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摘要：壓力容器設計過程中，必須加強對選材及補強設計的重視，提高材料質量，確保補強效果，以從源頭上減少安全隱患的出現，確保化工壓力容器的安全、穩定使用。本研究主要對化工壓力容器的選材與補強設計相關問題進行了分析。

關鍵詞：化工壓力容器；選材；補強設計

調查發現，化工壓力容器的設計單位、生產企業對壓力容器生產標準的要求理解有所差異，導致壓力容器試運行中出現了諸多問題。為確保化工壓力容器的正常使用，必須采取有效的措施，提升化工壓力容器的綜合性能，這就需要合理選材、科學開展補強設計。

1化工壓力容器的合理選材

化工壓力容器設計過程中，為了確保化工壓力容器的正常使用，應遵循國家相關標準的要求，綜合考慮壓力容器的設計壓力、使用年限及使用環境等因素，進行合理選材，與此同時，也應充分考慮到壓力容器所儲存的介質對主體材料所常來的影響。通常情況下，對于在硫濃度環境中使用的壓力容器，多選擇20R碳素鋼或者是20碳素鋼，嚴禁使用低合金鋼；對于在高溫氫腐蝕環境中使用的壓力容器，多選擇Ti、M0等合金鋼[1]；高溫環境下，碳錳鋼、碳素鋼材料會變脆，鋼中滲碳體容易發生分解，導致材料可塑性、強度下降，因此，如果壓力容器內部溫度過高，則不適宜使用碳錳鋼、碳素鋼，以避免鋼中碳化物的石墨化反應。化工壓力容器補強設計中，也要合理選擇補強材料，避免因材料強度等級過低而導致的補強面積增大的問題。同時，如果接管補強面積過小，則會降低補強效應，也會給焊接質量帶來一定的不利影響。面對這樣的問題，制作厚壁接管的時候，可以選擇無縫鋼管材料。若是化工壓力容器的設計壓力較高，相對應的其所需要的壁厚也較大，為滿足化工壓力容器的補強要求，應采用鍛件來制造接管；若是化工壓力容器的設計壓力較低，為降低接管壁厚，可選擇無縫鋼管，但必須要確保其可以滿足化工壓力容器的補強要求。選擇補強圈材料的時候，應選擇與筒體材料相同的材料，以便于減少制作成本[2]。此外，還應根據化工壓力容器的介質特性、使用環境等因素，來合理選擇厚壁接管材料，一般來說，厚壁接管材料的類型及其強度，應與殼體材料相同。需要注意的是，若是材料的強度等級過高，其補強效果及穩定性也相對較高，但相應的材料的成本也會有所增加，焊接難度增大，從而會在一定程度上影響化工壓力容器的整體效益。

2化工壓力容器的科學補強設計

2.1補強設計技術

化工壓力容器補強設計中，多采取后壁接管、整體鍛件、補強圈補強等技術。首先，實踐發現，后壁接管補強有著諸多優勢，其結構相對簡單、焊縫相對較少，可以有效確保焊接質量，因此可得到理想的補強效果。其次，整體鍛件補強指的是，對補強結構、接管及部分殼體進行有效整合，將其變成一個完整鍛件，并采取焊接技術，將接管、殼體連接起來，整體鍛件補強可以降低應力的集中程度，因此在經過補強后，材料的抗疲勞性可大幅度增加。但就現階段來說，整體鍛件補強的劣勢也十分明顯，包括造價高、使用頻率小等，除非壓力容器補強要求相對較高，否則一般情況下不會應用整體鍛件補強。最后，補強圈補強，主要用于操作溫度相對較低的化工壓力容器之中。主要是在無限大的平板上開小孔。通過在焊壁上焊接強板材料，可以增強開孔邊緣部位金屬材料的強度。開孔過程中所去除的金屬材料的數量，決定著可補回的金屬材料的數量。因此，為提高小直徑開孔的效果，應采取補強圈補強。但在壓力容器中應用補強圈補強技術的時候，還面臨著諸多問題，例如，外殼體、補強圈有可能會發生分離，難以形成一個完整的整體，補強完成后，其抗疲勞性能會有所降低，等。

2.2開孔補強設計

對化工壓力容器進行開孔補強設計的時候，必須做好補強圈設計。設計人員通常情況下主要根據補強圈的相關設計標準來進行實際設計，所出現的情況包括：第一，補強圈厚度低于殼體厚度；第二，補強圈厚度、殼體厚度相同；第三，補強圈厚度高于殼體厚度[3]。若是補強圈厚度、殼體厚度相同，不僅便于備料及材料的應用，還可以減少材料的浪費。但需要注意的是，也要綜合考慮壓力容器設計標準及結構特征，合理確定補強圈厚度，確保其合理性。壓力容器開孔補強后，所出現的開孔補強應力問題也不容忽視，主要包括彎曲應力、薄膜應力以及峰值應力三種開孔補強應力。彎曲應力為一次應力，通過協調接管、殼體間的連接性能，便可避免其對壓力容器所造成的影響；均勻薄膜應力會直接給壓力容器造成影響，開孔之后，開孔邊緣區域通常會受到應力的集中影響，根據距離的遠近，受影響程度也有所不同。壓力容器開孔后，其與接管連接部位產生的應力范圍分布較小，導致峰值應力的發生幾率增加。

3結語

綜上所述，化工壓力容器質量及性能的優劣，在很大程度上影響著化工生產安全性、穩定性。基于此，必須合理選材、科學開展補強設計，以此來提升化學壓力容器的質量。

參考文獻：

[1]楊學明,許斌.壓力容器在化工生產中的腐蝕與防護研究[J].化工管理,2017，(33):222.

[2]彭芳,焦健.有限元分析法在化工壓力容器設計中的應用[J].內蒙古石油化工,2017,43(10):17-18.

[3]李海英.關于化工壓力容器選材標準探析[J].中國石油和化工標準與質量,2017,37(20):7-8.

作者：田豐 單位：中油遼河工程有限公司