化工設備高溫結構設計難點及要點論文

摘要：化工生產是一個國家工業實力的重要體現，促進化工行業的發展除了需要有良好的研究投入外還需要相應的化工生產設備予以支援。在化工生產的過程中，化工設備需要經受住高溫、低溫等各種惡劣的環境，特別是對化工設備的高溫設計時，應當注意處理好高溫結構對化工設備所帶來的各種影響，化工生產時所產生的高溫將會造成化工設備中的局部結構膨脹、化工設備所使用的材料在高溫下產生膨脹以及化工工藝造成化工設備在生產過程中所產生的膨脹等，這些都會對化工設備的安全執行帶來較大的安全隱患，同時也會使得化工設備的抗疲勞能力下降，不利於化工設備的長期安全、可靠的執行。因此，文章在對化工設備在高溫條件下的結構設計所容易出現的缺陷進行討論的基礎上對如何做好化工設備高溫結構設計進行分析闡述。

關鍵詞：化工設備；高溫；高壓；壓力容易；結構設計

化工設備在生產執行的過程中會面臨着高溫、高壓等惡劣的工況，因此，需要對化工設備的高溫結構設計引起足夠的重視，做好化工設備高溫結構的設計對於確保化工設備安全執行及化工設備的使用時間有着極爲重要的促進作用。隨着經濟的發展加大了對於各種化工產品的需求，同時也加大了對於化工設備的需求，但是現今一些新發明的高溫化學工業設備在高溫結構設計方面質量方面參差不齊，一些化工設備在使用的過程中墊片、法蘭、螺等部件由於受到高溫的作用，經常會出現變形或是蠕變變形、部件結構彈性下降等影響化工設備使用性能。爲提高化工設備的使用安全性與可靠性，應當在化工設備設計過程中做好對於化工設備高溫結構的分析與設計，避免化工設備使用過程中出現問題。

1化工設備高溫結構部分在設計中的缺陷分析

1.1化工設備高溫結構部分在使用中彈性下降問題

化工設備的使用性能在生產使用過程中會受到高溫的嚴重影響，尤其是化工設備高溫結構的彈性較爲敏感，因此，容易受到外界因素的干擾，在受到化工設備生產過程中高溫的影響會使得化工設備的高溫結構的彈性下降進而影響到化工設備的整體功能。因此，爲應對高溫對化工設備高溫結構部分的影響，需要在化工設備高溫結構部件設計的開始階段就設定相對應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於套筒的作用，透過改變高溫結構部分的彈性變形係數來使得化工設備的結構彈性得以提高，在這一過程中也會影響法蘭從而實現對於熱膨脹部分的充分吸收，從而降低化工設備因材料膨脹對化工設備高溫結構的影響。彈性墊圈與套筒所起的作用相類似，但是相較於套筒來說，使用彈性墊圈的結構較小，同時採用密封墊片可以獲得較強的預緊力，同時在化工設備高溫結構的設計過程當中需要對該結構所能承受的作用力的範圍引起足夠的控制，避免控制作用力過大而造成高溫結構被壓扁。因此，在化工設備高溫結構的設計過程中需要做好對於壓力和溫度的控制，此兩點是化工設備高溫結構設計的關鍵點也是提高化工設備整體結構彈性的前提。

1.2化工設備高溫結構變形或蠕變問題及對策

化工設備在高溫條件下執行時，高溫會使得螺旋連接產生蠕變現象，同時過高的溫度還會使得化工設備高溫結構部分的法蘭、墊片等部分產生一定的變形，這些蠕變或是變形會對化工設備高溫結構連接的緊密性與密封性產生極爲重要的影響，而這也是造成化工設備容易損壞的重要原因。所以，在化工設備高溫結構部分的設計過程中應當着重注意解決好化工設備高溫結構中的法蘭、墊圈、螺釘等在高溫條件下產生變形或是蠕變破壞化工設備高溫結構部分的連接及密封效果。因此，在化工設備高溫結構部分的設計過程中需要對應的將隔熱襯環安置與法蘭或是墊片的內側，透過使用隔熱襯環來將熱量有效的隔離，避免化工設備生產過程中的高溫對法蘭、墊圈和螺栓等產生較爲嚴重的熱影響。透過採用隔熱襯環可以使得法蘭、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，同時透過採用隔熱襯環還可以有效的降低設備的結構各組成部分之間的溫度差，提高化工設備高溫結構部分的整體性能，提升化工設備高溫結構的法蘭、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生。提高化工設備的使用壽命。

2化工設備高溫結構設計注意要點

2.1精確設定設計參數

化工生產中的工藝參數的設定在化工工藝生產中是非常重要且必要的，只有在確保基本參數正確的基礎上才能夠保證化工設備及工藝的安全生產。在化工設備高溫結構的設計過程中，設計人員需要秉持嚴謹、認真、負責的態度，從全方位、多角度對化工設備高溫結構部分進行分析和計算，任何設計細節都需要經過多次討論、論證，避免因細節的忽視而影響到推理值的準確性。例如，在偏好設定的過程中，推力矩數值與實際值存在着微小差別或是不符合相關標準或是規範時，會造成法蘭連接的不緊密，容易在法蘭連接處產生泄漏等安全隱患，從而對化工設備的安全、可靠的執行產生不良的影響。所以，在對化工設備高溫結構進行設計的過程中，需要對參數做進一步檢查，在確保參數準確的基礎上對各項細節加以把控。

2.2控制好溫度對於化工設備高溫結構設計的影響

在化工設備高溫結構法蘭連接的過程中，需要做好對於溫度的控制，化工設備高溫結構部分在執行的過程中，如溫度的驟變將會使得法蘭的連接產生劇烈的反應。所以，爲避免或降低高溫對化工設備高溫結構部分所造成的影響，應當在連接部分設定相應的隔熱襯環，從而使得溫度的轉變經歷更多的過程，如果選用奧氏體不鏽鋼作爲隔熱襯環板的材料，要注意對於化工設備高溫結構部分溫度的控制，由於奧氏體不鏽鋼的熱膨脹係數較大，當法蘭溫度過高時，在隔熱襯環設定環節和焊接工藝中容易出現焊縫剪切的問題，使得隔熱襯環板凸出，降低法蘭連接的穩定性與可靠性，從而使得化工設備高溫結構法蘭連接的安全隱患大爲增加，所以，在法蘭的設計過程中，設計人員需要注意溫度對於化工設備高溫結構的影響，將連接溫度控制在300℃以內，提高連接的可靠性與安全性。同時在溫度的控制方法上還可以透過以下方式進行：（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和熱衝擊，活套法蘭相較於一般的法蘭厚，而且活套法蘭的剛度較大，其撓度可以透過減少法蘭和法蘭螺栓張力而減小。活套法蘭在管道上應用較多，而在大直徑的設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，透過使用彈性墊圈能夠有效的減小熱膨脹對化工設備的影響，但是由於墊片體積剛度的影響，使得彈性墊圈所能承受的預緊力較爲有限，同時在高溫條件下使用彈性墊圈會在回火時降低其彈性。（3）做好化工設備高溫結構中墊片材料的選擇。

2.3做好對於化工設備高溫結構的安全檢驗

化工設備高溫結構的可靠性對於整體工藝的完整性有着極爲重要的影響。所以，需要對化工設備高溫結構進行定期的檢測、檢驗，及時發現化工設備高溫結構所存在的安全隱患，保障化工設備高溫結構的整體工藝的安全性與可靠性。

3結束語

化工設備高溫結構的設計對於化工設備的安全執行有着十分重要的影響，在化工設備高溫結構設計的過程中需要注意分析化工設備高溫結構中所隱藏的各種隱患從而做好對於設備的不斷優化。

參考文獻:

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