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壓力容器的應(yīng)用

 石油、化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品是按照一定的工藝過(guò)程，在一定的條件下利用與之相匹配的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域持續(xù)穩(wěn)定壓力容器已在石油、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、食品、生物工程及國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域以及人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，且數(shù)量日益增大，大容積的設(shè)備也越來(lái)越多。例如，生產(chǎn)尿素就需要與之配套的合成塔、換熱器、分離器、反應(yīng)器、儲(chǔ)罐等壓力容器；加工原油就需要與原油生產(chǎn)工藝配套的精餾塔、換熱器、加熱爐等壓力容器；此外，用于精溜、解析、吸收、萃取等工藝的各種塔類設(shè)備也為壓力容器；用于流體加熱、冷卻、液體汽化、蒸汽冷凝及廢熱回收的各種熱交換器仍屬于壓力容器；石油化工中三大合成材料生產(chǎn)中的聚合、加氫、裂解等工藝用的反應(yīng)設(shè)備，用于原料、成品及半成品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、計(jì)量的各種設(shè)備等都是壓力容器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工廠中80%左右的設(shè)備都屬于壓力容器的范疇。

壓力容器種類多，操作條件復(fù)雜，有真空容器，也有高壓超高壓設(shè)備和核能容器；溫度也存在從低溫到高溫的較大范圍，處理的介質(zhì)大多具有腐蝕性，或易燃、易爆、有毒，甚至劇毒。這種多樣性的操作特點(diǎn)給壓力容器從選材、制造、檢驗(yàn)到使用、維護(hù)以致管理等諸方面造成了復(fù)雜性，因此對(duì)壓力容器的制造、現(xiàn)場(chǎng)組焊、檢驗(yàn)等諸多環(huán)節(jié)提出了越來(lái)越高的要求。

壓力容器涉及多個(gè)學(xué)科，綜合性很強(qiáng)，一臺(tái)壓力容器從參數(shù)確定到投入正常使用，要通過(guò)很多環(huán)節(jié)及相關(guān)部門的各類工程技術(shù)人員的共同努力才能實(shí)現(xiàn)。

壓力容器制造技術(shù)的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力容器制造技術(shù)的水平越來(lái)越高，其制造進(jìn)展主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。

1.壓力容器向大型化發(fā)展

大型化的壓力容器可以節(jié)省材料、降低投資、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。目前板焊結(jié)構(gòu)形式的煤氣化塔厚度達(dá)200mm，其內(nèi)徑為9100mm，單臺(tái)質(zhì)量已達(dá)2500t；現(xiàn)在年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨和52萬(wàn)噸尿素裝置的四個(gè)關(guān)鍵設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。煉油處理裝置也由250 X 104 t/a原油提高到1000 X 104 t/a原油的處理能力。液化石油氣、化工原料氣儲(chǔ)運(yùn)中，臥式儲(chǔ)罐已能生產(chǎn)φ7400mmX 38mmX 7400mm，單臺(tái)設(shè)備達(dá)600t的設(shè)備。在核電設(shè)備的生產(chǎn)中，已能生產(chǎn)總重達(dá)380t的350MV核反應(yīng)堆壓力容器，以及總重達(dá)345t的1000MV核電蒸汽發(fā)生器。

為了適應(yīng)大型容器的制造，其制造裝備也得到了迅猛發(fā)展。目前，單臺(tái)吊車的起吊質(zhì)量已達(dá)1200t，水壓機(jī)在6000t以上，卷板機(jī)在4000t以上，冷彎大厚度達(dá)380mm，寬6m,熱沖壓封頭直徑達(dá)4. 5m，厚度達(dá)300mm。重型旋壓機(jī)可加工直徑為7m，厚165mm的橢圓形封頭。

2、壓力容器用鋼的發(fā)展

由于壓力容器的大型化以及生產(chǎn)過(guò)程中的工藝條件越來(lái)越苛刻，導(dǎo)致對(duì)壓力容器用鋼的要求日益嚴(yán)格，因而促使材料技術(shù)不斷發(fā)展，在要求鋼材強(qiáng)度越來(lái)越高的同時(shí)，還要求改善鋼材的抗裂性和韌性指標(biāo)。通過(guò)降低含碳量和增加微量合金元素來(lái)保證強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)提高冶煉技術(shù)以降低雜質(zhì)來(lái)保證抗裂性和韌性。目前日本的冶煉技術(shù)己能使磷含量降低到0.01％下，硫含量降低到0.002％以下。隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大線能量下焊接性良好的鋼板，且復(fù)合鋼板的使用也越來(lái)越普遍。隨著加氫工藝技術(shù)，特別是煤加氫液化工藝的發(fā)展，鋼的抗氧能力，抗蠕變性能，高使用溫度限制及抗拉強(qiáng)度已不能滿足要求，因此近年來(lái)國(guó)外相繼開(kāi)發(fā)了新型的Cr-Mo-V抗氫鋼。為在一些腐蝕環(huán)境中保證壓力容器的安全使用，雙向不銹鋼，Ni基不銹鋼、哈氏合金等材料的應(yīng)用越來(lái)越多。

3、壓力容器制造方法的發(fā)展

傳統(tǒng)的壓力容器制造方法主要有鍛造式、卷焊式、包扎式、熱套式等方法，1981年德國(guó)首次推出了焊接成形技術(shù)的新方法，采用多絲埋弧焊法制造壓力容器。這一新技術(shù)出現(xiàn)，在原鑄、鍛、軋三種傳統(tǒng)制造方法基礎(chǔ)上增加了第四種制造方法——焊接制造。

4.焊接新材料、新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用

為了提高高強(qiáng)度鋼的斷裂韌性，必須降低焊縫中氫的含量，因此超低氫材料的研制和使用受到了容器制造廠家的關(guān)注。日本神鋼公司研制的UL系列超低氫焊條，使用時(shí)止裂溫度可降低25-50。C，同時(shí)它的吸濕性很小，管理也很簡(jiǎn)便。我國(guó)壓力容器用鋼從單純的碳鋼過(guò)渡到普通低合金鋼，進(jìn)而發(fā)展到低溫鋼、高強(qiáng)度度鋼和特殊鋼，目前已能利用Cr-Mo-V抗氫鋼制造出加氫反應(yīng)器。

此外，自動(dòng)焊接技術(shù)和焊接機(jī)器人使大型容器的焊縫實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了焊接質(zhì)量和效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在自動(dòng)焊接設(shè)備方面，出現(xiàn)了跟蹤焊縫系統(tǒng)的自動(dòng)焊機(jī)。并能用數(shù)控技術(shù)來(lái)控制焊接參數(shù)，用工業(yè)電視監(jiān)視焊接過(guò)程等。熱處理方式也出現(xiàn)了輕型加熱爐，淬火工藝也出現(xiàn)了噴淋式和浸人式方法，退火出現(xiàn)了內(nèi)部燃燒和局部加熱退火。工頻電加熱、電阻加熱和紅外線加熱等局部加熱方法也得到廣泛應(yīng)用。