化工容器的特點范文

導語：如何才能寫好一篇化工容器的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：能源化工 設備安裝 土建

能源化工設備安裝設計與土建設計有著密切聯系，土建為安裝所考慮的構造設計的合理性和可能性為能源化工設備安裝設計能否付諸于實踐的提供了依據。能源化工設備安裝設計的技木經濟的合理性需要借助于土建，反之一些建筑的結構能否做到設計經濟上的合理也需要能源化工設備安裝予以配合。

一、能源化工設備

化工容器結構

（1）基本部件

圖1－1化工容器的總體結構

1―法蘭； 2―支座； 3―封頭拼接焊縫； 4―封頭； 5―環焊縫；

6―補強圈； 7―人孔； 8―縱焊縫； 9―筒體； 10―壓力表； 11―安全閥； 12―液面計

①法蘭

法蘭在這里起到連接作用和密封作用。它通過螺栓起到連接作用，通過擰緊螺栓使墊片壓緊來保證密封。法蘭也分很多種類，管法蘭用于管道連接合密封；容器法蘭用于容器端蓋和筒體連接后密封。筒體端部是指在高壓容器中，用于端蓋與筒體連接，并且和筒體焊在一起的容器法蘭。容器法蘭按其結構分為整體式、活套式和任意式三種。

②封頭

封頭可以分為球形、碟形、球冠形、橢圓形、錐殼和平蓋等幾種，其中以橢圓形封頭應用最多。封頭與筒體的連接方式有用法蘭連接的可拆連接與焊接這種不可拆連接兩種。

③筒體

筒體是化工容器最主要的受壓元件之一，是化工設備中用以儲存物料或完成傳質、傳熱或化學反應所需要的工作空間。工程中最常用的筒體結構是圓柱形筒體（即圓筒）和球形筒體。

④密封裝置

密封裝置的可靠性很大程度上決定了化工容器能否正常安全地運行。封頭和筒體間的可拆式連接，容器接管與外管道間可拆連接等都是化工容器上需要的密封裝置。

⑤開孔與接管

為了滿足工藝要求和檢修及監測的需要，化工容器中常在筒體或封頭上開設各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管，或者安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。

⑥支座

支座支承并固定化工容器，隨安裝位置不同，化工容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類。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種。臥式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三種，其中以鞍式支座應用最多。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）壓力容器

工業生產中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設備，稱壓力容器。貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。滿足以下條件:最高工作壓力≥9.8×104Pa(1Kgf/cm2)；容積≥25L，且工作壓力與容積之積≥200L.Kgf/cm2(1960×104L.Pa)；介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體。

2、化工塔設備的結構

（1）、塔設備的基本部件

填料塔和板式塔結構見圖1－2。從圖中可看出，塔結構包括的一些基本部件，如塔體、支座及塔體附件等。

圖1－2填料塔結構圖

1―支座； 2―液體出口； 3―填料支承； 4―卸料孔； 5―塔體；

6―填料； 7―液體再分布器； 8―噴淋裝置

①塔體

塔體是塔設備的主要部件，大多數塔體是等直徑、等壁厚的圓筒體，頂蓋大多以橢圓形封頭。鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、不銹耐酸鋼等材質是塔體常用的材質。

②塔體支座

為了使塔體具有足夠的強度和剛度，來承受塔體操作重量、風力、地震等引起的載荷塔設備常采用裙式支座。塔體支座的材質常采用碳素鋼，也有采用鑄鐵的。

③塔體附件

塔體附件包括接管、吊耳、吊柱、人孔和手孔、平臺和爬梯等幾個部分。

（2）填料塔

圖1－3板式塔總體結構圖

1―裙座； 2―裙座人孔； 3―塔底液體出口； 4―裙座氣孔；

5―塔體；6―人孔； 7―蒸汽入口； 8―塔板； 9―回流入口；

10―吊柱； 11―塔頂蒸汽出口； 12―進料口

填料塔是化學工業中最常用的氣液傳質設備之一，在塔內設置填料使氣液兩相能夠達到良好傳質所需的接觸面積。填料塔具有結構簡單，便于用耐腐蝕材料制造，適應性較好的特點。填料塔廣泛的應用在蒸餾、吸收和解吸操作，而在大型裝置中，填料塔的使用范圍正在逐步擴大。近代石油工業中，填料塔的地位變得日益重要。近來，由于塔內采用接觸面積較大的矩鞍型或聚丙烯鮑爾環填料，經實踐證明已克服大型填料塔的不足，并且顯示了出效率高，處理量大，壓力降小等優點。

二、化工設備的安裝

化工設備的安裝要考慮設備的特點和占地面積等。設備布置的安裝要按生產流程順序和同類設備適當集中布置。設備的安裝也要考慮是否在廠房、框架或利用管廊的上部和下部空間布置，操作通道、維修通道、消防通道、疏散通道的設置。裝置大氣排放和操作輔助設施、圍堰、鋪砌的設置等。

化工設備的安裝設計要按照應對裝置布置的原則，遵守的標準規范，裝置布置的一般要求來設置。比如操作維修場地、通道、凈空、凈距和安全間距等要求和確定標高等要求。這里的標高包括室外鋪砌區、非鋪砌區，室內地面，設備基礎面等。

三、化工土建設計

土建的設計對化工設備的安裝具有很大的影響，對特殊地基所采取的處理措施，主要建筑物的結構選型、以及生產特點對建筑物的要求，如防火、防水、防腐、防爆、抗爆、防振等因素在能源化工設備的安裝設計中有著舉足輕重的作用。在化工設備安裝施工前，基礎施工單位應提交質量合格證明書、測量記錄及其他施工技術資料;基礎上應明顯的畫出標高基準線、縱橫中心線,相應的建筑物上要標有坐標軸線;設計要求做沉降觀測的設備基礎應有沉降觀測水準點。

化工土建基礎混凝土強度應達到設計要求,周圍土方應回填、夯實、整平,地腳螺栓的螺紋部分要達到無損壞和不生銹的標準。土建基礎表面在設備安裝前應進行修整，需灌漿抹面時要鏟好麻面，基礎表面不得有油垢或疏松層。放置墊鐵處(至周邊50 毫米)應鏟平,鏟平部位水平度允許偏差為2 毫米/米，預留地腳螺栓孔內的雜物應清除干凈。

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論文關鍵詞：壓力容器，生產制作工藝，浮動裝置，夾緊機械手，預緊裝置

 

隨著改革開放的深入和國家“十一五”計劃的實施，壓力容器向大型化發展的速度越來越快。化工、化肥設備中高壓多層包扎設備從60年代的DN500、DN600等系列發展到DN1200~DN2000等系列，產品重量和直徑都翻了幾倍。目前，國內企業使用的捆扎式包扎工藝制作壓容器制造中,深厚環焊縫焊接困難、檢測困難,需經多次熱處理,制造周期長、成本高等缺點已不能滿足設備大型化發展的需要。“卡鉗式多層包扎容器工藝裝備設計”正是為適應制作大型化高壓設備而設計的。整體多層包扎式高壓容器工藝是繼多層包扎、多層繞板、多層熱套、多層繞帶和多層螺旋繞板后的一種新型多層容器的結構工藝，是適合我國國情的一種新型多層高壓容器結構。HG3129-1998《整體多層夾緊式高壓容器》制造工藝特點是:各層層板的縱環焊縫相互錯開,避免了大厚度的焊接、探傷和熱處理;材料利用率高,選材面廣;機械化程度高,層板夾緊裝置操作靈活,夾緊力可控;④制造周期短,成本低。它綜合了現有多層容器的優點，具有結構設計合理、制造工藝先進、成本低以及安全可靠等特點。該包扎式工藝可廣泛適用于化工、化肥、能源及冶金的高壓容器領域。它在制造技術以及安全和經濟效益的提高上都具有十分明顯的優勢。

一、工藝組成組成：

本設備由單臂架、夾緊機械手、浮動裝置、三組預拉緊裝置、行走機構、頂升裝置、YZ-326液壓系統、電器控制、操作臺及軌道等組成，其工作原理見下圖。

二、設備用途特點：

1、單臂架采用單臂鋼架結構，是其它組成部分支承和連接不可缺少的結構，可不受機架剛度和產品重量的影響，同時產品吊裝不受機架自身影響。本設備可夾緊φ800~φ2400mm的多層高壓容器，層板厚度為δ6~16mm，層板寬度為600~2400mm。通過行走機構在軌道上的運動，容器包扎長度可不受限制，夾緊后的質量完全能達到HG3129-1998的行業標準。

2、夾緊機械手的動作采用液壓控制和電器控制，其油缸可以同步往返也可單獨往返移動，缸徑為φ140，行程為250mm，最高工作壓力達到15Mpa。且增設了遠程和近程電控裝置。

3、預緊裝置的上、下拉緊采用液壓控制和電器控制，其油缸上、下可以同步往返也可單獨往返移動，單個行程700mm，油缸最高工作壓力為15Mpa，缸徑φ63中國學術期刊網。采用豎向液壓預緊用多種長度的鋼絲繩來滿足不同直徑規格產品的包扎，運行動作快且預緊力大，工作效率高；

4、夾緊機械通過浮動裝置來滿足機械手在夾緊過程中所產生的位移高度，同時方便機械手手指更好的對位于層板工藝孔；在夾緊機械手設置電器控制，機械手的上、下移動（微調）操作方便；能確保機械手升降靈活，快速，并增設有一道安全保障措施。

5、頂升裝置有利于層板輕松套入整體內筒；在相關結構上增加遠程控制壓力容器，從而減輕勞動強度和提高工作效率。

7、液壓站設計在單臂架下部，油壓調節和維修更為方便。

四、安全性及其環保：

1、 設備起吊安全性較好。該包扎機的整體結構為單臂架，自身結構穩定性較好；設備在吊裝時不會影響單臂架。

2、 浮動裝置上的配重采用鋼絲繩連接，為防止鋼絲繩在使用中產生疲勞斷裂，特增設2根鋼絲繩以保證其安全性。

3、此設備運行采用液壓控制，整個過程安全可靠，無噪音。

4、設備的使用和維護方便。

綜上所述，本裝置屬是一種新型多層高壓包扎工藝裝置。它是資源節約型裝備（如：層板下精料、筒節不再車兩端面焊接坡口、深槽焊等），從而提高了產品的安全性和經濟性；也是環境友好型（如：人性化操作，減輕勞動強度，操作方便且安全可靠），從而提高了生產率。整體包扎式高壓容器的研制、實驗操作過程分析：各部分機構運行正常；操作簡單、方便；包扎層板層間間隙≤0.3mm、松動面積符合HG3129-1998標準要求；包扎效率較高。這種新型容器通過拉緊層板并產生微量伸長產生一定預應力消除層間間隙，利用層間摩擦力的特性，能保證容器安全使用。利用液壓機械手制作，操作靈活、方便，自動化程度高，生產周期短，制造成本低。包扎筒體縱、環縫相互錯開，無深環焊縫，同時減少了焊接，探傷、返片時間。筒體選材范圍增大（壁厚6~16mm，板寬600~2400mm），從而減少了包扎層數，好降低了材料單價。對大型容器可現場組焊制作，避免了運輸困難，因此，設備選用整體多層夾緊式容器結構有非常明顯的優越性，它為我國大型高壓容器國產化開辟了一條新途徑；同時它具有很好的經濟和社會效益，值得大力推廣。

參考文獻：

1、HG3129-1998 整體多層夾緊式高壓容器

2、朱孝欽,吳京生,陳國理;整體多層夾緊式高壓容器研制及應用[J];石油化工設備;1999年04期

3、吳京生,朱孝欽;多層式高壓容器的特性和研究進展[J];化工裝備技術;1988年05期

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[關鍵詞]化工壓力容器 防腐蝕 腐蝕類型 預防對策

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0057-01

1 化工壓力容器在應用過程中常見的腐蝕類型

1.1 化學腐蝕

化學腐蝕也被叫作干腐蝕，指的是壓力容器表面與非電解質發生一種化學反應，使得壓力容器被破壞，它主要是發生于干燥的氣體以及非電解質溶液當中。化學腐蝕這一類型最明顯的特點就是金屬表面的原子與非電解質之間是通過發生氧化還原反應而產生腐蝕物質。這是金屬原子與氧化劑之間進行電子交換的過程，期間不會有電流產生。

1.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕指的是壓力容器的金屬表面與電解質溶液發生電化學反應，導致壓力容器的金屬表面發生損壞。按照電化學反應的原理，壓力容器表面所發生的腐蝕一般包括陽極反應和陰極反應兩種，金屬電子流與介質離子流形成回路。壓力容器的陽極反應屬于一種比較常見的氧化反應，當壓力容器的金屬表面失去電子之后，進入電解溶液；而陰極反應則是一種還原反應，氧化劑吸收金屬表面與溶液當中的電子。化工壓力容器的腐蝕大部分都屬于電化學腐蝕這種類型，在一般情況下，它不單單是一種電化學作用，而要與機械、生物、物理等因素互相作用。

1.3 物理腐蝕

物理腐蝕指的是因為物理溶解二導致的壓力容器技術損壞，比如用鋼制容器來盛放熔融鋅溶液，這樣金屬容器便與液態鋅發生物理腐蝕，導致容器損壞。

2 化工壓力容器預防腐蝕的對策

2.1 化工毫θ萜髦韃牧系難

對于壓力容器主材料的選擇，首先要符合相關規定和標準的要求，換言之，必須通過相關資格認證的單位才具備設計及制造壓力容器的資格與能力，之所以會這樣做，也就是為了進一步保障壓力容器的質量能夠達到標準。同時，選擇材料時也要充分考慮到材料的內應力，盡量降低內應力的集中，保證材料無破損，這是由于具有引發腐蝕作用的一些介質會很輕易的通過這些破損的地方加快對金屬的腐蝕， 這里還應該注重金屬設備的具體結構與組織。制造化工壓力容器時，一定要把容器的各種功能用途、最大限度的溫度、最大限度承壓范圍、易受何種介質影響等問題搞清楚，帶著這些答案去選擇更加合適的材料來制造抗腐蝕性能力強的合金。為了提高合金的耐腐蝕性，也可以在金屬物質當中加入一些其他金屬元素。

2.2 選用合適的緩蝕劑

緩蝕劑是一種可以在一定程度上緩解或者防止金屬設備等容易被腐蝕的化學物質，這一化學物質的優勢就在于能夠與其他一些化學物質同時混合使用，而且能夠得到更好的效果。 操作上只需要在金屬表面添加這種緩蝕劑，無論使用多少量，都能夠較好的對金屬設備起到一些保護作用，能夠使金屬材料原先的物理性質不發生變化，是一種相當實用可行的方法。而且緩蝕劑的價格不高，使用方法簡單，更加經濟實惠，因而當前化工等行業里對這一方法的應用非常廣泛，尤其是在壓力容器的防腐技術當中常會用到。

2.3 電化學保護

這一方法是根據電化學原理得出的，是把金屬設備作為腐蝕電池當中的陰極，來實現減輕或者是防止金屬腐蝕的目的，通常采用的有外加電流法和陽極保護法這兩種。電化學保護法就可以采用這兩種方法，外加電流法是把保護金屬材料當做陰極，把附件電極來當做陽極，這樣可以對化工壓力容器外加直流電，進而能夠保護陰極的金屬材料，采用這一方法能夠有效的預防河水以及土壤等當中的壓力容器發生腐蝕。犧牲陽極保護法指的是把比電極電勢比較低的金屬或者合金作為陽極，將被保護金屬作為陰極，在實際工作應用過程中，合金、鋅和鋁等都可以作為犧牲陽極材料，應用于保護工業金屬構件和石油管路等。

2.4 提升焊接的質量

通過提升焊接的質量能夠在一定程度上降低甚至消除焊接縫處的殘余應力，防止產生裂紋，進而更好的改善焊接縫處熱影響區的金相性能和組織。氬弧焊和電弧焊這兩種焊接方式是焊接不銹鋼材料中非常常見的方法，為了有效防止化工壓力容器產生超標缺陷，焊后要對其采用穩定化熱處理，檢查它的外觀，同時要做晶間腐蝕試驗，另外，還要按照設計圖紙的相關要求通過超聲波探傷射線探傷。

2.5 襯里防護

在進行壓力容器金屬材料的選擇時，因為有的壓力容器內介質腐蝕性很強，但是市場材料非常貴或者是找不到較好的耐蝕金屬材料時，一般都會借助襯里防護的方法來解決腐蝕問題。襯里的選擇要依照相關規定要求并且結合容器內介質的特性、壓力、溫度等因素，有鈦、不銹鋼、搪玻璃、玻璃鋼、聚四氟乙烯、橡膠等。但是有些非金屬材料襯里不能在比較高的壓力和溫度下使用，因此這一方法會受到一定的限制。

2.6 采用防腐材料

防腐涂料是由橡膠、合成樹脂、漿液溶劑、植物油等配置而成的一種材料，通常要涂抹在腐蝕較為嚴重的金屬設備的表面，它干了之后會形成一層有很多孔而且比較薄的膜，這可以能有效增加介質通過孔隙的擴散阻力與溶液電阻，雖然也不能做到完全的隔絕腐蝕介質和金屬，但可以降低腐蝕電流，從而實現更好的防腐效果。

2.7 加強管理維護

化工壓力容器有很多防腐蝕的方法，腐蝕類型不同就要采用不同的防腐措施來預防，任何防腐措施都有各自的獨特應用條件與范圍。為了有效保證化工壓力容器的抗腐蝕性能，必須加強日常工作中的管理和維護。化工企業在進行日常運營過程中，要嚴格依據化工壓力容器的相關法律法規，結合本企業對于壓力容器的操作標準和規范，進行定期抽樣檢查，全面認識壓力容器發生的缺陷和腐蝕狀況，一旦出現問題，必須及時采取維護處理措施，防止壓力容器腐蝕范圍的繼續擴大。化工壓力容器的腐蝕問題對化工企業的安全運行具有重要影響，要分析其腐蝕形態，探究腐蝕損壞的原因，進而有針對性地采取措施，緩解或者抑制壓力容器發生腐蝕，增強穩定性與安全性。

參考文獻：

[1] 范曉勇，郭旭，陳魯元，李健，壓力容器的腐蝕及其控制措施[J]，化工管理，2016，04：179-180

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關鍵詞:特種設備;同步檢修;協同檢修

化工介質的高危害性、生產的連續性對設備的可靠性提出了更高要求。要保證設備運行可靠,必須隨時了解設備狀態,對設備異常及時發現并做出調節或修理,防止設備狀況的進一步惡化。化工特種設備與崗位布局方式決定了必須進行巡回檢查。化工特種設備往往是設備連著設備,一個崗位集中管理和控制相鄰的十幾臺甚至幾十臺設備。化工生產具備連續性大生產的特點,除開停車中需要操作人員到設備現場對設備進行操作外,正常生產中,操作人員的大部分工作時間是通過崗位控制臺對設備運行情況進行監測與調節。這一點與普通機床設備操作人員始終在設備身邊進行操作很不相同。控制室的監控參數不能完全反映設備狀況(如設備局部的泄漏、振動等),這就要求通過巡回檢查來彌補監控上的不足。巡回檢查分操作人員的巡回檢查、片區維護檢修人員的巡回檢查和現場技術管理人員的巡回檢查。巡回檢查和由此決定的調節與修理是化工特種設備日常維護的主要內容。

一、同步檢修與協同檢修要求

化工生產的一個操作單元的各個設備之間、多個操作單元形成的子系統的各個設備之間、多個子系統形成的總系統的各個設備之間,一般都通過管道相連。生產原料從一端設備投入,產品從另一端設備產出,中間沒有間斷、停留與機械運輸。這與化工產品的生產介質大多為流體有關,這樣可以實現連續性大生產。這種特殊的生產工藝對設備的維護檢修提出了同步、協同檢修的特殊要求。一臺設備出現問題,往往造成一個操作單元、或者一個子系統或者總系統停車,這時就需實施該單元、或者子系統或總系統設備的同步、協同檢修。同步指檢修時間、周期、類別上的同步。協同指在處理某一設備問題時,充分利用該停車機會,協同處理同一單元、同一子系統或總系統中其他設備問題。

二、怎樣實現同步和協同檢修

化工特種設備檢修按檢修時機分:臨時的停車檢修和停產大修;按檢修工作量分:大修、中修和小修。

當總系統運行一定時間(如一年)后,系統全面停車,主要目的是為了系統內設備集中大修,稱為停產大修。停產大修停車時間長,可以安排較多設備的大修,但并不能安排所有設備的大修,一方面受停車時間、維修力量限制,另一方面設備種類、設備質量狀況、運行環境條件的不同,設備的大修周期不可能統一。同一系統內種類相同、檢修周期相近的設備可以分批實施大修,錯開每批設備之間的大修時間。某次停產大修中不進行大修,而中小修周期到了的設備可協同進行中小修。以上這些大修和協同的中小修就形成了停產大修計劃。

盡管如此可以使設備大修的集中度降低,但停產大修往往時間緊、任務重,施工組織難度大。因此必須有效利用臨時的停車機會,盡可能多地實施中小修和可能實施的大修,例如一些可能與總系統隔斷或短時斷開的子系統或操作單元的設備。但子系統內或操作單元內設備也應實施同步的和協同的檢修,以便減少停車次數。

中小修工作量相對較少、檢修時間短,除在停產大修期中協同實施外,主要安排在臨時停車時進行。化工生產要求實現連續不間斷生產,但實際運行中短時的局部子系統或操作單元停車或者總系統的臨時停車不可避免。如某關鍵設備的異常故障、巡檢中發現某種危及安全的隱患急需處理、某崗位人員的操作失誤、水電氣原料供應不足等都可能產生臨時停車。此時是安排該系統或操作單元設備中小修同步檢修和協同檢修的最佳機會。

三、壓力容器、管道的維護檢修

化工生產的管道完成各設備之間介質的傳遞輸送,中間產品和最終產品由不同的儲罐完成介質平衡與儲存。壓力容器和壓力管道是化工生產中的主要設備,屬于特種設備,對其設計、制造、安裝、使用、檢驗、檢修與改造實施安全監察,其維護檢修除重視日常維護中的巡回檢查外,重點是開展定期檢驗。定期檢驗是國家安全管理法規規定的強制性檢驗,主要分為每年至少一次的在線檢驗和相隔一定運行周期必須進行的、停止運行的全面檢驗。壓力容器和壓力管道的修理必須按安全技術規范的要求進行。一般將檢驗與修理(修理決策的主要依據是定期檢驗的結論)結合進行,與壓力容器和壓力管道相關的安全附件的定期校驗、定期檢修也與定期檢驗同步進行。

四、更高的安全檢修要求

化工特種設備的管道相互連接,介質具有流動性、帶溫帶壓、易燃易爆、有毒有害。一些設備較大、較高,檢修時需進入設備內部或登高作業。這些特點決定了進行化工特種設備檢修必須有更高的安全檢修要求。設備檢修一般應在停車的情況下進行,應將介質排盡。對易燃易爆、有毒有害介質需進行吹除置換、清洗消毒;進入設備內部檢修需從設備內部有代表性的部位取樣分析,辦理相關進塔入罐作業證方可進行檢修。登高作業需帶安全帶,辦理登高作業證;在一些有易燃易爆介質的生產現場或設備內部檢修時,需對環境空氣取樣分析,辦理動火作業證。生產中對系統的某臺設備檢修時,必須將其與系統斷開,防止相連設備管道中的介質噴出傷人或造成燃爆、中毒事件。

五、化工特種設備修理決策方式

設備維修規程結合設備實際狀況的決策方式。原化工部組織起草了各類化工特種設備的維護檢修規程,對各類化工特種設備的維護檢修制定了日常維護、大中小修周期、檢修內容、質量驗收標準、檢修安全注意事項等等。這就產生了以化工特種設備維護檢修規程為決策依據的修理決策方式。但它的缺點是沒有考慮到設備自身質量、設備運行條件和狀況、操作和維護檢修水平上的差異,嚴格按規程進行修理決策,會造成修理過剩或修理不足。為此,以化工特種設備維護檢修規程為主要決策依據,由現場技術管理人員、相關管理部門技術人員結合設備狀況,對設備大修周期進行調整、共同決策是一種相對科學的修理決策方式。目前大多數化工企業都采用了這種修理決策形式。但實際運作中相關人員的技術素質、責任心、對現場設備的熟悉程度、對設備故障事故發生規律的認識水平等方面的差異,以及出自不同的利益,往往會影響設備的修理的科學決策。

依據狀態監測的決策方式。狀態維修的最大特點是,完全依據設備的運行效能、運行狀態來確定設備的維護檢修周期和檢修內容。其實質是:在全面掌握設備狀況的基礎上,根據設備故障發生發展規律,選擇最恰當的時機,對設備實施有的放矢的修理。這無疑是一種科學的修理方式,這需要大量資金的投入和做大量的基礎研究才能得以實現。這也許是這種決策方式目前難以推廣的原因。

化工企業壓力容器由于有國家的強制性定期檢驗要求,檢驗工作開展得較早較好,隨著人們對壓力容器故障和事故發生發展規律認識的深入,許多化工企業壓力容器的修理決策,基本做到了以定期檢驗結論為主要依據,可以說正在或基本形成了壓力容器的狀態監測決策模式。

按規程結合實際加狀態監測的組合方式。目前一些大型化工企業,一方面在總系統中選擇一些大型、關鍵、貴重、出現故障事故對生產影響、危害性大的設備進行狀態監測,另一方面對大多數設備按檢驗規程結合設備實際狀況進行修理決策,盡可能使修理決策科學化。

參考文獻

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【關鍵字】壓力容器設計，特點，問題

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

通過對壓力容器設計的特點以及技術要求的分析，同時還結合自己的研究，對現階段壓力容器設計的相關的問題進行分析研究，可以不斷的提高我國在壓力容器設計上的水平，促進我國壓力容器設計的整體發展。

二、壓力容器的設計要求

1.確保工藝生產的順利完成

有些壓力容器應用于工能夠業生產中時是要承擔完成相應的工藝過程，例如石油化工生產中，整個工藝過程要在壓力容器中進行，這就要求壓力容器要滿足整個工藝要求達到的壓力、溫度以及各種工藝完成所需的其他規格標準。

2.確保安全可靠的運行

一些應用于化工生產的物料多數具有強烈的腐蝕性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生產過程中引發火災甚至是惡性的爆炸事故，使得壓力容器內部儲存的能量瞬間釋放，具有極大的摧毀力。因此在進行容器設計時一定要保證容器能夠安全可靠地進行運行。

3.滿足預定的使用壽命

化工生產材料會對壓力容器進行腐蝕，使得壓力容器器壁變薄甚至爛穿，造成生產安全隱患。因此，在進行壓力容器設計時一定要選擇合理的材質，并且經過科學計算確保壓力容器在使用壽命周期內的結構性能的完好性。

4.經濟性

壓力容器在進行設計時，在保證安全使用的前提下，盡量結構簡單、方便制造，盡量節約貴重材料的使用降低制造成本和維修的成本。盡量提高壓力容器的性價比。

三、壓力容器的特點

所謂的壓力容器具體是指盛裝液體或氣體并能承載一定壓力的密閉設備，較為常見的壓力容器有反映容器、貯運容器、分離容器等等。無論何種類型的壓力容器基本都具有以下特點：

其一，產品設計專業性加強。壓力容器的設計與一般機械類產品的設計有所不同，設計人員在應用各種軟件進行產品設計時，既要求其熟練掌握計算機技術，還要具備化工設備的相關知識，這樣設計出來的產品才更符合使用要求；

其二，制造工藝多樣性。由于壓力容器的適用范圍較廣，在很多行業中均有所應用，如制藥、飲食、化工、冶煉、石油等等，這就造成了壓力容器品種繁多的現象，即便在相同類型的產品中，有時也會因特殊原因或客戶需求導致產品上存在一定差異，而產品結構的不同，引起制造工藝的多樣性；

其三，產品綜合性較強。壓力容器產品在設計制造過程中，需要涉及機械加工技術、冶金技術、無損檢測技術、安全防護技術、防腐蝕技術等等，是一種涉及諸多學科的產品，這就導致了產品在設計制造過程中必須由多方協作來共同完成，以確保產品質量。

四、壓力容器設計的相關問題分析

1．預防應力腐蝕破裂的對策問題

應力腐蝕常出現于不同的腐蝕系統,但不論何種,均由于金屬材質在固定腐蝕環境下合并承受持久高溫的拉應力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當裂紋的體積逐漸演變成一定數值時,即便應力尚未達到材質的承載極限,也會引發空前絕后的破裂。較為常見的應力腐蝕系統有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應力腐蝕而產生的持久高溫拉應力,通常出現在容器操作時的熱應力、容器內壓導致的常規應力以及容器焊接時的殘余應力等,其中由于容器焊接時而產生的殘余應力占多數。腐蝕系統的不同,其形成的應力腐蝕指標、環境條件也有所差異,但只要達到各自相應的數值,便會出現相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點。對于這一問題,在實際設計中,通常采用預防應力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應力的腐蝕環境、改進容器的結構設計、降低其的設計應力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應力腐蝕系統均能適用。由于濕H2S系統的應力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設計,應更加仔細及嚴格,切忌誤認為這種預防方法的效果和適用性有所差別。

2.壓力容器的壽命設計問題

由于設計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數,進而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設計的使用壽命時,缺少相關的法規政策規定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設計問題始終是國內設計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現實生活中,設計人員難免會遇到有關壓力容器的壽命設計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進一步影響了容器的使用壽命等。

依據GB150—1998《鋼制壓力容器》的規定要求,設計人員在設計壓力容器的使用壽命中,應根據預計的容器介質及壽命加以計算金屬材質的腐蝕速度,進而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質本身的腐蝕與介質流動對壓力容器材料的磨蝕。《壓力容器安全技術監察規程》中的相關規則規定:“為預防及避免容器操作時超過其預計壽命而發生相應的安全事故,通常情況下,設計單位應在容器的設計圖紙上標注其的使用壽命”。另外,在其他的法規政策中也有所規定。

壓力容器的預計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設計人員為使后續的操作依次進行而做出的估算。在設計圖紙上標注預計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當容器的實際使用壽命超出預計的壽命時,能及時采取相應的解救對策,從而避免不必要的安全事故發生。

最后,壓力容器的壽命設計作為一個較為復雜的難題,包含著材料選取、結構設置以及腐蝕數據等眾多的設計要素,其預計的準確與否,主要取決于設計人員的水平及經驗。不論是為了滿足設計的要求,還是提升設計人員的水平,均應在設計圖紙上標明容器的預計壽命。

3.壓力容器與安全閥之間的連接管的璧厚問題

在安全閥設計中，我們一般根據《容規》相關公式計算出安全閥最小流道直徑（閥座喉徑），再結合容器內介質確定安全閥的規格型號，并確定與安全閥連接管的規格型號。譬如：通過計算安全閥喉徑為15.85mm根據容器介質我們選A21W-40P，公稱通徑DN20的安全閥可以滿足要求，又通過計算與安全閥連接管所需要璧厚4.5，這時我們有些設計者即選用Φ25×5的管子，這顯然是錯誤的，因為這時管子內徑Φ15mm已小于通過計算的安全閥喉徑Φ15.85mm，顯然安全泄放裝置已起不到應有的作用，所以我們必須嚴格按照《容規》第152條第2款的要求執行，即：壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進口截面積，選用Φ25×4.5的接管。

4.開平板的使用問題

在壓力容器設計制造過程中常常有設計者這樣規定：開平板不可以使用，這種規定是沒有技術依據的。開平板和原平板在新修訂的GB709中分別被稱為單扎鋼板和剪切鋼板（連軋鋼板）。鋼板從鋼廠出來的時候是成卷的，這些被機器開平后的平板就叫做“開平板”，它比平的原平板（或者叫中板）便宜。

GB150中使用的是GB3274《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱扎厚鋼板和鋼帶》表中的Q235-B鋼板，而GB3274中的Q235-B鋼板包括開平板和原平板，故開平板也可以用在壓力容器上，但其標注方式不一樣，如8mm厚的鋼板，單扎鋼板標注為δ=8mm，開平板標注為7.x（x=1,2,3…9），但開平板偏差比單扎鋼板規定還嚴格。

開平板的內應力較高，因此尺寸穩定性較差，但鋼板出廠的劃分標準一般按抗拉強度、常溫屈服點及各種化學成分劃分的，開平板的內應力一般不在考慮范圍內。開平板可能有冷作硬化的傾向，在焊接時會有較大的焊接變形，很難調整，所以對外觀質量要求較高的部件不能使用開平板，且開平板的厚度一般在6~12mm。故在壓力不太高，對容器外觀質量要求不太嚴格的壓力容器上選用開平板并不違反相關規定，且較為經濟。

五、結束語

總之，加強對壓力容器設計的分析探討，可以不斷的提高我國在這方面的研究水平，這對于該領域的發展來說意義重大。

參考文獻：

[1]齊和慶.壓力容器質量問題分析[J].德州學院學報.2011（21）.

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關鍵詞 聲發射技術；壓力容器；探測；應用

中圖分類號TH49 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）120-0225-02

伴隨著我國化工類企業的發展，壓力容器被越來越多的化工廠商以及煉油廠商使用，其所獨有的便捷化學加壓條件可以很大程度上滿足我國化學工藝中的多數工序，加快了我國化工企業和煉油工業的發展。現階段，壓力容器作為化學生產中的重要設備，對于整個生產過程的繼續以及生產活動的展開有著重大的影響，一旦壓力容器出現損壞，往往會造成生產活動的停滯不前，給企業和廣大的煉油廠帶來巨大的經濟損失。通過對壓力容器損壞后果的統計調查，多數壓力容器的損壞會給周圍生產廠房以及生產設備人員帶來巨大的毀壞，由于壓力容器本身所含介質多為有壓力的氣體和飽和液體，因而在損壞的過程中容器會因為內部的巨大壓力從而化成碎片迸發出來，給周圍的生產廠商和生產設備帶來巨大的損失，新的形勢下，由于壓力容器破裂而造成的事故數不勝數，新的社會科技條件下為了更好的控制壓力容器的安全，實現安全生產，越來越多的壓力容器檢測方法被投入使用實驗，最終在廣大檢測人員的不懈努力下，多個探測容器損傷的技術相繼被提出，尤其以聲波發射技術檢測成果最為優效。

1 聲波發射技術探測容器的原理

由正常的壓力容器見聞不難發現壓力容器的構成多為金屬，而金屬對于聲波的發射具有反射效能，因而可以使用聲波發射技術對絕大多數的壓力容器實現聲波探測。其主要的反射工作流程為，通過聲波發射器在特定的檢測環境中，發射出聲波并且在聲電轉換器的作用下實現對聲波信號的再擴大，并且通過聲波回收器的信號回收處理，來對聲波反射信號的狀況進行詳實的記錄和顯示，通過對比原有正常無損情況下聲波反射信號，來判斷該壓力容器是否完好無損，在此基礎上部分探測人員還通過對正常聲波波圖的制作以及反射后聲波波圖的對比，來進行更加明了的聲波檢測成果評定。

2 聲波發射技術探測容器的主要種類

聲波發射技術來探測壓力容器是否損壞其聲波的方法總類中并不是單一的，在當前使用的聲波檢測實驗中，廣大實驗人員通過對聲波的特點和檢測結果的對比總結出了統一NDT檢測方法下各個波段種類聲波的適用性和特點。本段落通過列表的方式對不同波段種類聲波以及不同壓力容器探測方法的適用特點進行了有序的總結，從而對比總基礎聲發射無損技術在探測壓力容器是否損壞中的優勢，其列表如下：

通過上表的各種探測壓力容器方法的對比，不難發現超聲波探傷法具有無損壓力容器的優點點與奇特無損監測技術相比，聲發射是一種動力學監測方法，其所探測的能量并不是來源于被檢測物體的本身，是相應的聲波發射器，而在超聲波或者射線監測方法適用的時候，其信號的再回饋多是取自聲波被探測的壓力容器本身，而且聲發射對于大部分壓力容器有著較強的線性敏感性，以此的實驗過程中，聲發射技術就可以對整個壓力容器本身的所有狀況進行檢查，而并非渦流探傷法或者滲透探傷法進行的外部或者內部個別壓力容器的探傷。另外在進行緊閉系統的耐壓試驗過程中，聲發射檢測方法有著其他檢測方法沒有的功能，即可以預防由于位置不連續缺陷而引起的系統災難性實效以及限定系統的最高工作壓力不超幅，在不損傷機器系統正常運作或者下次運作的前提下實現無損探測，具有更大的適用范圍。而且字相關實際應用中，通過文獻我們可以得知聲發射技術曾經可以同時展開對上萬臺大型壓力容器的試驗檢測，而且對于除金屬壓力容器外的符合材料優生發射實驗中，皆取得了相應的研究成果。二十一世紀初期，我國國家質量監督檢驗總局頒布了《特種設備檢驗檢測機構管理規定》和《特種設備檢驗檢測人員考核與監督管理規定》兩個聲發射探測方面的明文性規范，表示著聲發射技術已經成為我國當前的主流壓力容器的無損探測方法之一。新的形勢下我國各個科研事業單位通過積極大力的宣傳聲發射技術對壓力容器檢測的要點和方法，已經從全國范圍內建立起了新的壓力容器檢測新聲發射反應實驗檢測體制，這種檢測體制在替代了傳統多數檢測方法之外還很好的解決了原有壓力容器或者壓力設備縫隙檢測工作中，對壓力設備和壓力容器夾渣、未焊透、未融合等不良的影響，并且通過大范圍的性能調研從中總結了大量的實驗實踐數據，為下一步聲發射技術的進一步完善奠定了基礎。

3 結論

現有階段隨著壓力容器越來越多走入到廣大的生產生活當中，壓力容器泄露縫隙造成的巨大爆炸損傷事故不斷增多，新的形勢下我們應該時刻保持著高度的安全防范態度，在進行壓力容器再檢測的過程中不僅要采用較為成熟的聲發射技術外，還要堅持科學的探測方法和探測手段，對壓力容器進行有序科學的檢測，第一時間將縫隙損壞的壓力容器和壓力設備進行更換修繕，不可以違規操作這將為我們的生產生活帶來巨大的安全隱患。新的形勢下廣大聲發射人員應該加大對聲發射技術在不同材料壓力容器的測試范圍，從而進一步的為聲發射探測全方位的擴展提供可循實驗基礎，為推動我國化學工業的發展貢獻出自己的力量，為維護廣大人民生產生活安全作出自己的努力。

參考文獻

[1]沈功田，李金海.壓力容器無損檢測――聲發射檢測技術[J].無損檢測，2004，9：457-463.

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[關鍵詞]化工設備 維修 保養

中圖分類號：R54041 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0044-01

隨著社會經濟和科技不斷發展與進步，化工企業自動化的程度不斷提高，化工生產能力也需要不斷增進，才能保證國民經濟增長對化工產品的需求。而在這之中，化工設備是化工企業生產的物質基礎和必要條件，其在化工生產中的作用也日益突出，為保障化工企業的發展目標的如期完成，化工設備常常不分晝夜地高速運轉，長時間的連續作業難免會對設備造成不同程度的損傷，化工設備的優劣將直接影響到化工產品的質量好壞與產量高低，更甚者將對生產過程中安全、環保以及操作人員的情緒等多方面造成影響。因此，化工設備的維修與保養問題就顯得尤為重要，管理和維護到位能極大程度的減小機械設備發生故障的概率，從而確保化工設備對的正常使用，延長其壽命，保障企業效益。

由化工生產設備是高科技、高價值的產品，因此正確的使用、維護、管理對設備的良性運行是至關重要的，本文就企業主要化工生產設備分類處理，從正確使用、常見故障、日常維護等方面進行闡述化工生產設備的維護和管理技術，旨在提高現代化化工生產設備的管理和維護水平。

1.化工設備的分類及運行特點

1.1 化工設備的分類

化工設備可分為反應設備、傳熱設備、傳質設備、混合設備、分離設備、干燥設備、制冷設備、儲運輸送設備、壓力容器、儀器儀表、包裝結晶粉碎設備、橡膠和塑料生產的專用設備以及其他一些輔助設備等，如反應釜、換熱器、吸收塔、精餾塔、干燥機、冷卻塔、儲罐、鍋爐、分析儀器、結晶釜和粉碎機等。

1.2 化工設備的運行特點

化工設備的維護保養是設備自身正常運行的客觀需要，設備在生產線上持續工作，由于自身運動和外界條件的改變，會使生產技術狀態不斷變化，不可避免出現干摩擦、零件松動、變形、聲響異常、腐蝕、泄漏等不正常現象，雖有必備的安全系統，但長時間的作業常常會伴有易燃、易爆、高溫、高壓等安全隱患，再加上化工產品種類眾多，性質各異，有毒、強腐蝕性的物質在生產的過程中需要尤為注意。這些都是化工設備的缺陷隱患，若處理不及時，很有可能會造成設備的過早磨損，性能減退，嚴重者甚至釀成重大化工生產事故。所以為了有效的保證化工設備能穩定運行，做好相應的維護保養工作是至關重要的。

2.投產前和使用中的一般維護

根據設備運轉規律和企業的資源條件，制定合理的化工設備運行維護保養制度是設備維修管理工程中的重要內容。要認真定期作好設備維護保養工作，隨時調整優化設備的使用狀況，以達到減緩設備老化速度的目的，才能保證化工設備的正常運轉，延長使用壽命。

2.1 設備在投產前要做好必要的維護保養的管理工作

需事先編寫設備操作規范和保養規程；在化工設備投入使用前，對其操作人員進行必要的培訓，使之了解設備的結構、性能、操作流程、維護保養措施等，并進行定期考核；對投入使用的設備要進行精度、性能、安全裝置、報警裝置等部件的檢查和核對，符合出廠說明方可投入使用。

2.2 設備使用中維護保養的內容

首先，在適應連續生產需求的前提下，保證設備的運轉周期，不可為求產量而長時間持續作業，對設備進行定期檢查和維修；其次，物料泄露很容易引發的環境污染、爆炸和火災等事故，在設備使用時應按照正確的操作流程進行操作，減少能源損失和物料消耗，排除管路和設備連接端的泄露隱患，對設備核心部位或重要部位，應定期開展檢查工作；最后，設備的工作表面要保持清潔，使設備運行環境整潔干凈，化學介質和大氣介質要有良好隔離措施，以減少設備的化學損壞。

3.高安全性的化工設備檢修措施

3.1 維修規程結合設備實際狀況的決策方式

原化工部組織起草了各類化工設備的維護檢修規程，對各類化工設備的維扣檢修制定了日常維護規程，確定了大小維護周期，檢修內容、質量驗收標準、檢修安全注意事項等事項。這就產生了以化工設備維護檢修規程為決策依據的修理決策方式。但該決策方式也存在不足之處：不同設備在自身質量、設備運行條件和狀況、操作和維護檢修水平上存在各自的差異，若操作者或企業管理部門嚴格按規程進行修理決策，可能會造成修理過剩或修理不足的情況。為此，以化工設備維護檢修規程為主要決策依據，應由現場技術管理人員針對設備狀況做出調整，從而形成一種相對科學的修理決策方式。

3.2 依據狀態監測的決策方式

狀態維修是一種科學的維修模式。它是依據設備的運行效能、運行狀態來確定設備的維修檢修周期和檢修內容的方法。在全面掌握設備狀況的前提下，依據設備發生故障的情況，選擇合適的時機對設備進行有的放矢的維修工作。但是該模式的實施成本投入量大，以致于這種決策方式目前難以推廣。化工企業壓力容器有國家的強制性定期檢驗要求，隨著人們不斷深入了解壓力容器發生故障的原因，許多化工企業都對壓力容器的檢修作出適合各自企業的制度規定，基本做到以定期檢驗結論為主要原則，行業內正逐步形成了壓力容器的狀態監測決策模式。

3.3 按規程結合實際加狀態監測的組合方式

目前一些大型化工企業，一方面在總系統中選擇一些大型、關鍵、貴重、出現故障事故對生產影響、危害性大的設備進行狀態監測，另一方面對大多數設備按檢驗規程結合設備實際狀況進行修理決策，盡可能使修理決策科學化。

4.討論

現代化的化工生產設備是化工生產等開展的物質必要條件，對于工廠而言，化工生產設備的有效維護和科學管理是當今面臨的主要難題。面對當前國家新經濟形式下，化工生產機構之間的競爭相當激烈，高性能化工生產設備的采購需求逐年增加。因此，合理利用高效能、高價值的化工生產設備成為化工企業的優勢科目。利用科學有序的管理、維護和保養，確保化工生產設備能夠正常運行，建立相關的維護系統，減少故障的發生以及故障發生時能有效解決至關重要。

參考文獻

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在改革開放進程中，這四類行業會更加開放，競爭也會隨之更加激烈，化工機械行業會伴隨機遇與挑戰迎來更大的發展空間，中國入世以后，化工機械行業出現市場需求增大的特點，針對這一情況，化工行業充分利用這個國際經濟貿易平臺，不斷開拓市場，抓住最好商機。同時，在傳統技術基礎上，研究新技術以適應快速發展的化工機械行業。發展前景化工機械行業是國民經濟的支柱產業，是影響國民經濟水平的重要因素。在世界各國重視科技力量的前提下，化工機械行業必將會迎來更先進更寬松的發展空間，經濟效益也會隨著穩步增長。化工機械行業的迅猛發展會加速其他機械行業的發展，使機械行業整體水平得到提升，我國會迎來機械行業高技術裝備制造業全面發展，國民經濟將保持持續穩固增長。中國化工機械行業將走入良好發展軌道。

化工設備和機械的簡要分析

對比化工機器和化工設備統稱為化工機械。化工機械是動設備，主要是指泵和壓縮機；化工設備主要包括化工容器，是靜設備。化工機械以動態為主，化工設備以靜態為主。化工機械和化工設備的動與靜都是相對而言的。化工機械具有傳動特點，化工設備以壓力容器靜止為主。多年來，在工業生產中，將原料加工成符合要求的產品，必須經過原材料處理、材料化學反應、反應物精制等化工過程。化工機械的劃分不是很嚴格，實現工業生產的流程所用到的機器和設備就是化工機械，比如泵、風機、壓縮機都在化工產品的生產中占有重要地位。這些基礎東西是化工生產中通用的機械設備。隨著化學工藝和化學工程的發展，機械工程和材料工程有了長足進步，化工機械的設計和制造有了新的技術水平。相對化工機械的動態而言，化工設備就是靜態的機械，包括主要容器、物質分離設備、結晶設備、傳質設備、離子交換設備、換熱器、蒸發器、干燥器、反應器、反應爐等。化工設備以壓力容器、換熱器塔設備、反應釜為主要設備；化工機械主要以傳動、運輸、粉碎機械、分離、干燥設備為常用機械。重要性化工設備的完善和整體水平決定了化工產品的質量、成本和產量，而化工機械必須要符合化學工業的機械化要求，安全可靠的運轉、符合要求的強度、良好的耐腐蝕功能、密封功能準確、高效率與低能耗并存。化工機械設備為化工生產提供良好的作業基礎，保證了化工生產過程中的正常運轉。化工機械設備的基本特點決定了工業生產的穩定性、牢固性。化工企業要低投入、高產出、低能耗、高效益，化工機械設備必須先行。化工設備與機械是化工生產的基礎和根本，化工機械設備的現代化程度決定了化工企業的現代化水平。

讓化工設備與機械高效服務于工業生產的具體措施

嚴格采購機械設備，重視產品質量機械設備出廠前，在生產加工以及組裝過程中，有時候會出現若干問題，因此在采購過程中，應該細致檢查、考察產品質量，從設計、工藝、外形、規格型號、技術參數等把好第一關。正確安裝設備，合理規范操作機械設備在到達規定區域后，要認定設備存放環境符合設備技術要求，要放在最合理的位置，平穩固定并打牢基礎，要細致正確的進行安裝調試。安裝要根據設備說明書，由專業人員進行操作，設備的使用條件是設計時就已經規定的，例如溫度、電壓、安裝條件等是根據設備特點設定的。在這些化工機械設備的操作中要嚴格遵守使用條件，違章操作會造成機器故障甚至危險發生。在生產過程中，不能讓機械設備超負荷運轉，每次使用前要做好準備，合理調整方式方法。要定期檢查維護，檢查機械設備是否螺絲松動、是否規定部位缺油、是否環境條件不適宜。適時養護機械設備，保持設備正常狀態機械設備無法避免的就是老化。每臺機械設備都有它的壽命，在使用時間范圍內，我們要重視機械設備的日常保養，保養工作會延緩機械設備的老化速度，定期檢查、適時養護，發現問題立即采取合理有效的方式解決，讓機械設備快速復原，不耽誤工業生產，避免造成因機械設備問題造成的損失。做好巡回檢查工作，保證同步設備檢修化工機械設備要每天面對高危害性的化工介質，不僅如此，這些高危害性的物質還是持續停留在化工機械設備中，因此，要保證機械設備能穩定供給化工產業需要，就要建立巡回檢查制度、同步檢修制度、協同檢修制度。巡回檢查要求操作人員要經常巡回檢查、生產區域維護人員巡回檢查，現場管理人巡回檢查，把機械設備發生故障的可能降到最低。化工生產是各個設備之間共同作用的結果，多個操作單元，多個系統之間要良好配合，合理運轉。各個生產設備之間形成沒有間斷的連續作業，形成一個自由順利的生產通道。生產原料多數具有高腐蝕性，在運轉期間的各個環節，要連續、不間斷，從進料到生產到運輸要嚴格執行操作規程。化工生產往往涉及特殊工藝，特殊工藝對化工機械設備提出很高要求，所以同步協同的檢修制度能夠在生產過程中發現問題、解決問題，讓化工生產工作處于高效運轉狀態。化工機械設備要注重大修，設備大修制度是我國特有的一種維修模式。設備大修要嚴格遵循設備技術要求。設備的使用期限一般分為初始期、穩定期、衰老期。大部分設備一年為初始期，經過三年到五年的穩定期，進入衰老期。停產大修的時間要選擇銷售淡季，大修工作雖然細致，但是時間不宜過長，時間長會造成生產率低，影響經濟效益。所以，在保證化工機械設備正常運轉的前提下，用適時維修的方式減少故障發生，故障發生少了，化工機械設備的生產率、利用率自然得到高效發展。充分做好能源管理。做好能源管理第一步要了解化工機械設備每天消耗多少能源，是什么方式消耗的。這個原因在工廠里容易實現，安裝能源測量設備就可以實現。第二步要觀測化工生產廠家的運營方式，制定“消減負荷”能源管理原則。例如化工設備中的壓縮機使用，兩次使用后達到效果，就不需要第三次使用了。這個思路可以擴展到對其他化工設備的應用。注重“功率因數”提高，功率因數是工廠用電的衡量標準，生產設施和配電系統要適時調整，達到相互匹配。用變頻驅動方式節約能源。以人本管理為中心，提高技能水平化工機械設備在化工生產過程中起到基礎的作用，所以對購置設備人員、安裝設備人員、操作設備人員、設備維修養護人員都提出很高要求。人的因素才是提高化工機械設備效率的最根本因素。人的素質是工業生產中的可變化因素。化工企業要想實現生產過程少故障或零故障，杜絕人為因素尤為重要，減少化工生產過程中的潛在危機是化工生產高效能的主要途徑。

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1設計的原理

化工設備設計主要是在把握設計標準的基礎上，設計出安全合理經濟的產品。標準規范介紹了各種形式化工設備的設計原理和規則。熟悉化工設備的設計原理，需要了解化工設備的結構和計算模型。化工設備根據結構的不同，具有不同的計算模型，臥式容器的計算模型是對稱外伸懸臂梁，塔器的計算模型是多自由度振動體系。總的來說，化工設備的計算模型可以從結構、受力和約束三方面來分析。化工設備的結構由外殼、內件和支座等組成，外殼多為圓柱殼體或球殼。約束指的是設備的支撐方式，包括支座、鞍座、裙座和球罐支柱等。受力主要是壓力、液柱靜壓力和接管載荷等。不同形式的設備承受不同的載荷，并且主次載荷并不相同，比如，臥式容器和換熱器不考慮橫向風載荷，但是塔器和球罐需要考慮風載荷（且是主要載荷），還需考慮水平風力和水平地震力。總而言之，化工設備設計的原理包括結構的設計和計算。結構設計主要是確定不同設備的外形和內件形式，使其滿足工藝要求；結構計算主要是確定計算模型，使設備及零部件滿足強度、剛度、穩定性和使用壽命的要求。此外，設計是制造的上游工序，因此，設備設計還要考慮制造和檢測的要求[1]。

1.1工程設計方法

化工設備的設計包括零部件的設計和總體設計。具體設計方法上包括材料選擇、結構選型和尺寸計算、材料選擇需要考慮工藝介質和各種材料的物理化學和機械加工性能等。結構選型一方面指的是工藝的設備選型，另一方面指的是設備的強度計算模型，比如開孔補強方法采用補強圈還是厚壁管或者增加殼體壁厚的整體補強。尺寸計算指的是確定滿足工藝要求和設備強度要求的尺寸。零部件的設計可分為標準件的選型和非標件的設計。對于標準件的選型來說，需要設計者充分了解標準件的適用范圍，做到既滿足工藝和結構要求，又經濟合理。當設備的設計條件超出標準件的使用范圍時，就需要設計者設計非標件。對于非標件的設計，需要設計者從計算模型上把握產品的合格標準，在滿足產品要求的前提下，追求設計的最優化。非標件的設計經常使用經驗對比的設計方法，主要是參考標準件和竣工圖紙的形狀和尺寸作為初始參數，補充輸入新的設計參數，利用SW6的校核模式來驗證是否合格，若合格則可采用，否則需要修改尺寸，重新校核，直至合格。這種方法既可以借鑒原有的成功經驗，又同時滿足計算的要求，提高了非標件設計的效率。總體設計是將整個設備作為一個計算模型，重點考查零部件之間的連接方式以及連接后產生的局部應力，同時分析整個設備在整體載荷下的安全問題，比如塔器在風載荷、地震載荷和內壓共同作用下的應力響應。SW6是化工設備計算軟件，包括零部件設計和設備設計。利用計算機的計算方便性，結合理論知識，可以提高設計的效率和產品的品質。

1.1.1化工設備的壁厚

化工設備是根據彈性失效和彈塑性失效準則來設計的。壁厚尺寸是設備滿足載荷和工藝要求的關鍵尺寸。理解化工設備各種壁厚的含義對于合理準確的設計至關重要。計算壁厚指的是滿足強度要求的厚度，這是強度要求的厚度，以解決設備在這種載荷下可不可以用的問題。最小壁厚大多是剛度要求的厚度，解決設備變形的問題。腐蝕裕量保證了設備的使用壽命（對均勻腐蝕來講）。設計厚度是強度和使用壽命要求的厚度，等于計算厚度（或最小厚度）加腐蝕裕量，所以，設計厚度可以保證設備在使用壽命內的強度安全。筒體的名義厚度=設計厚度+負偏差C1+圓整，圓整量是富裕的厚度，此類富裕厚度反映出設備的最大允許工作壓力往往大于設計壓力。封頭的名義厚度需要考慮制造減薄率，封頭的最小成形厚度只有大于等于設計厚度，才能保證封頭的強度和使用壽命。

1.1.2不同設備壁厚的決定因素

不同的設備有不同的計算模型，因此，不同的設備也就具有不同的關鍵厚度。關鍵厚度指的是決定受壓元件名義厚度的關鍵因素要求的厚度。球罐的關鍵厚度是內壓、開孔補強、a點組合應力決定的厚度中最大者。根據經驗，球罐殼體的壁厚，大多由支柱和殼體相交最低點的應力決定。臥式容器的關鍵厚度是內壓、開孔補強、鞍座應力決定的厚度中的最大者。一般來說，中低壓臥式容器的壁厚大多是由鞍座處殼體厚度決定的。塔器的關鍵厚度是內壓、開孔補強、地震力和風壓決定的厚度中的最大者。中低壓塔的最大壁厚是由地震力和風壓共同決定的。大型儲罐的壁厚是由內壓（氮封壓力）、風壓、地震力、物料和自重決定的。一般來說，壁厚主要由液柱靜壓力或內壓決定。除此之外，對于一些特殊的容器，我們還需要特別考慮接管載荷對殼體厚度的要求，比如高溫高壓反應器封頭上接管載荷對封頭壁厚的要求。了解不同設備的關鍵厚度，對于我們掌握化工設備的安全設計至關重要。

1.2設計標準

設計標準是設計的依據。設計者只有熟悉設計標準的內容，理會設計標準表達的內涵，才能準確地利用好標準，設計出合格的產品。標準按照設計內容可以分為設備級標準、零部件標準和施工標準。設備標準包括塔設備、換熱設備、反應設備、儲運設備標準。零部件標準包括鋼制管法蘭、緊固件、墊片標準、設備法蘭、支座等標準。除此之外，了解壓力容器的材料標準，在已知的介質和環境條件下，選擇合適的材料，保證結構的安全和使用壽命。我國標準的特點是相互聯系，相輔相成，所以學習標準不可只見樹木不見森林。首先，就單個標準來講，要把握標準的使用范圍和選擇原則；其次，由于我國標準是層層相關的，包括法規、規范、行業標準等，因而使用標準時不僅要把握該標準本身，還要結合與該標準相關的其他標準，這樣才能更透徹地理解標準的含義，更準確地把握標準，設計出更優秀的產品。隨著社會和學術的發展，標準規范也在不斷更新，各個國家的標準也存在差異[2-3]。對于更先進、更經濟的新標準來說，老標準相對保守，不經濟，存在不足。所以設計者要不斷學習新標準，學習新的設計方法和設計理念，這樣才能做到與時俱進，設計出更加安全可靠、經濟合理的產品。

1.3繪圖

圖紙是設計理念和結果的表達。化工設備由于其結構的特點，其繪圖方法也和一般的機械制圖不太一樣。繪圖對于化工設備的設計十分重要：一是可以表達設計理念；二是可以確定零部件的配合尺寸；三是可以檢查設計中的一些干涉問題。化工設備的繪圖順序是先按比例繪制所有的零件圖，之后利用配合關系組裝出總圖。當零件之間，特別是內件之間存在干涉時，需要重新修改零件尺寸，校核驗證，直至沒有干涉為止。在繪制整體的裝配圖后，需要繪制零件之間的節點圖，比如焊接節點圖、局部放大節點等。之后添加必要的制造、檢驗和安裝使用的技術要求。最后，統計材料，填寫明細表，完成繪圖。繪圖中的尺寸可以分為兩類：一類是計算出來的精確尺寸，比如工藝的筒體內徑和管口尺寸，設備強度計算出的筒體壁厚等；另一類是規則經驗尺寸，也就是說該類尺寸不需要經精確的公式計算，只是根據規則和經驗而定的，比如高溫塔器裙座的過渡段的長度要大于五倍的保溫層厚度，且不小于500mm；焊縫間距宜大于三倍壁厚且不小于150mm等。因此，繪圖尺寸來自于設計者的計算和設計規則。傳統的CAD繪圖方法自動化程度不高，生產效率低。隨著計算機的發展，更加智能的繪圖方法不斷出現，大大提高了繪圖效率和準確性，比如，交互化、智能化的化工設備CAD繪圖系統、PVCAD系統等[4-5]。

2存在的問題和建議

化工設備的設計標準都有一定的使用范圍，實際設計中往往會超出標準的使用范圍，比如計算模型不同、載荷工況不同等。因此，設計者不僅要把握標準的內容，。在有標準的時候嚴格使用標準，在沒標準可以參照的時候，要依據相關的知識，運用合理的簡化和計算方法，設計出合格的產品，比如螺紋鎖緊環換熱器、夾套攪拌容器等。這類設備的設計一方面可以利用經驗對比法，參考以前的圖紙進行結構設計；另一方面要根據力學的原理，建立力學模型，進行計算校核；此外，利用有限元法可以對復雜的結構進行分析設計、優化設計或校核等。設計標準的層次和行業眾多，針對同一問題，可能不同的標準具有不同的表達方式或者側重點。設計者不僅要把握標準的內容，更要理解編制標準者的初衷，把握標準的原理。在眾多的標準中選擇最適合產品工況條件的標準進行設計。設計中需要經常使用標準件，使用標準件可以方便設備的設計和制造。標準件可以直接選擇型號，不必再進行計算。但是，實際設計中，當我們選擇了標準件，同時需要修改標準件的某個尺寸時，此時的標準件就不能算標準件了，必須重新計算，合格后才可選用，比如，球罐人孔法蘭蓋，可以選擇標準件，如果需要在法蘭蓋中心再接一個排凝管，此時法蘭蓋就算是非標件了，需要重新計算。類似的問題還有標準法蘭的內徑選擇，一般標準法蘭并不給出法蘭內徑，只是要求法蘭內徑與對接的接管內徑相同。由于接管和法蘭的計算模型不同，接管的壁厚和法蘭應力校核需要的直邊段厚度不一定相等[6]。因此，對此類情況下的標準件，在苛刻工況下，為了安全可靠，應進行必要的校核后再選用。

3結論

化工設備的工程設計方法包括設計的原理、標準和繪圖方法。設計原理是設計的根本，設計標準使設計更加規范和準確，繪圖是設計思路和計算結果的表達，設計原理和圖紙相輔相成。只有了解了化工設備的計算原理和設計標準，才能設計出安全經濟合理的產品。

作者:范強強 單位:安徽實華工程技術股份有限公司

參考文獻

[1]陳建俊.從制造角度看化工設備的設計[J].化工設備與管道，2005，42（6）：1-7.

[2]丁伯民.對壓力容器有關標準的一些看法[J].化工設備與管道，2008，45（2）：1-3.

[3]丁伯民.壓力容器標準應用的探討[J].化工設備與管道，2001，38（2）：5-10.

[4]林杰.交互式、智能化化工設備CAD系統的開發[J].化工設備與管道，2012，49（3）：47-49.

篇10

關鍵詞:D型螺栓;高壓密封結構;承力連接結構;密封效果

中圖分類號:U664文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0014-02

一、D形螺栓系列高壓密封結構與特點

D形螺栓是容器端部法蘭與頂蓋的新型承力連接結構,要獲得良好的密封效果,還需配合密封元件,而且它們之間要形成協調的結構關系,即在保證密封可靠的基礎上又不能影響裝拆方便性。在密封元件上,可以考慮利用內壓的自緊作用,這是提高密封效果減小初始預緊比壓的一條很好的途徑,當然也可以設置單獨預緊調節裝置,即預緊和承受內壓作用力分開。D形螺栓系列的密封結構包括:D型螺栓徑向C形環高壓密封結構、D型螺栓軸向C形環高壓密封結構、D形螺栓單通到柔性環高壓密封結構、D形螺栓O形環高壓密封結構、D形螺栓連接卡扎里高壓密封結構、D形螺栓B形環高壓密封結構,等等。這些新型D形螺栓連接高壓密封結構與傳統高壓密封結構比較,既能保持一般抗剪螺栓高壓密封結構緊湊、重量輕的特點,又具有聯接安全可靠、裝拆迅速、勞動強度低的特點。

二、D形螺栓軸向C形環高壓密封結構分析

D形螺栓軸向C形環高壓密封裝置結構由、D形螺栓支撐環、D形螺栓C形環、端部法蘭、頂蓋等元件組成。該密封裝置的主要受力部件包括D形螺栓、端部法蘭、頂蓋和C形環等。其結構密封實現如下:密封元件采用一般的自緊式C形環(C形環放置在頂蓋和端部法蘭之間),上、下兩道封口的初始預緊力通過旋轉頂蓋上方沿周向均布的一組D形螺栓直接壓下頂蓋從而壓緊C形環獲得,工作時的C形環有內壓自緊作用(頂蓋在軸向可相對移動)。D形螺栓連接在D形螺栓支撐環和容器端部法蘭騎縫上的螺孔內,這些螺孔的中心則是靠內,呈“偏心”狀態。端部法蘭上的螺孔保留1/4圓弧螺紋柱,與之相對應的D形螺栓支撐環上的螺孔3/4圓弧螺紋柱,這樣當D形螺栓在松開位置時,它可被D形螺栓支撐環上的螺孔所“包容”,此時,D形螺栓、D形螺栓支撐環和頂蓋可以作為一個整體組件直接卸下,D形螺栓不必取出;反之,在安裝過程中,只要將上述組件置于端部法蘭腔體內,把包容全部D形螺栓的支撐環,經軸向和周向定位(螺孔對位)后,分別旋轉各個D形螺栓至少量的行程。

顯然,容器內壓軸向力和密封環密封力由頂蓋傳遞到端部法蘭是通過D形螺栓進行的,而D形螺栓支撐環軸向并不參與上述力的傳遞,所以,預緊完成后要求所有D形螺栓螺紋應與端部法蘭上的螺紋孔呈完全連接狀態(即不可以只聯結一部分)。分析以下三個方面:

1.D形螺栓。

(1)受力分析。介質內壓產生的軸向力凡由頂蓋通過D形螺栓傳遞到端部法蘭上,同時C形環密封反力(軸向力)Fa也通過D形螺栓傳遞到端部法蘭上,端部法蘭對螺栓的作用力主要是軸向剪切力。但由于該剪切力與頂緊力的作用會形成使螺栓“傾覆”的力矩,為平衡該力矩,D形螺栓的兩側需受到能形成反向力偶的力,可假設來自端部法蘭作用的正向分布壓力為q1(x),能與q1(x)形成力偶的力主要是螺栓底部的摩擦力Fb和可能來自D形螺栓支撐環的正向分布壓力q2(x)(為簡化計算,無任支撐環長短及螺栓缺口方位,皆做如此假設)。文中q1(x)、q2(x)都認為是線性的,D形螺栓力學模型如圖1所示:

從圖1可以看出,顯然,D形螺栓支撐環可以起到一定的橫向支撐作用,但軸向是不受力的。為此,在簡化力學分析的過程中,作用在D形螺栓螺紋處的軸向剪切力可簡化為作用在該圓弧面形心處的集中力FD。

(2)各種力的關系式。如式(1)所示。其中,Fa為C形環預緊密封力、Fo為內壓總軸向力。在內壓工作時,C形環同時有松開趨勢和壓力自緊補償作用。所以可以假設工作狀態下C形環的密封反力還是按Fa計算,容器端部法蘭上螺紋受到的總剪切力Ft的關系式如式(1)。單個螺栓的剪力用FD表示,Fn=FD可以有螺栓軸向受力平衡得出。?子1為D形螺栓1/4螺紋弦長上的切應力,?子為端部法蘭每個螺紋或D形螺栓連接螺紋上受到的軸向切應力。x為形心位置,D形螺栓螺紋弧段受到的總剪力等效簡化為作用在所作用弧段的形心位置。由q1、q2 的表達式可知,q1、q2取決于D形螺栓的靜摩擦系數和長徑比。

2.端部法蘭。端部法蘭內壁螺紋上受到D形螺栓傳遞的剪切力點和正向線性分布壓力q(x)作用(根據其力學模型)。由于D形螺栓數量較多,可按軸對稱問題處理(剪切力和正向分布壓力沿內壁周向均布)。其中Ft計算式與式(1)一樣,線性分布壓力q(x)的最大值qmax、計算與單個D形螺栓正向線性分布壓力q1(x)的最大值q1的計算關系、端部法蘭強度限制如下所示。

3.頂蓋。頂蓋可以是平蓋,也可以是碟形、橢圓形或半球形等凸形封頭,可參照國家標準GB150的相關規定計算。平頂蓋基本尺寸中,螺栓力作用點到凸緣內徑距離推薦為螺栓半徑加上15～30mm。螺栓力作用點到凸緣外徑距離約為螺栓半徑的0.7倍。參照GB150 G50公式,平頂蓋縱向截面彎曲應力?滓hm按下式校核。另外,C-C環向截面當量應力?滓oa需作強度校核,強度校核公式可參照GBI50 G51有關長箍緊固結構類似的方法和公式進行計算。對頂蓋上的D形螺栓作用孔中的切應力?子k也要進行校核。

三、結語

由于D形螺栓連接高壓密封結構具有上述的“結構緊湊、裝拆十分方便”等特點,所以它經常在高壓容器和管道設備中使用。文中雖然分析了該密封結構的密封原理和受力特點、強度校核等,但是密封是否可靠、強度是否足夠,需要進一步驗證。這需要用ANSYS軟件進行有限元數值分析,由于篇幅的原因在這里不予介紹。

參考文獻

[1]丁伯民,黃正林.化工設備設計全書(高壓容器)[M].北京:化學工業出版社,2003.