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为确保压力容器使用安全,属于特种设备监管范围。压力容器设计单位应具备压力容器设计许可证资质,生产厂家应办理压力容器生产制造许可证资质。
1满足使用要求
压力容器的结构形式、尺寸规格、使用条件(压力、温度、腐蚀介质)以及其他载荷条件是由设备在工艺装置中的功能要求决定的,因此要求设备必须能满足生产条件下处理物料的功能要求,如输送、分离、储存等工艺要求。
过程设备还有寿命要求。例如,在石油化工行业中,一般要求高压容器的使用年限不少于20年;塔设备和反应设备不少于15年。腐蚀、疲劳、蠕变是影响过程设备寿命的主要因素。应确保过程设备在设计寿命内安全可靠地运行。
2安全可靠性
为保证过程设备安全可靠地运行、过程设备应具有足够的能力来承受设计寿命内可能遇到的各种载荷。影响过程设备安全可靠性的因素主要有材料的强度、韧性和与介质的相容性;设备的刚度、抗失稳能力和密封性能等。
(1)材料的强度高、韧性好。材料强度是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。韧性是指材料断裂前吸收变形能量的能力。材料韧性一般随着材料强度的提高而降低。在满足强度要求的前提下,尽可能选用高韧性材料。材料韧性越好、过程设备对缺陷就越不敏感。
(2)材料的耐蚀性对于保证承压设备的使用寿命和安全运行是显而易见的,设备的设计则应根据具体操作条件和介质的不同腐蚀类型,选用相适应的设备材料以及正确的加工制造方法,以保证设备的长周期安全运行。
(3)结构有足够的刚度和抗失稳能力。刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力。刚度不足是过程设备过度变形主要原因之一。例如、螺栓、法兰和垫片组成的连接结构,若法兰因刚度不足而发生过度变形,将导致密封失效而泄漏。
足够的稳定性就是保证在外载荷作用下,设备或构件不致突然失去原有形状。例如设备在外压作用下的失稳,杆件、管件或圆筒形容器的轴向受压失稳,甚至薄壁凸形封头在受内压作用时也可能产生转角过渡区的失稳。
(4)密封性能好。密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力。密封是过程设备安全操作的必要条件。
3合理的经济成本
经济性是衡量过程设备优劣的重要指标。压力容器的设计既要安全可靠,又要经济合理。
首先在保证使用寿命前提下要选材合理,在保证工艺过程要求的前提下结构要简单。并方便制造、检验、维修,最终使设备总成本尽可能降低。
任何一个工程建设项目,在确定设计基础条件时,都应首先明确项目要执行的设计标准规范。采用的标准不同即是对设计的要求不同,如不同的环保标准要求,对有害物质的浓度排放要求也不同,当然会影响到设备的质量要求、装置的生产水平、操作成本、建设投资等经济指标。
又如,对装置连续运转周期的不同要求也会对设备质量、投资成本有直接的影响。
这种经济成本合理的考虑并不排斥从生产发展考虑而采用可能是投资较高的先进技术设备,这要通盘权衡考虑。
4.易于操作、维护和控制
(1)操作简单。误操作时可发出报警信号,甚至防止误操作。(2)可维护性(maintainability)和可修理性(repairability)好。
(3)便于控制。带有测量、报警和自动调节装置,能手动或自动检测流量、温度、压力、浓度、液位等状态参数,防止超温、超压和是常振动、噪声,适应操作条件的波动。
5优良的环境性能
随着社会的进步,人们的环保意识日益加强,产品的竞争趋向国际化,过程设备失效的外延也在不断扩大。环境性能不仅指爆炸、泄漏、生产效率降低等功能失效。还应包括环境失效。有害物质的泄漏是过程设备污染环境的主要因素之一。如有害物质泄漏至环境中、噪声、设备服役期满后无法清除有害物质、无法翻新或循环利用等也应作为设计考虑的因素。
泄漏检测是发现泄漏源、控制有害物质浓度和保护环境的有效措施。有的发达国家已制定出强制性的规范标准,要求一些过程设备必须设有在线泄漏检测装置。