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1、文 献 综 述摘 要：介绍了压力容器近年来在国内外生产技术的现状，发展和未来的发展趋势，以及在压力容器在生产过程中焊接车间设计存在的问题和布置情况。关键词 压力容器 焊接车间 技术 发展Abstract Pressure Vessels introduced production technology at home and abroad in recent years in the status quo，development and the development trend of the future，And in the pressure vessel in the productio
2、n process welding workshop in the design and layout of the situation。Keywords Pressure Vessels Welding workshop Technology Development引言压力容器是一种特殊的焊接结构，它比较容易发生事故且事故的危害较为严重。随着我国改革开放的深入，压力容器的应用范围不断扩大，数量不断增加。在化工、炼油、医药等行业中，压力容器几乎成为生产中的主要设备。设备的增多，随之而来的安全问题，显得非常突出。近年来，国内已经多次发生压力容器爆炸伤人的恶性事故。因此，压力容器安全是“人命关天的
3、事，一定要慎之又慎，确保万无一失”。 保证压力容器生产和使用安全，是从事压力容器生产制造、管理以及压力容器使用人员义不容辞的责任和义务。压力容器的设计、制造（组焊）、安装、使用、检验、修理和改造，均应严格执行本规程的规定。1 压力容器现状压力容器产品是各工业行业均涉及生物通用性产品。由于压力容器在承压状态下工作，并且所处理的介质多为高温或易燃易爆，一旦发生事故，将会对人们的生命和财产造成不可估量的损失，因此世界各国均将压力容器作为特种设备予以强强制性管理。压力容器的类别千差万别，功能也随应用场合而变化，其整个建造过程涉及冶金、结构设计、机械加工、焊接、热处理、无损检测等专业技术门类。因此，压力
4、容器行业的国际地位在一定程度上反映了国家的综合实力。在压力容器建造的初期，产品建造的目的为满足本国相应工业的需求，压力容器的生产技术也是以本国的基本生产条件为基础。生产技术的总结和统一安全质量的要求，使得国家依据自己的生产技术和管理要求制定出了适合于本国国情的相应安全法规和技术标准体系。安全法规和技术标准水平的先进性如何，应本现在安全法规和技术标准是否能有效地保证压力容器产品的安全性和经济合理性，是否体现了代表时代的技术手段的应用，是否能推动行业的技术进步。中国已经加入WTO，我国的压力容器行业已经不可避免地面临国际市场的激烈竞争。在新形势下，压力容器生产厂家应充分认识自身的优势和不足，改变观
5、念，实行国际压力容器生产的通行做法，使产品早日走出国门。2 压力容器设计的要求由于石油、化学工业的生产过程复杂,设备生产工艺过程中任何1 台设备出了事故,都会影响产品质量或使生产无法继续进行,甚至会危及设备和人身的安全。因此,1 台石油化工用压力容器一般需要满足5 方面的要求：(1) 保证完成工艺生产。石油化工压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格(直径、高度、容积) 和结构(开孔接管、密封等) 。以氮肥生产中的氨合成塔为例,由于氨的合成率和氨的合成压力有关,若由于种种原因,氨合成塔承受不了设计压力,只能降压使用,就将导致氨的合成率下降,不仅直接影响产量,而且造
6、成生产成本的大幅度上升。(2) 运行安全可靠。化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性,容易燃烧引起火灾,甚至发生爆炸等恶性事故。压力容器工作时,内部储存着一定的能量,一旦发生破坏,容器内部储存的能量将在极短的瞬间释放出来,具有极大的摧毁力。此外,由于生产的连续性,一旦容器发生事故,不仅造成容器本身的损坏,往往还会危及其他装置的安全,造成连锁性的破坏。这就意味着设计压力容器时,不仅必须保证每个承压零部件都具有足够的强度、刚度和稳定性,而且还要满足在不同工况条件(如腐蚀、高温、低温、疲劳载荷、热冲力等) 下能安全可靠地运行。(3) 预定的使用寿命。影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物
7、料对壳体结构材料的腐蚀,它会使容器器壁减薄,甚至烂穿,因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。对某些强腐蚀性物料,在设计时要选用适宜的耐腐蚀材料,或在结构设计中采取防腐措施,以达到所要求的设计寿命。(4) 制造、检验、安装、操作和维修方便。提出这一要求的目的,一方面是基于安全性的考虑,因为结构简单、易于制造和探伤的设备,其质量就容易得到保证,即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现,便于及时予以消除。其次,这样做的目的也是为了满足某些特殊的使用要求,如对于顶盖需要经常装拆的试验容器,要尽量采用快拆的密封结构,避免使用笨重的主螺栓连接。又如对于有清洗、维修内件要求的容器,需设置
8、必要的人孔或手孔。第三,这样做自然会带来经济上的好处,可以降低容器的制造成本。(5) 经济性。压力容器的设计,要尽量结构简单、制造方便、重量轻、节约贵重材料,以降低制造成本和维修费用。3 压力容器技术进展及发展趋势 随着冶金、机械加工、焊接和无损检测技术的不断进步，特别是计算机技术的飞速发展，在压力容顺技术领域也得到了广泛应用，促进了压力容器技术的进步，取得了相应的进展。世界经济一体化和区域经济一体化的发展，也促进了压力容器标准和法规技术内容的发展。下面简介近年来在该技术领域内的技术状况和国际压力容器标准的发展趋势。 （1）国际标准一体化 随着全球经济一体化的逐步发展，压力容器标准国际化的趋势
9、已经越来越明显。欧洲议会于1997年5月正式批准了统一的压力设备指令（Pressure Equipment Directive），该指令将于1999年11月引入欧盟成员国的法规，于2002年5月在欧盟内强制执行。欧洲标准化委员会（CEN）现正在采取积极行动，试图将欧洲标准上升为国际标准。美国和日本等一些国家为了争夺国际市场，也在采取积极的措施加速国际标准的制订。本届秘书处设在美国的ISO/TC11已多次召开会议，并已经提出了ISO15386国际锅炉压力容器标准草案。其主要内容为国际标准的基本要求、质量体系的要求、结构安全性的要求以及各国标准成为国际标准的注册认可程序等。事实上该国际标准是一个压
10、力设备的通则，用以保证压力设备的安全使用，消除各国标准中可能出现的技术壁垒，在相互标准认可的基础上，实现压力容器产品的全球自由贸易。 标准全球化是不可逆转的大趋势，在这种情况下，我国应积极参与该国际标准的制订工作，及时了解新的动态，研究我国标准的相应对策和方针，提出符合我国实际情况的提案和建议，否则中国的压力容器行业将参于参与国际竞争。（2）计算机技术的应用 在信息时代的今天，计算机技术应用已经渗透到压力容器行业的每一个领域。计算机软、硬件的每一个进步都极大地影响着压力容器技术的进展。 设计传统的计算机辅助设计（CAD）已逐步向计算机辅助工程（CAE）的方向发展。计算机能力的增强、分析手段的提
11、高，使设计者在结构设计阶段就可以预见到诸如焊接过程中产生的残余应力、设备组装和运输过程中可能会出现的问题，并在设计中解决这些问题； 制造计算机辅助制造（CAM）和更为现代的CIMS技术正在逐步改变压力容器制造厂传统的工艺卡方式，全过程的计算机管理使所有控制点均得到有效的控制，极大地减少了人为的失误，保证产品质量的稳定； 检测计算机射线实时成像、超声扫描模拟成像和多通道声发射技术，配以专门研制的专家系统，使检测的结果更加准确和客观。 （3）专业化生产 目前发达国家的压力容器生产的专业化程度极高，棱标准零部件供应和热处理、无损检测分包已经是压力容器制造厂普遍采用的市场模式。从而使其产品的生产流程短
12、，设备利用率高，易于实现计算机管理。我国的压力容器制造厂与国外的同类厂家相比较，专业化程度较低，小而全、大而全现象较为普遍，造成设备利用率低、机构臃肿、生产成本高等一系列问题。目前，在我国压力容器行业中已经出现了专业化的趋势。4 压力容器焊接车间设计4.1 车间设计的目的与任务车间设计的目的就是为了建设新的企业、扩建或改建老企业。设计的任务就是对需建设的企业做出技术与经济的详细规划，确定出企业的生产经济状况，技术经济指标及施工的组织方法等。设计文件是编制基本建设计划和拨付投资的依据。因此，企业在建设中能否加快速度、保证质量和节约投资，在建成后能否达到最好的经济效果，设计工作是起决定性作用的。要
13、想很好的完成一个工厂和车间的设计任务，除了要学习和掌握专业基本理论外，还要深人生产实际，总结和推广科研成果，并吸收回内外先进的技术，只有这样才能做出经济上合理，技术上先进的设计来。 一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。它们之间是一个完整的不可分割的整体，要求各个不同的设计部门互相协作，紧密配合，其中车间工艺设计是整个车间设计的主体。工艺设计工程师是一个组织者，他的主要任务是根据上级机关确定的任务书，进行工艺设计，确定生产方案、选择设备、画出车间工艺平面布置图、确定车间劳动组织与技术经济指标等，并提出对水、电、动力、热力
14、、通风、照明、采暖、厂房建筑等设计的要求及其所需的资料。104.2 以往在车间设计中车间的组成，布置情况4.2.1 焊接车间的组成焊接车间一般有生产部门，辅助部门，行政管理部门和生活间组成。各部门的具体组成如下。（1）生产部门 生产部门按工艺专业化原则划分，一般包括备料工段，零件加工工段，装配工段，焊接工段，检验工段和油漆包装工段等;若按对象专业化原则划分，因工厂加工对象不同而有所区别，可以分为诸如梁柱工段，管道工段，贮罐工段，杂件工段等。（2）辅助生产部门 辅助生产部门一般包括车间金属材料仓库,零件仓库，半成品仓库，焊接材料仓库或贮藏室，工夹具量具室，备品及辅助材料库和修理间等。（3）行政管
15、理部门和生活间 行政管理部门一般包括车间办公室，技术科，会议室，资料室；生活间一般包括更衣室，X光室，休息室等。根据各工厂的具体情况，也可不分部门而直接设工段或小组，对于一些大型专业化生产厂，也有将内容组成车间的。4.2.2 焊接车间平面布置车间平面布置，就是将上述各个生产工段，作业线，辅助生产用房及生活间等按照它们的作用和相互关系进行配置。这种配置是依据车间空间组织的基本原则，安排产品从毛坯到产品所应经历的路线，各工段的作用和所处的位置，以及各种设备和工艺装备的具体布置，起重运输线路和设备的排列安置等。车间平面布置的主要原则车间平面布置应在遵循车间空间组织的基本原则下，应使工艺线路尽量成直线
16、进行，避免零件在车间内发生迂回现象，同时还应考虑焊接生产的特点。主要原则如下。（1）合理布置封闭车间（即产品基本在本车间内完成）内各工段与设备的相互位置，使运输路线最短，没有倒流现象。（2）对散发有害物质，产生噪声的地方和防火要求的工段，作业区，应布置在靠外墙的一边并尽可能隔离。（3）主要部件的装配-焊接生产线的布置，应使部件能经最短的路线运到装配地点。（4）应根据生产方式划分成专业的部门和工段。（5）辅助部门（如工具室，实验室，修理室，办公室等）应布置在总生产流水线的一边，即在边跨内。4.3 车间设计中存在的问题（1）焊接底线的设置不少工厂将焊接底线（即电焊机通过焊接电缆接到工作端的电线）与
17、电网零线互串，有的还简单地将其连在自来水管或厂房立柱上，甚至还连在氧气,乙炔等易燃易爆气体的管道上，这些都是安全生产的重大隐患。我们知道焊机工作时，焊接电流较大，尤其是多台焊机工作时，电流高达数百乃至数千安培，这就要求设备包保护零线必须回路正确且接触良好，否则就要烧段保护零线，并威胁所有用电设备和操作者的安全。目前焊接地线设置较为妥当的做法是，在车间下面埋设专用焊接地线，即单独埋设截面足够大的金属导体作为专用焊接地线，将其与焊接平台与所有焊机的焊接地线相接；同时，焊接平台与埋设的专用地线要与各种管道以及厂房结构，用电设备的保护零线完全脱离。实践证明，这样做可以彻底消除由于焊接地线设置不当而造成
18、的安全隐患。（2）焊接平台防爆直接铺设与地面的可移动的较大的焊接平台，除了有加工花纹防止打滑以外，一定要加工泄气孔，一防止可燃气体在平台下聚集过多且通气不畅时发生爆炸事故，这也经常容易被设计者疏忽，已有血的教训，千万大意不得。（3）通风除尘消除焊接烟尘，也是焊工劳动保护的重点。采用无尘烟或少尘烟的焊接工艺（如电阻焊，摩擦埋弧焊及电渣焊等）。采用先进的自动焊接来取代手工电弧焊，开发和应用低毒，低沉焊材，是从根本上消除焊接烟尘污染的措施。鉴于目前国内焊接的装备和工艺水平，采取有效的通风排烟尤其是局部区域的通风排烟措施，仍将是焊接车间职业安全卫生所考虑的重点。首先焊接的工作场所不宜过于狭小，其次一定
19、要有抽风排烟装置。如果车间全面机械通风困难大，则施焊区也一定得有固定或摇臂式或固定悬挂式或与之类似的抽风装置。目前不少焊接车间在夏季多采用电风扇直接吹散烟尘的方法，认为既稀释了烟尘，有达到了防暑降温的目的。其实这样做非常有害。其一，它使焊接烟尘弥散于整个车间；其二，降低了电弧的温度，并使电弧工作方向不稳定，影响焊接质量；其三，焊工前胸和腹部受弧光辐射熏烤，背后却受冷风吹袭，极易产生疾病，对焊工身体健康十分不利。5 结语：压力容器在设计工作中必须根据实际的需要与可能,首先满足产品的主要要求,对其他要求,在可能的情况下给予适当的考虑。由于压力容器潜在的危险性,对绝大多数压力容器产品而言,最基本要求
20、就是要满足完成工艺生产和保证运行安全这两条,也就是必须首先保证产品安全好用。现今社会,随着计算机在工程设计中的广泛应用以及计算机软、硬件的飞速发展,使得压力容器分析设计得到越来越多的应用,并且在实际工程项目中越来越起到了更为重要的作用。参考文献1 张力权,等. 国外压力容器技术发展的一些动向J. 化工与通用机械,1979（2）：3032. 2 李景辰,等. 压力容器基础知识M. 北京:劳动人事出版社,1986.3 顾振铭.钢制石油化工压力容器设计规定M. 北京：石油化学工业出版社. 1981（3）：2125. 4 段哲军. 应力分类和压力容器设计的发展J. 中国氯碱.2005，8（8）：394
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