化工压力容器设计的选材与补强

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1、根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。化工压力容器设计的选材与补强　　化工压力容器设计的选材与补强　　压力容器作为化工行业主要生产设备，同时也是特种设备的一类，在使用过程中，它的安全运行意义重大。压力容器主要受压元件的选材必须要符合相关法规和标准的要求，同时，还要满足其使用性能。在生产和使用过程中，由于受实际条件的限制，材料代用常有发生，增加了压力容器合理用材的复杂性，在容器设计、制造、使用的各个环节对技术人员提出了更高要求。压力容器为了正常

2、的使用操作，会在筒体和封头等受压元件上开孔，以便安装物料进出、仪表检测、检修人孔等工艺管口。开孔会削弱容器本体材料的承载能力，同时，由于接管和筒体的结构连接不连续，会在开孔处造成局部应力集中［１］。如何选择合适的补强设计方法和补强结构就显得尤为重要。　　１．１主体材料的选用意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶实验”投影片，原始地球的投影片，米勒实验的投影片。根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。　　压力容器主体材料的选

3、用对其安全性能起决定性的作用。在设计压力容器时，主体受压元件选样除了能要满足相关法规和标准的硬性规定外，还要选择能满足设备的力学性能、物理性能、工艺性能和介质相容性的材料，确保材料有优良的可加工性、足够的强度、耐蚀性等。１）必须根据介质特点和工作条件选出合适的钢材种类，进而确定用材牌号。所用钢材要抗容器介质腐蚀，确保使用寿命；其许用应力还要在相应设计温度和压力下能满足容器的强度要求。一些特殊介质可选用复合材料，基层用来满足力学性能，与介质接触的复层用来抗介质腐蚀，从而提高钢材的合理利用。例如，在高硫压力容器设计时，要限制材料中

4、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｎｉ、Ｍｎ等元素的含量，优先选用Ｑ２４５Ｒ等碳素钢材［２］。２）压力容器选材要充分考虑到设备的制造性能，要有较好的焊接性能、成型性，高韧性以及较大塑性［３］。３）压力容器用材要避免不必要的浪费，提高其经济性，要避免“越厚越安全”、“性能越高越好”等直观误区。例如，钢材厚度的增加会增加设备抗压能力，但是同时也增加了设备自重，对设备支撑元件提高设计要求，还存在失稳等重大隐患，并且，也造成了材料的大量浪费。４）近年来，随着我国装备制造向国外输出以及国际上优于国内钢材的使用，境外牌号的材料和新型材料越来越多地出现在国内压力

5、容器用材上。针对境外牌号钢材的使用，首先，要有相似工作条件的使用实例。意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶实验”投影片，原始地球的投影片，米勒实验的投影片。根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。　　其次，材料性能、化学成分、相关质量证明文件等都要满足我国法规要求。再者，压力容器设计、制造等单位要掌握材料的加工性能和使用性能；新材料的使用要按照ＴＳＧ２１－２０１６《固定式压力容器安全技术监察规程》要求通过技术评审。５）压

6、力容器选用材料应该购买具有相应资质的企业所生产的钢材。化工压力容器作为特种设备，如果一旦有事故发生，所造成的危害巨大。所以，国家质量监督检验检疫总局对压力容器的设计、制造、安装、使用各个环节实行严格监管，以确保压力容器安全运行。　　１．２压力容器设计中补强材料的选用　　补强材料的选择要综合考虑到其理化性能、力学性能、焊接性能和经济性。补强材料应选用与主体材质牌号一致或相近的材料，若补强材料许用应力小于壳体材料的许用应力，补强面积应按壳体材料和补强材料许用应力之比增加，若补强材料许用应力大于壳体材料的许用应力，补强面积不得减少。

7、可见，若补强材料与壳体材料不同会增大补强面积，降低设备的经济性。　　１．３压力容器选材设计的实例分析　　某一企业需要进行压力容器的设计，温度为４７０℃，利用１６ＭｎＲ代替１５ＣｒＭｏＲ。从设计手册中查阅得到相关的强度，如表１所示。钢材替换后，在３５０℃内，与替换前钢材相比，指标都高，若温度＞４２５℃，前者的强度指标就要比后者高［４］。所以，在一定的温度下，材料之间不能随便进行替代。在４２５℃的条件下，如果长时间使用碳素钢和碳锰钢，对于碳化物石墨的倾向应该进行考虑。在高温下，两种钢中的渗碳会逐渐进行分解，致使１６ＭｎＲ钢内珠光体

8、逐渐消失，造成材料的强度及塑性降低，冲击值也明显下降，加大了生产的危险。意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶实验”投影片，原始地球的投影片，米勒实验的投影片。根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测