《化工压力容器设计的选材与补强》

摘要：在压力容器设计过程中，选择合适的材料和满足强度的补强设计对压力容器的安全、平稳运行至关重要。对压力容器主要受压元件如何选材进行了介绍，对开孔补强设计技术的要领进行了探讨，提出了有针对性的设计建议。

关键词：选材;补强设计;化工压力容器 引言

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]。

1材料的选用 1.1主体材料的选用

压力容器主体材料的选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(鞍座、裙座等)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。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

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