较为常见的压力容器有反映容器、贮运容器、分离容器等等。无论何种类型的压力容器基本都具有以下特点：

其一，产品设计专业性加强。压力容器的设计与一般机械类产品的设计有所不同，设计人员在应用各种软件进行产品设计时，既要求其熟练掌握计算机技术，还要具备化工设备的相关知识，这样设计出来的产品才更符合使用要求；

其二，制造工艺多样性。由于压力容器的适用范围较广，在很多行业中均有所应用，如制药、饮食、化工、冶炼、石油等等，这就造成了压力容器品种繁多的现象，即便在相同类型的产品中，有时也会因特殊原因或客户需求导致产品上存在一定差异，而产品结构的不同，引起制造工艺的多样性；

其三，产品综合性较强。压力容器产品在设计制造过程中，需要涉及机械加工技术、冶金技术、无损检测技术、安全防护技术、防腐蚀技术等等，是一种涉及诸多学科的产品，这就导致了产品在设计制造过程中必须由多方协作来共同完成，以确保产品质量。

四、压力容器设计的相关问题分析

1．预防应力腐蚀破裂的对策问题

应力腐蚀常出现于不同的腐蚀系统,但不论何种,均由于金属材质在固定腐蚀环境下合并承受持久高温的拉应力作用而形成的晶界或者穿晶裂纹,当裂纹的体积逐渐演变成一定数值时,即便应力尚未达到材质的承载极限,也会引发空前绝后的破裂。较为常见的应力腐蚀系统有:无水液氨、碳钢、奥氏体不锈钢、湿H2S和低合金钢等。由应力腐蚀而产生的持久高温拉应力,通常出现在容器操作时的热应力、容器内压导致的常规应力以及容器焊接时的残余应力等,其中由于容器焊接时而产生的残余应力占多数。腐蚀系统的不同,其形成的应力腐蚀指标、环境条件也有所差异,但只要达到各自相应的数值,便会出现相同的腐蚀形状、危险程度、破坏特点。对于这一问题,在实际设计中,通常采用预防应力腐蚀破裂的基本对策,例如,改善应力的腐蚀环境、改进容器的结构设计、降低其的设计应力、提升制造的精确度等,这些方面对各种应力腐蚀系统均能适用。由于湿H2S系统的应力腐蚀常伴有酸性的腐蚀,因此,对其的设计,应更加仔细及严格,切忌误认为这种预防方法的效果和适用性有所差别。

2.压力容器的寿命设计问题

由于设计人员在操作压力容器时未能很好确定其的操作参数,进而难以精确估计整个容器的使用寿命。若压力容器的运行时间超出其所设计的使用寿命时,缺少相关的法规政策规定检修人员如何处理压力容器的故障,从而造成不必要的安全事故。对此,压力容器的寿命设计问题始终是国内设计单位及人员极其避及的问题之一。然而,在现实生活中,设计人员难免会遇到有关压力容器的寿命设计问题,具体原因主要包括以下几个方面:第一,材料的力学性能方面,比如高温断裂、蠕变等对时间的依存性较大。第二,载荷方面的因素,比如周期性的载荷。第三,受到腐蚀的因素制约,进一步影响了容器的使用寿命等。

依据GB150—1998《钢制压力容器》的规定要求,设计人员在设计压力容器的使用寿命中,应根据预计的容器介质及寿命加以计算金属材质的腐蚀速度,进而确定其的腐蚀裕量。容器的腐蚀速度主要包括两个方面,即介质本身的腐蚀与介质流动对压力容器材料的磨蚀。《压力容器安全技术监察规程》中的相关规则规定:“为预防及避免容器操作时超过其预计寿命而发生相应的安全事故,通常情况下,设计单位应在容器的设计图纸上标注其的使用寿命”。另外,在其他的法规政策中也有所规定。

压力容器的预计使用寿命并非等于其的实际寿命,其仅是设计人员为使后续的操作依次进行而做出的估算。在设计图纸上标注预计寿命,目的是为了给容器的操作及使用者引以为戒,当容器的实际使用寿命超出预计的寿命时,能及时采取相应的解救对策,从而避免不必要的安全事故发生。

最后,压力容器的寿命设计作为一个较为复杂的难题,包含着材料选取、结构设置以及腐蚀数据等众多的设计要素,其预计的准确与否,主要取决于设计人员的水平及经验。不论是为了满足设计的要求,还是提升设计人员的水平,均应在设计图纸上标明容器的预计寿命。

3.压力容器与安全阀之间的连接管的璧厚问题

在安全阀设计中，我们一般根据《容规》相关公式计算出安全阀最小流道直径（阀座喉径），再结合容器内介质确定安全阀的规格型号，并确定与安全阀连接管的规格型号。譬如：通过计算安全阀喉径为15.85mm根据容器介质我们选A21W-40P，公称通径DN20的安全阀可以满足要求，又通过计算与安全阀连接管所需要璧厚4.5，这时我们有些设计者即选用Φ25×5的管子，这显然是错误的，因为这时管子内径Φ15mm已小于通过计算的安全阀喉径Φ15.85mm，显然安全泄放装置已起不到应有的作用，所以我们必须严格按照《容规》第152条第2款的要求执行，即：压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，选用Φ25×4.5的接管。

4.开平板的使用问题

在压力容器设计制造过程中常常有设计者这样规定：开平板不可以使用，这种规定是没有技术依据的。开平板和原平板在新修订的GB709中分别被称为单扎钢板和剪切钢板（连轧钢板）。钢板从钢厂出来的时候是成卷的，这些被机器开平后的平板就叫做“开平板”，它比平的原平板（或者叫中板）便宜。

GB150中使用的是GB3274《碳素结构钢和低合金结构钢热扎厚钢板和钢带》表中的Q235-B钢板，而GB3274中的Q235-B钢板包括开平板和原平板，故开平板也可以用在压力容器上，但其标注方式不一样，如8mm厚的钢板，单扎钢板标注为δ=8mm，开平板标注为7.x（x=1,2,3…9），但开平板偏差比单扎钢板规定还严格。

开平板的内应力较高，因此尺寸稳定性较差，但钢板出厂的划分标准一般按抗拉强度、常温屈服点及各种化学成分划分的，开平板的内应力一般不在考虑范围内。开平板可能有冷作硬化的倾向，在焊接时会有较大的焊接变形，很难调整，所以对外观质量要求较高的部件不能使用开平板，且开平板的厚度一般在6~12mm。故在压力不太高，对容器外观质量要求不太严格的压力容器上选用开平板并不违反相关规定，且较为经济。

五、结束语

总之，加强对压力容器设计的分析探讨，可以不断的提高我国在这方面的研究水平，这对于该领域的发展来说意义重大。

参考文献：

[1]齐和庆.压力容器质量问题分析[J].德州学院学报.2011（21）.

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关键词 声发射技术；压力容器；探测；应用

中图分类号TH49 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）120-0225-02

伴随着我国化工类企业的发展，压力容器被越来越多的化工厂商以及炼油厂商使用，其所独有的便捷化学加压条件可以很大程度上满足我国化学工艺中的多数工序，加快了我国化工企业和炼油工业的发展。现阶段，压力容器作为化学生产中的重要设备，对于整个生产过程的继续以及生产活动的展开有着重大的影响，一旦压力容器出现损坏，往往会造成生产活动的停滞不前，给企业和广大的炼油厂带来巨大的经济损失。通过对压力容器损坏后果的统计调查，多数压力容器的损坏会给周围生产厂房以及生产设备人员带来巨大的毁坏，由于压力容器本身所含介质多为有压力的气体和饱和液体，因而在损坏的过程中容器会因为内部的巨大压力从而化成碎片迸发出来，给周围的生产厂商和生产设备带来巨大的损失，新的形势下，由于压力容器破裂而造成的事故数不胜数，新的社会科技条件下为了更好的控制压力容器的安全，实现安全生产，越来越多的压力容器检测方法被投入使用实验，最终在广大检测人员的不懈努力下，多个探测容器损伤的技术相继被提出，尤其以声波发射技术检测成果最为优效。

1 声波发射技术探测容器的原理

由正常的压力容器见闻不难发现压力容器的构成多为金属，而金属对于声波的发射具有反射效能，因而可以使用声波发射技术对绝大多数的压力容器实现声波探测。其主要的反射工作流程为，通过声波发射器在特定的检测环境中，发射出声波并且在声电转换器的作用下实现对声波信号的再扩大，并且通过声波回收器的信号回收处理，来对声波反射信号的状况进行详实的记录和显示，通过对比原有正常无损情况下声波反射信号，来判断该压力容器是否完好无损，在此基础上部分探测人员还通过对正常声波波图的制作以及反射后声波波图的对比，来进行更加明了的声波检测成果评定。

2 声波发射技术探测容器的主要种类

声波发射技术来探测压力容器是否损坏其声波的方法总类中并不是单一的，在当前使用的声波检测实验中，广大实验人员通过对声波的特点和检测结果的对比总结出了统一NDT检测方法下各个波段种类声波的适用性和特点。本段落通过列表的方式对不同波段种类声波以及不同压力容器探测方法的适用特点进行了有序的总结，从而对比总基础声发射无损技术在探测压力容器是否损坏中的优势，其列表如下：

通过上表的各种探测压力容器方法的对比，不难发现超声波探伤法具有无损压力容器的优点点与奇特无损监测技术相比，声发射是一种动力学监测方法，其所探测的能量并不是来源于被检测物体的本身，是相应的声波发射器，而在超声波或者射线监测方法适用的时候，其信号的再回馈多是取自声波被探测的压力容器本身，而且声发射对于大部分压力容器有着较强的线性敏感性，以此的实验过程中，声发射技术就可以对整个压力容器本身的所有状况进行检查，而并非涡流探伤法或者渗透探伤法进行的外部或者内部个别压力容器的探伤。另外在进行紧闭系统的耐压试验过程中，声发射检测方法有着其他检测方法没有的功能，即可以预防由于位置不连续缺陷而引起的系统灾难性实效以及限定系统的最高工作压力不超幅，在不损伤机器系统正常运作或者下次运作的前提下实现无损探测，具有更大的适用范围。而且字相关实际应用中，通过文献我们可以得知声发射技术曾经可以同时展开对上万台大型压力容器的试验检测，而且对于除金属压力容器外的符合材料优生发射实验中，皆取得了相应的研究成果。二十一世纪初期，我国国家质量监督检验总局颁布了《特种设备检验检测机构管理规定》和《特种设备检验检测人员考核与监督管理规定》两个声发射探测方面的明文性规范，表示着声发射技术已经成为我国当前的主流压力容器的无损探测方法之一。新的形势下我国各个科研事业单位通过积极大力的宣传声发射技术对压力容器检测的要点和方法，已经从全国范围内建立起了新的压力容器检测新声发射反应实验检测体制，这种检测体制在替代了传统多数检测方法之外还很好的解决了原有压力容器或者压力设备缝隙检测工作中，对压力设备和压力容器夹渣、未焊透、未融合等不良的影响，并且通过大范围的性能调研从中总结了大量的实验实践数据，为下一步声发射技术的进一步完善奠定了基础。

3 结论

现有阶段随着压力容器越来越多走入到广大的生产生活当中，压力容器泄露缝隙造成的巨大爆炸损伤事故不断增多，新的形势下我们应该时刻保持着高度的安全防范态度，在进行压力容器再检测的过程中不仅要采用较为成熟的声发射技术外，还要坚持科学的探测方法和探测手段，对压力容器进行有序科学的检测，第一时间将缝隙损坏的压力容器和压力设备进行更换修缮，不可以违规操作这将为我们的生产生活带来巨大的安全隐患。新的形势下广大声发射人员应该加大对声发射技术在不同材料压力容器的测试范围，从而进一步的为声发射探测全方位的扩展提供可循实验基础，为推动我国化学工业的发展贡献出自己的力量，为维护广大人民生产生活安全作出自己的努力。

参考文献

[1]沈功田，李金海.压力容器无损检测――声发射检测技术[J].无损检测，2004，9：457-463.

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[关键词]化工设备 维修 保养

中图分类号：R54041 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0044-01

随着社会经济和科技不断发展与进步，化工企业自动化的程度不断提高，化工生产能力也需要不断增进，才能保证国民经济增长对化工产品的需求。而在这之中，化工设备是化工企业生产的物质基础和必要条件，其在化工生产中的作用也日益突出，为保障化工企业的发展目标的如期完成，化工设备常常不分昼夜地高速运转，长时间的连续作业难免会对设备造成不同程度的损伤，化工设备的优劣将直接影响到化工产品的质量好坏与产量高低，更甚者将对生产过程中安全、环保以及操作人员的情绪等多方面造成影响。因此，化工设备的维修与保养问题就显得尤为重要，管理和维护到位能极大程度的减小机械设备发生故障的概率，从而确保化工设备对的正常使用，延长其寿命，保障企业效益。

由化工生产设备是高科技、高价值的产品，因此正确的使用、维护、管理对设备的良性运行是至关重要的，本文就企业主要化工生产设备分类处理，从正确使用、常见故障、日常维护等方面进行阐述化工生产设备的维护和管理技术，旨在提高现代化化工生产设备的管理和维护水平。

1.化工设备的分类及运行特点

1.1 化工设备的分类

化工设备可分为反应设备、传热设备、传质设备、混合设备、分离设备、干燥设备、制冷设备、储运输送设备、压力容器、仪器仪表、包装结晶粉碎设备、橡胶和塑料生产的专用设备以及其他一些辅助设备等，如反应釜、换热器、吸收塔、精馏塔、干燥机、冷却塔、储罐、锅炉、分析仪器、结晶釜和粉碎机等。

1.2 化工设备的运行特点

化工设备的维护保养是设备自身正常运行的客观需要，设备在生产线上持续工作，由于自身运动和外界条件的改变，会使生产技术状态不断变化，不可避免出现干摩擦、零件松动、变形、声响异常、腐蚀、泄漏等不正常现象，虽有必备的安全系统，但长时间的作业常常会伴有易燃、易爆、高温、高压等安全隐患，再加上化工产品种类众多，性质各异，有毒、强腐蚀性的物质在生产的过程中需要尤为注意。这些都是化工设备的缺陷隐患，若处理不及时，很有可能会造成设备的过早磨损，性能减退，严重者甚至酿成重大化工生产事故。所以为了有效的保证化工设备能稳定运行，做好相应的维护保养工作是至关重要的。

2.投产前和使用中的一般维护

根据设备运转规律和企业的资源条件，制定合理的化工设备运行维护保养制度是设备维修管理工程中的重要内容。要认真定期作好设备维护保养工作，随时调整优化设备的使用状况，以达到减缓设备老化速度的目的，才能保证化工设备的正常运转，延长使用寿命。

2.1 设备在投产前要做好必要的维护保养的管理工作

需事先编写设备操作规范和保养规程；在化工设备投入使用前，对其操作人员进行必要的培训，使之了解设备的结构、性能、操作流程、维护保养措施等，并进行定期考核；对投入使用的设备要进行精度、性能、安全装置、报警装置等部件的检查和核对，符合出厂说明方可投入使用。

2.2 设备使用中维护保养的内容

首先，在适应连续生产需求的前提下，保证设备的运转周期，不可为求产量而长时间持续作业，对设备进行定期检查和维修；其次，物料泄露很容易引发的环境污染、爆炸和火灾等事故，在设备使用时应按照正确的操作流程进行操作，减少能源损失和物料消耗，排除管路和设备连接端的泄露隐患，对设备核心部位或重要部位，应定期开展检查工作；最后，设备的工作表面要保持清洁，使设备运行环境整洁干净，化学介质和大气介质要有良好隔离措施，以减少设备的化学损坏。

3.高安全性的化工设备检修措施

3.1 维修规程结合设备实际状况的决策方式

原化工部组织起草了各类化工设备的维护检修规程，对各类化工设备的维扣检修制定了日常维护规程，确定了大小维护周期，检修内容、质量验收标准、检修安全注意事项等事项。这就产生了以化工设备维护检修规程为决策依据的修理决策方式。但该决策方式也存在不足之处：不同设备在自身质量、设备运行条件和状况、操作和维护检修水平上存在各自的差异，若操作者或企业管理部门严格按规程进行修理决策，可能会造成修理过剩或修理不足的情况。为此，以化工设备维护检修规程为主要决策依据，应由现场技术管理人员针对设备状况做出调整，从而形成一种相对科学的修理决策方式。

3.2 依据状态监测的决策方式

状态维修是一种科学的维修模式。它是依据设备的运行效能、运行状态来确定设备的维修检修周期和检修内容的方法。在全面掌握设备状况的前提下，依据设备发生故障的情况，选择合适的时机对设备进行有的放矢的维修工作。但是该模式的实施成本投入量大，以致于这种决策方式目前难以推广。化工企业压力容器有国家的强制性定期检验要求，随着人们不断深入了解压力容器发生故障的原因，许多化工企业都对压力容器的检修作出适合各自企业的制度规定，基本做到以定期检验结论为主要原则，行业内正逐步形成了压力容器的状态监测决策模式。

3.3 按规程结合实际加状态监测的组合方式

目前一些大型化工企业，一方面在总系统中选择一些大型、关键、贵重、出现故障事故对生产影响、危害性大的设备进行状态监测，另一方面对大多数设备按检验规程结合设备实际状况进行修理决策，尽可能使修理决策科学化。

4.讨论

现代化的化工生产设备是化工生产等开展的物质必要条件，对于工厂而言，化工生产设备的有效维护和科学管理是当今面临的主要难题。面对当前国家新经济形式下，化工生产机构之间的竞争相当激烈，高性能化工生产设备的采购需求逐年增加。因此，合理利用高效能、高价值的化工生产设备成为化工企业的优势科目。利用科学有序的管理、维护和保养，确保化工生产设备能够正常运行，建立相关的维护系统，减少故障的发生以及故障发生时能有效解决至关重要。

参考文献

[1] 张尚权.浅析化工企业设备的维护及检修[J].中国石油和化工标准与质量，2011（08）.

[2] 展永亮，丛海.关于化工设备故障发生规律及预防策略研究[J].黑龙江科技信息， 2011（19）.

[3] 张引玲，郇新峰，党引线.浅谈化工设备防腐蚀管理和调查[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（05）： 173.

[4] 卜东雁，刘.工业厂房钢结构安装工程的质量控制[J].施工技术，2007（S1）.

[5] 毛盛泰.工业厂房钢结构安装的焊接质量控制[J].装备制造技术，2009（05）.

[6] 罗良德，彭寿开.大型冶金工业厂房钢结构安装施工研究[J].南方金属，2007（04）.

[7] 赵玉军.化工企业 ERP 中的设备管理[J].数字化工.2009（11）：3436.

[8] 韩明山.化工机械设备的管理和保养[J].中国石油和化工标准与管理，2011，3.

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在改革开放进程中，这四类行业会更加开放，竞争也会随之更加激烈，化工机械行业会伴随机遇与挑战迎来更大的发展空间，中国入世以后，化工机械行业出现市场需求增大的特点，针对这一情况，化工行业充分利用这个国际经济贸易平台，不断开拓市场，抓住最好商机。同时，在传统技术基础上，研究新技术以适应快速发展的化工机械行业。发展前景化工机械行业是国民经济的支柱产业，是影响国民经济水平的重要因素。在世界各国重视科技力量的前提下，化工机械行业必将会迎来更先进更宽松的发展空间，经济效益也会随着稳步增长。化工机械行业的迅猛发展会加速其他机械行业的发展，使机械行业整体水平得到提升，我国会迎来机械行业高技术装备制造业全面发展，国民经济将保持持续稳固增长。中国化工机械行业将走入良好发展轨道。

化工设备和机械的简要分析

对比化工机器和化工设备统称为化工机械。化工机械是动设备，主要是指泵和压缩机；化工设备主要包括化工容器，是静设备。化工机械以动态为主，化工设备以静态为主。化工机械和化工设备的动与静都是相对而言的。化工机械具有传动特点，化工设备以压力容器静止为主。多年来，在工业生产中，将原料加工成符合要求的产品，必须经过原材料处理、材料化学反应、反应物精制等化工过程。化工机械的划分不是很严格，实现工业生产的流程所用到的机器和设备就是化工机械，比如泵、风机、压缩机都在化工产品的生产中占有重要地位。这些基础东西是化工生产中通用的机械设备。随着化学工艺和化学工程的发展，机械工程和材料工程有了长足进步，化工机械的设计和制造有了新的技术水平。相对化工机械的动态而言，化工设备就是静态的机械，包括主要容器、物质分离设备、结晶设备、传质设备、离子交换设备、换热器、蒸发器、干燥器、反应器、反应炉等。化工设备以压力容器、换热器塔设备、反应釜为主要设备；化工机械主要以传动、运输、粉碎机械、分离、干燥设备为常用机械。重要性化工设备的完善和整体水平决定了化工产品的质量、成本和产量，而化工机械必须要符合化学工业的机械化要求，安全可靠的运转、符合要求的强度、良好的耐腐蚀功能、密封功能准确、高效率与低能耗并存。化工机械设备为化工生产提供良好的作业基础，保证了化工生产过程中的正常运转。化工机械设备的基本特点决定了工业生产的稳定性、牢固性。化工企业要低投入、高产出、低能耗、高效益，化工机械设备必须先行。化工设备与机械是化工生产的基础和根本，化工机械设备的现代化程度决定了化工企业的现代化水平。

让化工设备与机械高效服务于工业生产的具体措施

严格采购机械设备，重视产品质量机械设备出厂前，在生产加工以及组装过程中，有时候会出现若干问题，因此在采购过程中，应该细致检查、考察产品质量，从设计、工艺、外形、规格型号、技术参数等把好第一关。正确安装设备，合理规范操作机械设备在到达规定区域后，要认定设备存放环境符合设备技术要求，要放在最合理的位置，平稳固定并打牢基础，要细致正确的进行安装调试。安装要根据设备说明书，由专业人员进行操作，设备的使用条件是设计时就已经规定的，例如温度、电压、安装条件等是根据设备特点设定的。在这些化工机械设备的操作中要严格遵守使用条件，违章操作会造成机器故障甚至危险发生。在生产过程中，不能让机械设备超负荷运转，每次使用前要做好准备，合理调整方式方法。要定期检查维护，检查机械设备是否螺丝松动、是否规定部位缺油、是否环境条件不适宜。适时养护机械设备，保持设备正常状态机械设备无法避免的就是老化。每台机械设备都有它的寿命，在使用时间范围内，我们要重视机械设备的日常保养，保养工作会延缓机械设备的老化速度，定期检查、适时养护，发现问题立即采取合理有效的方式解决，让机械设备快速复原，不耽误工业生产，避免造成因机械设备问题造成的损失。做好巡回检查工作，保证同步设备检修化工机械设备要每天面对高危害性的化工介质，不仅如此，这些高危害性的物质还是持续停留在化工机械设备中，因此，要保证机械设备能稳定供给化工产业需要，就要建立巡回检查制度、同步检修制度、协同检修制度。巡回检查要求操作人员要经常巡回检查、生产区域维护人员巡回检查，现场管理人巡回检查，把机械设备发生故障的可能降到最低。化工生产是各个设备之间共同作用的结果，多个操作单元，多个系统之间要良好配合，合理运转。各个生产设备之间形成没有间断的连续作业，形成一个自由顺利的生产通道。生产原料多数具有高腐蚀性，在运转期间的各个环节，要连续、不间断，从进料到生产到运输要严格执行操作规程。化工生产往往涉及特殊工艺，特殊工艺对化工机械设备提出很高要求，所以同步协同的检修制度能够在生产过程中发现问题、解决问题，让化工生产工作处于高效运转状态。化工机械设备要注重大修，设备大修制度是我国特有的一种维修模式。设备大修要严格遵循设备技术要求。设备的使用期限一般分为初始期、稳定期、衰老期。大部分设备一年为初始期，经过三年到五年的稳定期，进入衰老期。停产大修的时间要选择销售淡季，大修工作虽然细致，但是时间不宜过长，时间长会造成生产率低，影响经济效益。所以，在保证化工机械设备正常运转的前提下，用适时维修的方式减少故障发生，故障发生少了，化工机械设备的生产率、利用率自然得到高效发展。充分做好能源管理。做好能源管理第一步要了解化工机械设备每天消耗多少能源，是什么方式消耗的。这个原因在工厂里容易实现，安装能源测量设备就可以实现。第二步要观测化工生产厂家的运营方式，制定“消减负荷”能源管理原则。例如化工设备中的压缩机使用，两次使用后达到效果，就不需要第三次使用了。这个思路可以扩展到对其他化工设备的应用。注重“功率因数”提高，功率因数是工厂用电的衡量标准，生产设施和配电系统要适时调整，达到相互匹配。用变频驱动方式节约能源。以人本管理为中心，提高技能水平化工机械设备在化工生产过程中起到基础的作用，所以对购置设备人员、安装设备人员、操作设备人员、设备维修养护人员都提出很高要求。人的因素才是提高化工机械设备效率的最根本因素。人的素质是工业生产中的可变化因素。化工企业要想实现生产过程少故障或零故障，杜绝人为因素尤为重要，减少化工生产过程中的潜在危机是化工生产高效能的主要途径。

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1设计的原理

化工设备设计主要是在把握设计标准的基础上，设计出安全合理经济的产品。标准规范介绍了各种形式化工设备的设计原理和规则。熟悉化工设备的设计原理，需要了解化工设备的结构和计算模型。化工设备根据结构的不同，具有不同的计算模型，卧式容器的计算模型是对称外伸悬臂梁，塔器的计算模型是多自由度振动体系。总的来说，化工设备的计算模型可以从结构、受力和约束三方面来分析。化工设备的结构由外壳、内件和支座等组成，外壳多为圆柱壳体或球壳。约束指的是设备的支撑方式，包括支座、鞍座、裙座和球罐支柱等。受力主要是压力、液柱静压力和接管载荷等。不同形式的设备承受不同的载荷，并且主次载荷并不相同，比如，卧式容器和换热器不考虑横向风载荷，但是塔器和球罐需要考虑风载荷（且是主要载荷），还需考虑水平风力和水平地震力。总而言之，化工设备设计的原理包括结构的设计和计算。结构设计主要是确定不同设备的外形和内件形式，使其满足工艺要求；结构计算主要是确定计算模型，使设备及零部件满足强度、刚度、稳定性和使用寿命的要求。此外，设计是制造的上游工序，因此，设备设计还要考虑制造和检测的要求[1]。

1.1工程设计方法

化工设备的设计包括零部件的设计和总体设计。具体设计方法上包括材料选择、结构选型和尺寸计算、材料选择需要考虑工艺介质和各种材料的物理化学和机械加工性能等。结构选型一方面指的是工艺的设备选型，另一方面指的是设备的强度计算模型，比如开孔补强方法采用补强圈还是厚壁管或者增加壳体壁厚的整体补强。尺寸计算指的是确定满足工艺要求和设备强度要求的尺寸。零部件的设计可分为标准件的选型和非标件的设计。对于标准件的选型来说，需要设计者充分了解标准件的适用范围，做到既满足工艺和结构要求，又经济合理。当设备的设计条件超出标准件的使用范围时，就需要设计者设计非标件。对于非标件的设计，需要设计者从计算模型上把握产品的合格标准，在满足产品要求的前提下，追求设计的最优化。非标件的设计经常使用经验对比的设计方法，主要是参考标准件和竣工图纸的形状和尺寸作为初始参数，补充输入新的设计参数，利用SW6的校核模式来验证是否合格，若合格则可采用，否则需要修改尺寸，重新校核，直至合格。这种方法既可以借鉴原有的成功经验，又同时满足计算的要求，提高了非标件设计的效率。总体设计是将整个设备作为一个计算模型，重点考查零部件之间的连接方式以及连接后产生的局部应力，同时分析整个设备在整体载荷下的安全问题，比如塔器在风载荷、地震载荷和内压共同作用下的应力响应。SW6是化工设备计算软件，包括零部件设计和设备设计。利用计算机的计算方便性，结合理论知识，可以提高设计的效率和产品的品质。

1.1.1化工设备的壁厚

化工设备是根据弹性失效和弹塑性失效准则来设计的。壁厚尺寸是设备满足载荷和工艺要求的关键尺寸。理解化工设备各种壁厚的含义对于合理准确的设计至关重要。计算壁厚指的是满足强度要求的厚度，这是强度要求的厚度，以解决设备在这种载荷下可不可以用的问题。最小壁厚大多是刚度要求的厚度，解决设备变形的问题。腐蚀裕量保证了设备的使用寿命（对均匀腐蚀来讲）。设计厚度是强度和使用寿命要求的厚度，等于计算厚度（或最小厚度）加腐蚀裕量，所以，设计厚度可以保证设备在使用寿命内的强度安全。筒体的名义厚度=设计厚度+负偏差C1+圆整，圆整量是富裕的厚度，此类富裕厚度反映出设备的最大允许工作压力往往大于设计压力。封头的名义厚度需要考虑制造减薄率，封头的最小成形厚度只有大于等于设计厚度，才能保证封头的强度和使用寿命。

1.1.2不同设备壁厚的决定因素

不同的设备有不同的计算模型，因此，不同的设备也就具有不同的关键厚度。关键厚度指的是决定受压元件名义厚度的关键因素要求的厚度。球罐的关键厚度是内压、开孔补强、a点组合应力决定的厚度中最大者。根据经验，球罐壳体的壁厚，大多由支柱和壳体相交最低点的应力决定。卧式容器的关键厚度是内压、开孔补强、鞍座应力决定的厚度中的最大者。一般来说，中低压卧式容器的壁厚大多是由鞍座处壳体厚度决定的。塔器的关键厚度是内压、开孔补强、地震力和风压决定的厚度中的最大者。中低压塔的最大壁厚是由地震力和风压共同决定的。大型储罐的壁厚是由内压（氮封压力）、风压、地震力、物料和自重决定的。一般来说，壁厚主要由液柱静压力或内压决定。除此之外，对于一些特殊的容器，我们还需要特别考虑接管载荷对壳体厚度的要求，比如高温高压反应器封头上接管载荷对封头壁厚的要求。了解不同设备的关键厚度，对于我们掌握化工设备的安全设计至关重要。

1.2设计标准

设计标准是设计的依据。设计者只有熟悉设计标准的内容，理会设计标准表达的内涵，才能准确地利用好标准，设计出合格的产品。标准按照设计内容可以分为设备级标准、零部件标准和施工标准。设备标准包括塔设备、换热设备、反应设备、储运设备标准。零部件标准包括钢制管法兰、紧固件、垫片标准、设备法兰、支座等标准。除此之外，了解压力容器的材料标准，在已知的介质和环境条件下，选择合适的材料，保证结构的安全和使用寿命。我国标准的特点是相互联系，相辅相成，所以学习标准不可只见树木不见森林。首先，就单个标准来讲，要把握标准的使用范围和选择原则；其次，由于我国标准是层层相关的，包括法规、规范、行业标准等，因而使用标准时不仅要把握该标准本身，还要结合与该标准相关的其他标准，这样才能更透彻地理解标准的含义，更准确地把握标准，设计出更优秀的产品。随着社会和学术的发展，标准规范也在不断更新，各个国家的标准也存在差异[2-3]。对于更先进、更经济的新标准来说，老标准相对保守，不经济，存在不足。所以设计者要不断学习新标准，学习新的设计方法和设计理念，这样才能做到与时俱进，设计出更加安全可靠、经济合理的产品。

1.3绘图

图纸是设计理念和结果的表达。化工设备由于其结构的特点，其绘图方法也和一般的机械制图不太一样。绘图对于化工设备的设计十分重要：一是可以表达设计理念；二是可以确定零部件的配合尺寸；三是可以检查设计中的一些干涉问题。化工设备的绘图顺序是先按比例绘制所有的零件图，之后利用配合关系组装出总图。当零件之间，特别是内件之间存在干涉时，需要重新修改零件尺寸，校核验证，直至没有干涉为止。在绘制整体的装配图后，需要绘制零件之间的节点图，比如焊接节点图、局部放大节点等。之后添加必要的制造、检验和安装使用的技术要求。最后，统计材料，填写明细表，完成绘图。绘图中的尺寸可以分为两类：一类是计算出来的精确尺寸，比如工艺的筒体内径和管口尺寸，设备强度计算出的筒体壁厚等；另一类是规则经验尺寸，也就是说该类尺寸不需要经精确的公式计算，只是根据规则和经验而定的，比如高温塔器裙座的过渡段的长度要大于五倍的保温层厚度，且不小于500mm；焊缝间距宜大于三倍壁厚且不小于150mm等。因此，绘图尺寸来自于设计者的计算和设计规则。传统的CAD绘图方法自动化程度不高，生产效率低。随着计算机的发展，更加智能的绘图方法不断出现，大大提高了绘图效率和准确性，比如，交互化、智能化的化工设备CAD绘图系统、PVCAD系统等[4-5]。

2存在的问题和建议

化工设备的设计标准都有一定的使用范围，实际设计中往往会超出标准的使用范围，比如计算模型不同、载荷工况不同等。因此，设计者不仅要把握标准的内容，。在有标准的时候严格使用标准，在没标准可以参照的时候，要依据相关的知识，运用合理的简化和计算方法，设计出合格的产品，比如螺纹锁紧环换热器、夹套搅拌容器等。这类设备的设计一方面可以利用经验对比法，参考以前的图纸进行结构设计；另一方面要根据力学的原理，建立力学模型，进行计算校核；此外，利用有限元法可以对复杂的结构进行分析设计、优化设计或校核等。设计标准的层次和行业众多，针对同一问题，可能不同的标准具有不同的表达方式或者侧重点。设计者不仅要把握标准的内容，更要理解编制标准者的初衷，把握标准的原理。在众多的标准中选择最适合产品工况条件的标准进行设计。设计中需要经常使用标准件，使用标准件可以方便设备的设计和制造。标准件可以直接选择型号，不必再进行计算。但是，实际设计中，当我们选择了标准件，同时需要修改标准件的某个尺寸时，此时的标准件就不能算标准件了，必须重新计算，合格后才可选用，比如，球罐人孔法兰盖，可以选择标准件，如果需要在法兰盖中心再接一个排凝管，此时法兰盖就算是非标件了，需要重新计算。类似的问题还有标准法兰的内径选择，一般标准法兰并不给出法兰内径，只是要求法兰内径与对接的接管内径相同。由于接管和法兰的计算模型不同，接管的壁厚和法兰应力校核需要的直边段厚度不一定相等[6]。因此，对此类情况下的标准件，在苛刻工况下，为了安全可靠，应进行必要的校核后再选用。

3结论

化工设备的工程设计方法包括设计的原理、标准和绘图方法。设计原理是设计的根本，设计标准使设计更加规范和准确，绘图是设计思路和计算结果的表达，设计原理和图纸相辅相成。只有了解了化工设备的计算原理和设计标准，才能设计出安全经济合理的产品。

作者:范强强 单位:安徽实华工程技术股份有限公司

参考文献

[1]陈建俊.从制造角度看化工设备的设计[J].化工设备与管道，2005，42（6）：1-7.

[2]丁伯民.对压力容器有关标准的一些看法[J].化工设备与管道，2008，45（2）：1-3.

[3]丁伯民.压力容器标准应用的探讨[J].化工设备与管道，2001，38（2）：5-10.

[4]林杰.交互式、智能化化工设备CAD系统的开发[J].化工设备与管道，2012，49（3）：47-49.

篇10

关键词:D型螺栓;高压密封结构;承力连接结构;密封效果

中图分类号:U664文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0014-02

一、D形螺栓系列高压密封结构与特点

D形螺栓是容器端部法兰与顶盖的新型承力连接结构,要获得良好的密封效果,还需配合密封元件,而且它们之间要形成协调的结构关系,即在保证密封可靠的基础上又不能影响装拆方便性。在密封元件上,可以考虑利用内压的自紧作用,这是提高密封效果减小初始预紧比压的一条很好的途径,当然也可以设置单独预紧调节装置,即预紧和承受内压作用力分开。D形螺栓系列的密封结构包括:D型螺栓径向C形环高压密封结构、D型螺栓轴向C形环高压密封结构、D形螺栓单通到柔性环高压密封结构、D形螺栓O形环高压密封结构、D形螺栓连接卡扎里高压密封结构、D形螺栓B形环高压密封结构,等等。这些新型D形螺栓连接高压密封结构与传统高压密封结构比较,既能保持一般抗剪螺栓高压密封结构紧凑、重量轻的特点,又具有联接安全可靠、装拆迅速、劳动强度低的特点。

二、D形螺栓轴向C形环高压密封结构分析

D形螺栓轴向C形环高压密封装置结构由、D形螺栓支撑环、D形螺栓C形环、端部法兰、顶盖等元件组成。该密封装置的主要受力部件包括D形螺栓、端部法兰、顶盖和C形环等。其结构密封实现如下:密封元件采用一般的自紧式C形环(C形环放置在顶盖和端部法兰之间),上、下两道封口的初始预紧力通过旋转顶盖上方沿周向均布的一组D形螺栓直接压下顶盖从而压紧C形环获得,工作时的C形环有内压自紧作用(顶盖在轴向可相对移动)。D形螺栓连接在D形螺栓支撑环和容器端部法兰骑缝上的螺孔内,这些螺孔的中心则是靠内,呈“偏心”状态。端部法兰上的螺孔保留1/4圆弧螺纹柱,与之相对应的D形螺栓支撑环上的螺孔3/4圆弧螺纹柱,这样当D形螺栓在松开位置时,它可被D形螺栓支撑环上的螺孔所“包容”,此时,D形螺栓、D形螺栓支撑环和顶盖可以作为一个整体组件直接卸下,D形螺栓不必取出;反之,在安装过程中,只要将上述组件置于端部法兰腔体内,把包容全部D形螺栓的支撑环,经轴向和周向定位(螺孔对位)后,分别旋转各个D形螺栓至少量的行程。

显然,容器内压轴向力和密封环密封力由顶盖传递到端部法兰是通过D形螺栓进行的,而D形螺栓支撑环轴向并不参与上述力的传递,所以,预紧完成后要求所有D形螺栓螺纹应与端部法兰上的螺纹孔呈完全连接状态(即不可以只联结一部分)。分析以下三个方面:

1.D形螺栓。

(1)受力分析。介质内压产生的轴向力凡由顶盖通过D形螺栓传递到端部法兰上,同时C形环密封反力(轴向力)Fa也通过D形螺栓传递到端部法兰上,端部法兰对螺栓的作用力主要是轴向剪切力。但由于该剪切力与顶紧力的作用会形成使螺栓“倾覆”的力矩,为平衡该力矩,D形螺栓的两侧需受到能形成反向力偶的力,可假设来自端部法兰作用的正向分布压力为q1(x),能与q1(x)形成力偶的力主要是螺栓底部的摩擦力Fb和可能来自D形螺栓支撑环的正向分布压力q2(x)(为简化计算,无任支撑环长短及螺栓缺口方位,皆做如此假设)。文中q1(x)、q2(x)都认为是线性的,D形螺栓力学模型如图1所示:

从图1可以看出,显然,D形螺栓支撑环可以起到一定的横向支撑作用,但轴向是不受力的。为此,在简化力学分析的过程中,作用在D形螺栓螺纹处的轴向剪切力可简化为作用在该圆弧面形心处的集中力FD。

(2)各种力的关系式。如式(1)所示。其中,Fa为C形环预紧密封力、Fo为内压总轴向力。在内压工作时,C形环同时有松开趋势和压力自紧补偿作用。所以可以假设工作状态下C形环的密封反力还是按Fa计算,容器端部法兰上螺纹受到的总剪切力Ft的关系式如式(1)。单个螺栓的剪力用FD表示,Fn=FD可以有螺栓轴向受力平衡得出。?子1为D形螺栓1/4螺纹弦长上的切应力,?子为端部法兰每个螺纹或D形螺栓连接螺纹上受到的轴向切应力。x为形心位置,D形螺栓螺纹弧段受到的总剪力等效简化为作用在所作用弧段的形心位置。由q1、q2 的表达式可知,q1、q2取决于D形螺栓的静摩擦系数和长径比。

2.端部法兰。端部法兰内壁螺纹上受到D形螺栓传递的剪切力点和正向线性分布压力q(x)作用(根据其力学模型)。由于D形螺栓数量较多,可按轴对称问题处理(剪切力和正向分布压力沿内壁周向均布)。其中Ft计算式与式(1)一样,线性分布压力q(x)的最大值qmax、计算与单个D形螺栓正向线性分布压力q1(x)的最大值q1的计算关系、端部法兰强度限制如下所示。

3.顶盖。顶盖可以是平盖,也可以是碟形、椭圆形或半球形等凸形封头,可参照国家标准GB150的相关规定计算。平顶盖基本尺寸中,螺栓力作用点到凸缘内径距离推荐为螺栓半径加上15～30mm。螺栓力作用点到凸缘外径距离约为螺栓半径的0.7倍。参照GB150 G50公式,平顶盖纵向截面弯曲应力?滓hm按下式校核。另外,C-C环向截面当量应力?滓oa需作强度校核,强度校核公式可参照GBI50 G51有关长箍紧固结构类似的方法和公式进行计算。对顶盖上的D形螺栓作用孔中的切应力?子k也要进行校核。

三、结语

由于D形螺栓连接高压密封结构具有上述的“结构紧凑、装拆十分方便”等特点,所以它经常在高压容器和管道设备中使用。文中虽然分析了该密封结构的密封原理和受力特点、强度校核等,但是密封是否可靠、强度是否足够,需要进一步验证。这需要用ANSYS软件进行有限元数值分析,由于篇幅的原因在这里不予介绍。

参考文献

[1]丁伯民,黄正林.化工设备设计全书(高压容器)[M].北京:化学工业出版社,2003.