Выбор материалов и конструкция сосудов под давлением для крупных угольных химических заводов

Средства под давлением в крупных угольных химических заводах являются критически важными компонентами, используемыми в таких процессах, как газификация, гидрогенация и химический синтез. Из-за высокого давления, повышенных температур и наличия коррозионных сред тщательный выбор материалов и надежная конструкция имеют важное значение для обеспечения безопасной, эффективной и долгосрочной эксплуатации.

1. Выбор материалаВыбор правильного материала зависит от рабочих условий, включая температуру, давление и химическую среду:

Углеродная сталь: Подходит для сосудов, работающих при умеренных температурах и давлении с некоррозивными или легко коррозивными средами. Он предлагает экономическую эффективность и хорошие механические свойства, но ограничен в высокотемпературных и высококорозивных условиях.

Сплавленная сталь: Используется для более высоких температур и давления, сплавленные стали, такие как стали Cr-Mo, обеспечивают отличную стойкость к оползанию, высокую прочность и лучшее сопротивление коррозии по сравнению с углеродными сталями. Общие классы включают стали 1Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo и 9Cr-1Mo.

Нержавеющая сталь: Для сосудов, подвергающихся высокой коррозии, предпочтительно используются аустенитные нержавеющие стали (например, 304, 316, 321) или дуплексные нержавеющие стали из-за их превосходной коррозионной устойчивости и хороших механических свойств при повышенных температурах.

Обкладенные или облицованные судна: В некоторых случаях оболочки из углеродной стали облицованы нержавеющей сталью или другими коррозионостойкими сплавами, чтобы эффективно сочетать механическую прочность и коррозионную устойчивость.

2. Соображения по проектированию

Номинальные показатели давления и температуры: конструкция должна соответствовать соответствующим кодексам, таким как раздел VIII Кодекса ASME по котлам и сосудам под давлением (BPVC), обеспечивая, чтобы сосуд мог выдерживать максимальное рабочее давление и температуры с адекватной маржей безопасности.

Толщина стены и армировка: рассчитана на основе внутреннего давления, прочности материала и допускаемой коррозии. Усиление применяется вокруг сопл, дорог и других отверстий для предотвращения концентрации напряжения.

Разрешенность коррозии: определенная толщина, добавленная для компенсации ожидаемой коррозии в течение срока службы судна, особенно в высоко агрессивных химических средах.

Усталость и соображения по повозу: для обслуживания при высокой температуре выбираются устойчивые к повозу материалы, а конструкция учитывает долгосрочную деформацию и расслабление напряжения.

Сварные соединения: качество сварки значительно влияет на целостность сосуда. Процедуры сварки должны быть квалифицированными, и может потребоваться термическая обработка после сварки (PWHT) для облегчения остаточного напряжения и повышения прочности.

Особенности инспекции и безопасности: конструкция должна включать точки доступа для инспекции, неразрушительных испытаний, устройств для снижения давления и приборов мониторинга.

3. Стандарты и кодексыДизайн и выбор материалов должны соответствовать национальным и международным кодексам и стандартам для обеспечения безопасности и надежности: раздел VIII ASME BPVC, API 650/620 для хранилищ, GB/T 150-2011 (Китай) и специфические стандарты химического завода, относящиеся к химическим процессам угля.

Сносы под давлением на крупных угольных химических заводах требуют тщательного баланса между механической прочностью, коррозионной устойчивостью и экономической эффективностью. Оптимизированный выбор материалов в сочетании с точной инженерной конструкцией обеспечивает долгосрочную эксплуатационную безопасность, надежность и эффективность в требовательных условиях химической обработки.

Ссылки

Кодекс ASME по котлам и сосудам под давлением, раздел VIII - Правила строительства сосудов под давлением.

GB/T 150-2011 - Стальные сосуды под давлением (Китай).

API 650 и API 620 - Стандарты для сварных стальных резервуаров и сосудов под давлением.

Totten, G.E. (2006). Тепловая обработка стали: металлургия и технологии. CRC Press.

К. К. Бхасин, Проектирование сосудов под давлением для химической промышленности, Butterworth-Heinemann, 2010.