化工压力容器可靠性设计

摘 要：在现阶段的化工企业的生产中，压力容器被广泛的应用，并且给企业带来了极为丰厚的经济利润的回报。然而，由于压力容器的特点和工作环境的特殊性，使得压力容器在工作过程中存在极大的安全问题，这给我国的经济的发展、人民的生命财产安全以及化工企业的生存发展都带来了极为不利的影响。

关键词：化工；压力容器；可靠性设计

1 压力容器可靠性的衡量指标

近几年来，我国发生的压力容器爆炸事故的主要原因：一是这些设备存在着较严重的先天性缺陷，即设计结构不合理、选材不当、强度不够、制造质量低劣等；二是使用管理不善，即错误操作、超负荷使用、失检失修及安全装置失灵等。其次，在压力容器的使用中对安全工作不够重视，缺乏安全意识和科学的管理方法。

对压力容器而言，除了将因长期运行材料劣化到极限状态而寿命终结视为不可修复系统之外，一般都可當作可修复系统来处理问题。可靠性衡量指标可归纳为下面两类：

1.1 概率指标

包括可靠度R（t）、不可靠度F（t），可用度A（t）、不可用度（强迫停运率）Q（t），概率密度函数f（t）、故障入（O）和修复率件（t）等。

1.2 时间指标

包括平均故障间隔MTBF、失效前平均时间。MTTF、故障的平均持续时间MTTR等。从压力容器设计，制造、使用的全过程来说，其可靠性又分为固有可靠性（设计制造确立的）、工作可靠性（运行时的可靠性）和使用可靠性（使用中由于各种因素影响而获得的），对压力容器的固有可靠性要求为99.9%，对工作可靠性的主观概率为100%。为此，必须对压力容器从设计、制造、使用环境、操作状况、检修等各个方面采取措施，开展可靠性工作。

2 化工压力容器的设计要求

2.1 保证完成工艺生产

化工压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度、介质及具备工艺生产所要求的规格（直径、长度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。

2.2 生产时安全可靠

化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性、易燃易爆，工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力，因而必须安全可靠。

2.3 预定的使用寿命

影响化工压力容器使用寿命的主要因素是化工介质的腐蚀，它会使容器壳体壁厚减薄、甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。

2.4 制造、检验、安装、操作和维修方便

提出这一要求的目的，一方面是基于安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和检验的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时予以消除；另一方面，这样做的目的也是为了满足某些特殊的使用要求。

3 压力容器的设计压力可靠性问题

在压力容器的设计过程中，必须要设计出安全、可靠和经济的容器。在系统设置的安全阀，压力容器的设计压力与工作压力这是我们必须要考虑的问题之一，但是，在对安全阀整定的压力设计上可以选取容器的工作压力，这样，压力容器的安全性就能够得到保证，但是，如何来进一步加强技术上的可靠性，这是一个非常值得探讨的问题，而且，在实际设计中，设计压力以及安全阀的整定压力可靠性已经成为系统化的工程。

3.1 压力特征和压力差

在很多的研究过程中，相应的论述了容器的变化以及气体安全阀压力特性的关系，切实根据自身的标准的规定，从安全性的考虑上看，压力容器的设计压力应该要能够整体上大于安全阀的整定压力，这样就能够确保安全阀的压力保持在一定的范围内，压力容器在短时期内能够允许的工作压力大于安全阀的排放压力，同时，压力容器所设计的压力基本是上等于安全阀的整定压力，这是现阶段最为经济性的选择。另外，我们还需要注意，在安全阀回座压力是安全阀排放后可以重新进行与阀座进行接触，也就是能够开启高度变为零时，安全阀进口静压力，如果是泄露之后的压力，就是通常在安全阀密封试验压力或者是密封丧失的压力，这是当前安全阀芯和阀座之间的密封保证值。

3.2 压力容器设计过程中需注意的问题

在我国目前的压力容器设计过程中，常规的设计就是计算的电算化以及画图电脑化，设计者不仅仅要通过依赖电算，还要对国际相应的标准进行理解，如果是忽视计算过程，只是注重计算结果，这样就会容易产生错误的结论和安全隐患。

尤其是在材料化工选用钢材时，就必须要考虑到设备的设计压力和设计温度，能够巧妙地处理好材料的焊接性能，另外，为了能够考虑到经济的合理性，就不能够盲目提高钢板等级，在设计压力较大时，以及结构尺寸过大时，如果是选用碳素钢作为壳体材料，这样不仅仅会严重导致了设备壳体壁厚增大，质量上的增加，还会增加制造运输和安装土建等基础性的建设费用，所以，我们就必须要注重选用材料，才能更好确保压力容器的设计压力可靠性。

4 结语

压力容器的设计工作是较为系统的且非常复杂的，因此在设计的过程中使用可靠性设计方法是很有必要的，不仅能够使压力容器设计的可靠性得到保证，还能使压力容器最终在使用时的可靠性得到提高，并且在保证压力容器质量的前提下降低生产成本，提高企业利润。因此，设计人员应该在工作中不断积累经验，对可靠性方法不断进行研究与完善。

参考文献：

[1]于洪峰，刘宝晶.可靠性方法在压力容器设计中的应用[J].科技致富向导，2015（05）：250-251.

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