引言
材料的选择和加固设计直接影响到化学压力贮器的质量,并在设计过程中发挥重要作用。如果材料选择不合理,设计也不完善,就会造成结构强度和加固设计等各种问题,从而限制了化学压力容器的稳定运行。在此基础上,详细讨论了化学压力容器的主要选型材料,并讨论了与加固设计有关的技术问题。
1化工压力容器选材需要考虑的因素
压力容器内存放的化学介质一般有着较大的腐蚀性,同时压力容器长时间的使用过程中都处于高压流体的作用下,很容易在物料进出口位置、焊接接头位置发生应力集中或冲蚀现象,因此在选择压力容器材料的过程中,一定要高度重视压力容器的使用环境、材料的物化性能、性价比、加工工艺等。首先,压力容器的材料选择设计一定要遵守压力容器设计标准和相关技术规范,材料的选择还要满足压力容器的运行条件及压力容器耐腐蚀性等要求,然后是保障高温、高压下选择材料的物理性能与力学性能,最后,要科学合理地控制压力容器的生产制造成本,降低压力容器日后的维修和保养费用,实现压力容器材料、结构、工艺的最优化。
2选材原则
为化学压力贮器选择材料时,应考虑压力贮器的具体使用条件、耐蚀性、机械特性、耐压性、可用材料的热特性和冷特性、焊接能力、原点在实际选择材料时也必须遵守经济适用原则。在选择特定的化学压力贮器材料时,应按照国家标准的要求进行,考虑到贮器工作压力、温度、环境特性和使用环境等因素,并与材料本身的特性相结合。
3化工压力容器设计的分析与相关要求
3.1根据介质性质与生产工艺要求确定材料种类
在化工企业的生产施工过程中,压力容器发挥着重要的作用,不同的化工企业对压力容器的需求有所不同,因此压力容器的结构、工艺性能、力学性能等存在一定的差异。因此压力容器在设计的初期,一定要明确压力容器的使用环境、使用需求,然后根据实际情况选择合适的压力容器材料,压力容器材料的选择时一定要充分的考虑到原材料的采购成本、供货周期等众多因素,在条件允许的情况下对选择的材料进行试验和分析,保障使用的材料满足压力容器的运行条件。
3.2根据介质性质与生产工艺要求确定材料种类
压力贮器在化学企业的生产过程中以各种方式使用,其结构和对原材料的物理、机械和技术特性的要求各不相同。因此,在初始设计阶段,您需要定义容器的工作条件,然后根据使用的温度范围、环境特性和工作压力等参数,根据设计标准选择材料。第二,应根据原材料采购成本、供应周期,并酌情根据设计标准建议的材料性能,优化材料选择,并进行必要的测试和分析,以确保替代材料的特性符合标准。
3.3基于局部应力分析优化设计选材
压力容器的接管口位置、预留维修口位置,都需要在板材上进行开口,这就对整体结构产生了一定的破坏,可能出现应力集中或者局部承载力损失的现象。设计过程中想要有效解决以上可能出现的问题,避免局部位置出现载荷力过大,可能在选择压力容器板材厚度时就要增加,但是板材厚度的增加就会造成施工难度的增大,施工质量控制更加困难,材料成本的增加等,成型的压力容器也存在吊装、运输困难的现象。因此对压力容器可能出现应力集中或者承载力较弱的位置使用计算机技术进行受力分析,准确计算出壳体因为开口产生的载荷力损失,设计最佳的补强方案;同时也可以准确的计算出压力容器的壁厚,在开口的位置预先使用高性能材料,加强整体结构的承载力。
3.4结合运维和制造工艺需要优化结构设计
压力贮器的结构应尽可能简单,以便于在制造过程中进行质量控制,并考虑到集装箱使用过程中的定期检测和维修需要,但须符合化学企业生产工艺的要求。第一,容器的结构应便于质量检查,如在制造和运输过程中进行无损检测,以确保安全使用容器。第二,对于容器内需要定期拆除和检查的部件,密封和固定部件的设计必须优化,以便操作人员能够迅速完成拆除工作。
3.5改进分析、设计方法
除了要依据传统的设计理论方法之外,还要依据弹塑性失效准则以及塑性失效准则以及弹性应力分析等。首先需要对压力容器进行应力分析,通过应力分析能够正确地控制和分类,但是该设计流程比较复杂,需要消耗大量的时间,优点就是该设计方法的合理性强、安全性高。目前压力容器的设计参数受到众多因素的影响,不但要应用高强度钢计算,现代化的实验技术也不可或缺,不断完善和优化传统的设计方法,弥补在设计方案中可能存在的设计不足问题,加强压力容器结构的承载力、应力值,进一步保障压力容器的使用安全和延长压力容器的使用寿命。设计人员在对压力容器进行一系列的设计分析时,还要进行准确的分类,尤其是区分其中的主次,在应力不同的情况下,分析制约压力容器安全的安全系数。在分析和设计过程中,引进先进的实验方法及实验技术,实现压力容器使用效率的提升。
3.6主体材料选用
大多数化学原料对人体和环境构成极大的威胁。在设计化学压力贮器时,必须仔细选择材料,以确保能够在安全稳定的环境条件下生产化学品。对于强度较高的压力贮器,可以根据压力、温度、介质等顺序选择钢板,如Q235A、Q235B、Q235C、Q245R和q3345r。压力元件依次采用Q235B、Q235C、Q245R和q3345r钢板。当所需不锈钢板厚度大于12mm时,应使用结构形式,如软衬层、贴合层、衬套等。且不锈钢应尽可能不用于设计温度低于或等于500 c的耐热钢。对于以力为基础的设备,应结合实际设计温度、压力、环境特性等。并以力的安全要求为中心选择材料。化学压力贮器材料的选择必须符合化学工业标准Hg/t 20581-2011钢化学贮器材料选择条例的相关要求。
3.7适当提高经济效益
压力容器在制作过程中的施工质量与压力容器的设计阶段有着密切的关系,需要设计工作中的各项数据指标都满足要求,同时设计人员还要充分考虑到经济效益。压力容器结构设计方面,在保障结构强度的基础上尽量选择低成本材料,控制生产制造成本。压力容器尽量使用常规的设计方案,避免生产运行过程中产生复杂性缺陷,不断地丰富设计人员的经验,充实设计人员的理论知识,压力容器的塑性就是某个最大应力值达到屈服极限,塑性的产生就会造成压力容器失去弹性状态,处于失效状态。在常规设计的基础上使用应力分析方法,不断地完善和优化应力缺陷,就能达到企业经济效益提升的目的。降低企业后期维修和养护的成本,最大程度的发挥压力容器的作用。
3.8依据设备制造工艺优化选材
压力贮器的制造工艺比较复杂,加工质量要求很高,因此在选择材料时必须考虑工艺性能。在设计过程中,首先确保容器主体的材料易于成型,并且在定义容器的体积和几何尺寸时,其硬度和可塑性符合设计标准。第二,压力贮器的制造和安装需要大量的热处理和冷处理工艺,特别是经常应用焊接技术,因此原料必须具有良好的焊接性能和与辅助材料的兼容性。
结束语
化工企业中压力容器的设计要求都是相互存在一定联系的,但是有的也存在一定的矛盾,想要都要满足要求往往比较困难。这就要求根据压力容器的使用环境,分清主次,首要要考虑的是压力容器必须满足产品的基本要求,保障压力容器的正常生产及运行安全。随着我国计算机技术的不断发展,压力容器的设计和分析变得越来越便利,促进我国压力容器设计及制造行业的可持续发展。
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