浅析压力容器塔器设备的设计

裘星

摘要：压力容器在医药、化工、食品等工业中广泛使用，其作为工艺复杂的承压设备，制造技术要求较高，如何进一步优化压力容器的设计和制造向来受到行业的重视。基于此，本文将简单分析压力容器塔器设备的设计路径，并深入探讨压力容器的设计制造要点，希望对今后的工作和学习有所裨益。

关键词：压力容器;塔器设备;设计

随着经济等方面的不断发展，我国石油、化工等行业迎来了飞速发展时期，就在其经营规模以及数量持续增加的现状下，更加对压力容器提出了极高关注。为了能够提高压力容器使用质量，充分发挥其性能，压力容器的设计制造的要求需要与设计和规范标准深入结合，生产制造过程可能出现的问题也需要得到重视。化工设备中塔器属于重要的设备组成单元，直接影响化工生产，因此必须严格遵循相关标准进行塔器裙座、主體、制造的设计，塔器正常工作可能因结构设计问题而受到的影响也需要得到重视。

1.压力容器塔器设备的设计路径

1.1基本分析

在我国各行业中，压力容器的应用极为广泛，如压力容器存在质量问题，生产事故的发生几率将大幅提升，直接威胁人民群众的生命财产安全。因此，压力容器制造必须重点关注压力容器的质量控制和把关，设计、加工、焊接、检验等压力容器的制造环节均需要引起重视。只有各工艺相互联系、相互配合，每一部分工艺均高质量完成，整合特种设备制造质量方可得到保障。生产和制造压力容器需遵循严格的标准，因需要基于国家级标准针对性开展设计和选材。对于本文研究的广泛用于化工设备中的塔器设备来说，具体设计需结合检测标准、设计规范、设计参数、结构等规定，并优化开展检测要求、连接结构、冲压试验、设计选材、结构设计、强度计算、设计选材、设计划类等多方面设计。压力容器塔器设备设计涉及的标准主要包括《压力容器》（GB150-2011）、《塔式容器》（NB/T47041-2014）、《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSGR0004-2009）。在无损检测环节，需采用MT和RT检测方法检测A、B、D类焊接接头，对应的合格级别可基于一定标准获得[1]。

1.2塔器设计

需基于《固定式压力容器安全技术监察规程》进行压力容器塔器设备的划类与选材，按照介质分组的过程需结合压力容器类别，以此合理划分压力容器塔器设备。需基于《压力容器》的相关规定进行选材，如氮气介质、锻件、无缝钢管、紧固件可分别选择Q345R、16Mnlll、Q345D、35CrMoA，需基于标准严格控制各部分的化学成分。可基于Q345R选定塔器的客体和裙座，作为受到受力影响的非受压组件，同样需要遵循相关规定要求。在针对性的强度计算过程中，压力容器塔器的稳定性校核需基于SW6开展，如校核确定的强度为满足规范标准要求，必须重新开展优化设计，随后再次进行校核，直至全部设计满足标准规范，保证塔器强度、应力满足使用需要。在开展压力容器塔器设备的结构设计中，水压试验的开展极为关键，液柱静压力的计算需基于水压试验完成，容器的密封性能需在壳体宏观强度和致密性校核的同时进行检验。

在裙座的设计过程中，需综合分析圆筒形和圆锥形两种裙座。可基于三种情况选用圆锥形裙座，第一种为存在偏大的D/H值，此时裙座壳体截面对惯性矩的需求较大。第二种为存在较小的设备基础面压应力需求，此时设备存在较大的载荷。第三种为存在无法满足要求的地脚螺栓间距，裙座底面需采用圆锥形以加大裙座底面。除上述三种情况外，可一律采用圆筒形。以基于圆筒形裙座的压力容器塔器设备设计为例，在封头与筒体连接设计时，筒体与封头的连接结构可适当采用堆焊设计，但这种设计对无损检测和制造过程带来的麻烦必须得到重视。具体设计需规避筒体削边，否则筒体薄弱将导致强度无法满足规范和使用需要。因此削边必须结合延长筒体的方式，以此同时满足强度和壁厚要求。此外，为避免筒体强度受到影响，在削边时需要主要削封头边。设计还需要考虑无损检测要求，如需要采用全面的射线检测压力容器塔器设备A类和B类焊接接头，二级合格鉴定结果的出具需以不低于AB级的探伤质量为依据，同时需通过磁粉检测D类焊接接头，一级合格鉴定结果的出具需以《承压设备无损检测第4部分》（JB/T4730.4-2005）为依据。需采用相应的检测标准进行其他部位组件和配件检测，以此得出相应检测结果。此外，为保证设备使用安全，还需要关注外形尺寸允许偏差，设备的外形尺寸需存在允许范围内的偏差，如严格控制长圆筒段内的偏差、塔体安装垂度偏差、筒体总直线度偏差，即可更好保证压力容器塔器设备在生产中的安全使用[2]。

2.压力容器的设计制造要点

在压力容器的设计制造过程中，需关注石油化工介质材料特点，如含有许多气体和有毒物质，或具备较为强力的腐蚀性，存在爆炸可能性和可燃性的介质也大量存在，因此安全可靠的压力容器设计也需要引起重视。在压力容器的设计制造实践中，介质的腐蚀等特性需得到充分考虑，以此开展安全性设计，设计需以压力容器在使用寿命内的完全为依据，并同时关注承受的物质的腐蚀性，压力容器使用寿命受到的这种腐蚀性影响需得到深入分析，设计中需结合具体影响预留腐蚀量。具体设计需优选抗腐蚀材料，并将防腐措施作为压力容器设计的重点，为最大化压力容器经济价值发挥，在保证设计指标满足使用和规范需要的同时，需采用简约设计并优化材料，以此降低其成本。此外，压力容积的疲劳近年来也开始受到重视，因此压力容器的设计制造还需要关注疲劳设计，以此应对疲劳问题，更好保证压力容器使用安全。

3.结论

综上所述，压力容器塔器设备的设计需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的压力容器塔器设备设计要点、压力容器安全设计要点等内容，则提供了可行性较高的压力容器塔器设备设计路径。为更好优化压力容器塔器设备设计，各类新型材料、新型计算机技术在设计中的深入应用必须得到重点关注。

参考文献：

[1]陈梦诗.浅谈金属压力容器制造过程中局部无损检测抽查方案设计[J].中国设备工程，2020（09）：142-143.

[2]李桓，罗永智，王治刚，王芳钰.钛-钢复合板制压力容器设计概述[J].化工机械，2020，47（02）：148-150+168.

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