化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及要點(diǎn)

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摘要：化工生產(chǎn)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的重要體現(xiàn)，促進(jìn)化工行業(yè)的發(fā)展除了需要有良好的研究投入外還需要相應(yīng)的化工生產(chǎn)設(shè)備予以支持。在化工生產(chǎn)的過程中，化工設(shè)備需要經(jīng)受住高溫、低溫等各種惡劣的環(huán)境，特別是對(duì)化工設(shè)備的高溫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意處理好高溫結(jié)構(gòu)對(duì)化工設(shè)備所帶來的各種影響，化工生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的高溫將會(huì)造成化工設(shè)備中的局部結(jié)構(gòu)膨脹、化工設(shè)備所使用的材料在高溫下產(chǎn)生膨脹以及化工工藝造成化工設(shè)備在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的膨脹等，這些都會(huì)對(duì)化工設(shè)備的安全運(yùn)行帶來較大的安全隱患，同時(shí)也會(huì)使得化工設(shè)備的抗疲勞能力下降，不利于化工設(shè)備的長(zhǎng)期安全、可靠的運(yùn)行。因此，文章在對(duì)化工設(shè)備在高溫條件下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所容易出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行討論的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備；高溫；高壓；壓力容易；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

化工設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行的過程中會(huì)面臨著高溫、高壓等惡劣的工況，因此，需要對(duì)化工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起足夠的重視，做好化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于確保化工設(shè)備安全運(yùn)行及化工設(shè)備的使用時(shí)間有著極為重要的促進(jìn)作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加大了對(duì)于各種化工產(chǎn)品的需求，同時(shí)也加大了對(duì)于化工設(shè)備的需求，但是現(xiàn)今一些新發(fā)明的高溫化學(xué)工業(yè)設(shè)備在高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面質(zhì)量方面參差不齊，一些化工設(shè)備在使用的過程中墊片、法蘭、螺等部件由于受到高溫的作用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形或是蠕變變形、部件結(jié)構(gòu)彈性下降等影響化工設(shè)備使用性能。為提高化工設(shè)備的使用安全性與可靠性，應(yīng)當(dāng)在化工設(shè)備設(shè)計(jì)過程中做好對(duì)于化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)，避免化工設(shè)備使用過程中出現(xiàn)問題。

1化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分在設(shè)計(jì)中的缺陷分析

1.1化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分在使用中彈性下降問題

化工設(shè)備的使用性能在生產(chǎn)使用過程中會(huì)受到高溫的嚴(yán)重影響，尤其是化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的彈性較為敏感，因此，容易受到外界因素的干擾，在受到化工設(shè)備生產(chǎn)過程中高溫的影響會(huì)使得化工設(shè)備的高溫結(jié)構(gòu)的彈性下降進(jìn)而影響到化工設(shè)備的整體功能。因此，為應(yīng)對(duì)高溫對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的影響，需要在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)的開始階段就設(shè)置相對(duì)應(yīng)的螺旋彈性墊圈以減小高溫變形的影響，這些所添加的高溫墊圈的作用類似于套筒的作用，通過改變高溫結(jié)構(gòu)部分的彈性變形系數(shù)來使得化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)彈性得以提高，在這一過程中也會(huì)影響法蘭從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于熱膨脹部分的充分吸收，從而降低化工設(shè)備因材料膨脹對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的影響。彈性墊圈與套筒所起的作用相類似，但是相較于套筒來說，使用彈性墊圈的結(jié)構(gòu)較小，同時(shí)采用密封墊片可以獲得較強(qiáng)的預(yù)緊力，同時(shí)在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要對(duì)該結(jié)構(gòu)所能承受的作用力的范圍引起足夠的控制，避免控制作用力過大而造成高溫結(jié)構(gòu)被壓扁。因此，在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中需要做好對(duì)于壓力和溫度的控制，此兩點(diǎn)是化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)也是提高化工設(shè)備整體結(jié)構(gòu)彈性的前提。

1.2化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)變形或蠕變問題及對(duì)策

化工設(shè)備在高溫條件下運(yùn)行時(shí)，高溫會(huì)使得螺旋連接產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，同時(shí)過高的溫度還會(huì)使得化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的法蘭、墊片等部分產(chǎn)生一定的變形，這些蠕變或是變形會(huì)對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)連接的緊密性與密封性產(chǎn)生極為重要的影響，而這也是造成化工設(shè)備容易損壞的重要原因。所以，在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)著重注意解決好化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)中的法蘭、墊圈、螺釘?shù)仍诟邷貤l件下產(chǎn)生變形或是蠕變破壞化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的連接及密封效果。因此，在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)應(yīng)的將隔熱襯環(huán)安置與法蘭或是墊片的內(nèi)側(cè)，通過使用隔熱襯環(huán)來將熱量有效的隔離，避免化工設(shè)備生產(chǎn)過程中的高溫對(duì)法蘭、墊圈和螺栓等產(chǎn)生較為嚴(yán)重的熱影響。通過采用隔熱襯環(huán)可以使得法蘭、墊圈與螺栓等受到的熱輻射效果明顯下降，提升其在高溫條件下的工作性能，同時(shí)通過采用隔熱襯環(huán)還可以有效的降低設(shè)備的結(jié)構(gòu)各組成部分之間的溫度差，提高化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分的整體性能，提升化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的法蘭、墊片、螺栓連接部分等在高溫條件下的工作性能，較少或是避免高溫蠕變或是變形的發(fā)生。提高化工設(shè)備的使用壽命。

2化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

2.1精確設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)

化工生產(chǎn)中的工藝參數(shù)的設(shè)置在化工工藝生產(chǎn)中是非常重要且必要的，只有在確保基本參數(shù)正確的基礎(chǔ)上才能夠保證化工設(shè)備及工藝的安全生產(chǎn)。在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要秉持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度，從全方位、多角度對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行分析和計(jì)算，任何設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都需要經(jīng)過多次討論、論證，避免因細(xì)節(jié)的忽視而影響到推理值的準(zhǔn)確性。例如，在參數(shù)設(shè)置的過程中，推力矩?cái)?shù)值與實(shí)際值存在著微小差別或是不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或是規(guī)范時(shí)，會(huì)造成法蘭連接的不緊密，容易在法蘭連接處產(chǎn)生泄漏等安全隱患，從而對(duì)化工設(shè)備的安全、可靠的運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。所以，在對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)參數(shù)做進(jìn)一步檢查，在確保參數(shù)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上對(duì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)加以把控。

2.2控制好溫度對(duì)于化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響

在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)法蘭連接的過程中，需要做好對(duì)于溫度的控制，化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分在運(yùn)行的過程中，如溫度的驟變將會(huì)使得法蘭的連接產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)。所以，為避免或降低高溫對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分所造成的影響，應(yīng)當(dāng)在連接部分設(shè)置相應(yīng)的隔熱襯環(huán)，從而使得溫度的轉(zhuǎn)變經(jīng)歷更多的過程，如果選用奧氏體不銹鋼作為隔熱襯環(huán)板的材料，要注意對(duì)于化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)部分溫度的控制，由于奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)較大，當(dāng)法蘭溫度過高時(shí)，在隔熱襯環(huán)設(shè)置環(huán)節(jié)和焊接工藝中容易出現(xiàn)焊縫剪切的問題，使得隔熱襯環(huán)板凸出，降低法蘭連接的穩(wěn)定性與可靠性，從而使得化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)法蘭連接的安全隱患大為增加，所以，在法蘭的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要注意溫度對(duì)于化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的影響，將連接溫度控制在300℃以內(nèi)，提高連接的可靠性與安全性。同時(shí)在溫度的控制方法上還可以通過以下方式進(jìn)行：（1）做好活套法蘭的使用，在使用活套法蘭還可以更好的抵抗熱循環(huán)和熱沖擊，活套法蘭相較于一般的法蘭厚，而且活套法蘭的剛度較大，其撓度可以通過減少法蘭和法蘭螺栓張力而減小。活套法蘭在管道上應(yīng)用較多，而在大直徑的設(shè)備上使用活套法蘭成本較高。（2）在螺栓上增加使用彈性墊圈，通過使用彈性墊圈能夠有效的減小熱膨脹對(duì)化工設(shè)備的影響，但是由于墊片體積剛度的影響，使得彈性墊圈所能承受的預(yù)緊力較為有限，同時(shí)在高溫條件下使用彈性墊圈會(huì)在回火時(shí)降低其彈性。（3）做好化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)中墊片材料的選擇。

2.3做好對(duì)于化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的安全檢驗(yàn)

化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的可靠性對(duì)于整體工藝的完整性有著極為重要的影響。所以，需要對(duì)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的檢測(cè)、檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)所存在的安全隱患，保障化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的整體工藝的安全性與可靠性。

3結(jié)束語

化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于化工設(shè)備的安全運(yùn)行有著十分重要的影響，在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要注意分析化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)中所隱藏的各種隱患從而做好對(duì)于設(shè)備的不斷優(yōu)化。

作者:沈佳艷 李小軍 單位:常州藍(lán)翼飛機(jī)裝備制造有限公司 常州大學(xué)化工設(shè)計(jì)研究院有限公司

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