化工设备压力容器规范设计及发展思考

王佳喜

摘 要：压力容器在化工生产领域加工产品是必不可少的组成设备之一，科学利用化工压力容器可以规范产品生产环节，尽可能降低生产成本，提升生产环节的安全度。本文着重阐述了压力容器使用过程中的使用具体规则，深入探讨压力容器设计方案以及在化工生产环节中的特点，在此基础上，探讨未来发展意义，为我国化工产业持续发展提供一些重要建议。

关键词：化工设备;压力容器;规范设计;发展思考

分类号：TQ051.3

引言：

压力容器在化工生产环节中发挥关键性意义，对于提升生产环节的安全性、稳定性具有重要作用，可以保证运输环節更加便捷，控制成本投入，减少对生态环境的影响促进生态系统改善。因此，在开始生产时，需要考虑生产环节是否安全，以及生产环节能否连贯、具有稳定性等要素，在这些工作环节中，都应当依托严格的生产环境和精密计算方法去进行产品生产，如此才能够获得精密度高的压力容器，高效提升化工生产质量。

一、压力容器及化工设备压力容器设计的理论基础分析

（一）压力容器简介

压力容器指的是内部能够容纳一定体积或气体的容器，它可以承载一定压力、密闭性强、空气含量较低。随着压力容器深入应用到化工生产领域中，我国为了便于管理生产环节，实现全方位监督，对压力容器生产提供了明确分类，主要按照工作时能够承载的负荷、介质危害性以及生产效果三个项目进行分类，并开展容器设计，对于实验规定作出了严格标准设计。此外，我国还强化了对压力容器进口的管制力度，进一步提升了使用压力容器的安全性，加大了对于压力容器的研发力度。

压力容器内部承载负荷力较强，用途比较广泛，涉及到多个化学应用领域。相比较来说，在化学工业和石油工业当中应用最为频繁、最为深入。据权威数据统计，在化学工业中使用的压力容器数量占据我国所有压力容器比例的50%及以上。在民用领域中常见的压力容器主要有以下几种：蒸发器、贮气罐等。

（二）化工设备压力容器设计的理论基础分析

在设计承载负荷压力高的压力容器时，需要将弹性失效准则作为设计是否合格的考核标准，主要有以下几点要求：压力容器中最初的科学应力点应该超出基础上限，以后就可以实现快速塑性，但是会失去原本弹性状态。如果分析对应的重载核心，就可以将应用材料模板简化成基础内容进行计算，忽略局部应用条件，然后按照不同的应力状况选择相同类型的设备来达到最佳承载力，按照这样可以尽可能弥补力的缺陷，保障安全性[1]。

随着压力容器设置参数的快速提升，形成了许多新型高强度材料，密度较高，承担的负荷也更多，比如说碳素钢、不锈钢等材料都运用到了压力容器当中，成为制作压力容器不可替代的材料。与此同时，在设计压力容器时，还纳入了数据结构形式，能够更好的搭建压力容器设计体系。在此背景下，传统设计需要采用一般理论，而原有的弹性失效准则无法满足当前化学工厂生产的需要，需要找到一种新的失效观点去替代原有理论，比如说在使用弹塑性和塑性失效准则时，可以拓宽对应用应力的局限，还可以最大程度保障设备使用的安全性，在此环境下，生产现代压力容器设计时，可以使用这一原则达到生产目的[2]。

二、化工设备压力容器规范设计的有效措施

（一）对材料进行科学的选用

在化工产业中，很多原材料产品都具有自身特点，附带属性也不尽相同，不同环境下温度控制条件也并不一致，很可能会导致材料燃烧，发生安全问题。因此，需要严格控制操控力度，否则可能会发生严重安全事故，导致不可估计的后果发生，这就需要在生产设计化工设备压力容器时注意到更多的考核点和设计要求，国家也出台了对应安全规范标准，希望能够全方位提升压力容器生产质量。化工设备容器长期都处于复杂条件下，在使用材料时需要提升安全性、稳定性。在具体设计时，为了完善化工设备功能，通常会选择密度较高的材料进行生产，还需要挑选一些混合型材料辅助使用，并且针对性的选择加工技术，挑选合适的加工人员，这样才能严格控制生产环节，获得理想的设计方案，得到高质量生产效果。除此以外，材料选用和成本控制之间本身联系密切，所以需要科学筛选设计材料。

为了达到以上要求，在涉及化工设备压力容器时，设计人员需要了解各种使用材料的生产特点和保存温度的要求，全面掌握仪器使用价值。在当前，金属材料的应用较为广泛，随着科学技术深入应用到化工领域中，大多数生产环节都会使用金属材料去代替原有材料。在筛选材料性能时，需要利用表格分析出各种材料的利弊，再进行性能的比较，最终选择最合适的材料进行生产，比如说金属材料，虽然性能比较优越，但是在高温或是湿热环境下，容易受到腐蚀，会发生变形，所以一些压力容器在制作时不能使用金属材料，需要设计人员严格筛选设计材料种类，挑选最符合的材料进行压力容器设计，投入到生产环节中，获得最佳生产效果。

（二）化工设备压力容器的结构设计

结合上边的阐述，已知弹性失效准则应用到压力容器设计领域已十分广泛，但呈现原则滞后现象，在解决压力耐压系数过低的问题时，已不再适合原有理念，针对这一问题，需要根据现阶段的化工设备生产特点，积极探索新的发展原则，生产出更加符合化工需求的压力容器[3]。

首先，在选用钢材时，需要从多个角度进行考量，所有的考核目标都合格后，才能够选择这种材料进行设计，比如说材料的温度压力、环境条件腐蚀性等，多个方面有针对性的开展生产工作。除此以外，不仅需要注重生产成本，还应当注重设计环节，在设计环节中需要严格控制材料受压程度，维持在一个较为稳定的状态，原因在于如果压力过高会导致材料变形，最后生产出来的压力容器尺寸较大，外壳厚度较高，不满足化工生产需要。在后续运输环节中，带来不便，影响企业经济效益的获取。

其次，为了减少生产材料总量，降低维修成本，尽可能将成本控制在一个可调控的范围内，在设计压力容器时，需要严格筛选压力容器特点进行充分考虑。比如说，对于顶盖需要频繁拆卸的压力及容器，应当设计一种快封式的拆卸模式，能够尽可能降低产品维修成本。如果产品生产需要定期清理内部零部件，进行保养维修，在设计产品时，需要在适当位置插入孔状设计，定期清理内部零部件，强化零部件的使用周期，降低维护成本。

除此以外，在设计化工设备压力容器时，设计人员不仅要有一定的操作意识，还要有丰富的化学知识积累，这样能够更好的把控生产环节，在设计方案出现问题时，及时进行修正，提升设计方案的实操性，优化产品生产质量。

三、化工设备压力容器设计的发展前景分析

（一） 设计技术随着时间推移而不断提升

近些年来，经济快速发展，科学技术水平也保持着稳步增长，在化工设备制造领域中，压力容器设计方法也在持续更新，核心技术随着化学研究领域逐渐深入不断革新，衍生出了许多先進技术成果。比如说，我国学者在经过大量的反复试验和材料筛选以后，利用数据考核方案获得了最新的管壳式换热器管板的计算公式，这一公式被广泛应用到技术生产领域中。该公式主要具有以下几个方面特性：首先，研究人员将换热器看成一种体系模式，是由多个内部零部件所构成的，在应用力学的理论下进行综合考虑，并分析了解管板的作用和特点。其次，在削弱量板系数时，应当控制每个管板单元的捆绑量。与此同时，也包含了管控中存在的原著格和圆环数量，按照实际的应用效果来看，这一研究成果与受力情况相符合，也能够与理论内容契合，更加优化完善理论内容。与传统公式相比，新公式的适用性和普及性都展现出了巨大优势，能够最大程度提升当前设备的安全性，降低设备投入成本。因此，新的科技成果涌现，能够为我国化工设备压力容器设计行业注入更多新鲜活力，促进行业领域的发展。

（二）更多新型材料的应用

随着科学技术不断应用到化工领域中，化工设备压力容器可选择的材料种类越来越广泛，比如说在当前阶段，较为热门的纳米材料应用到了压力容器设计环节中，这种新型微观材料基于纳米技术所制成，具有良好的稳定性和耐热性，而且质量较小，能够适应压力容器设计，成为化工设备领域或不可缺的热门制造材料。近些年来，我国研究出了一种能够自动修复使用磨损痕迹的材料，正在逐步探索，尝试将其纳入到化工设备生产领域当中，如果成功将是一项巨大的科研成就，能够有效降低生产成本。

此外，多种材料由于性质不同，会得到大规模应用。经过大量的实践研究，纳米颗粒能够高效率地传输热力点，利用这种化学成分生产出的化工设备压力容器质量较高，大规模采用能够促进化学材料工程发展，形成超微粒子，不改变化学成分。与此同时，还可以提升化工材料的利用率、稳定性和安全性能，更高效率的使用。比如说，压力容器的接管区域能够承担较高的负荷力高变区，可能会因为出现裂痕问题而影响设备的整体使用安全。如果使用纳米技术，则可以按照具体要求来制造出高强度的新材料，应用到化工领域当中，并在内侧设置耐腐蚀材料，组织成更加稳定的高耐度材料，利用数字化技术形成接管区承压部件。

（三）新技术的应用

化工设备压力容器设计到生产都离不开各个层面的支持，其中科技是最强有力的支撑和推动力，它们是息息相关的发展内容，也是相互促进的潜在动力。当前，化工设备压力容器产品大多都会采用新材料、新工艺来进行综合研究，科学研制出智能化产品。在容器生产环节中，需要注重生产过程的焊接和热处理，这样能够最大程度保证最后生产出来的压力容器设备是高质量的，耐热度也符合国家安全标准。由于信息技术快速发展，很多工业产品都进行了调试，与互联网信息互相关联，促进了设备的全自动化演变，特别是自动焊接设备的产生为化工容器质量优化带来了高层次飞跃。热处理方式的改进，也为容器整体外形提出了很高要求，只要运用了这些先进技术，就会带来更广阔、更前沿的发展环境，摆脱了原有生产模式的束缚，尽可能减少生产成本，提升生产产品的质量。除此以外，还可以优化一些基础零部件，削减那些大型的器件摩擦力程度，尽可能减少资源浪费。随着计算机软件的不断开发，国外已经研究出了先进的工程制图软件，再配合互联网数据的使用，能够远程遥控设备进行操作，推进化工产业的发展，促进化工产业可持续进步。此外，还可以利用编程技术来改变各类容器的设计容量，减少设计容差失误。

（四）焊接质量

在压力容器实际生产过程中，焊接和热处理两项环节能够提升产品质量，强化化工设备压力容器的耐热程度。在当前，压力容器的生产环节中，主要采用自动化计算机处理设计方案，其中还有一些自动化的焊接设备的应用，也获得了有效进步。除此以外，一些便于携带和能够快速启动的设备也得到了广泛应用。在原有的焊接施工作业中，现场环境往往比较恶劣，会产出较大噪音。在未来化工领域发展中，随着信息技术的加入，生产环境会不断改善，进一步优化生产质量。

四、结语

综上所述，我国经济发展态势迅猛，化工设备生产的规模也不断提升，化工设备压力容器应用到化工领域程度更加深入。本文着重介绍了化工设备压力容器设计时需要遵循的原则以及其中存在的问题，不断去探索，寻找更加有效的设计方案，阐述了较有效的生产材料以及相关维护方式，提出了一些解决意见，能够最大程度上强化产品的安全性。

参考文献：

[1]王玉明. 浅谈化工设备压力容器的规范设计与发展前景[J]. 中国化工贸易， 2017， 9（4）：61.

[2]李剑. 化工设备压力容器规范设计及未来发展研究[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（25）：1861.

[3]王颖. 浅谈化工设备压力容器的规范设计与发展前景[J]. 引文版：工程技术， 2016（5）：247.

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