帶安全閥臥式液氨儲罐設(shè)計過程中注意事項，如何確定各主要設(shè)計參數(shù)，圖紙上如何對制造、檢驗、驗收提出要求，III類壓力容器風(fēng)險評估報告如何考慮。

　　氨材料在練油、化工、農(nóng)業(yè)、制藥、制冷等行業(yè)已被廣泛應(yīng)用，液氨儲罐作為特種設(shè)備在各行業(yè)中也被廣泛使用。如何保證液氨儲罐在各行業(yè)中的安全有效運行，設(shè)計源頭上就應(yīng)當(dāng)有效控制以保證設(shè)計產(chǎn)品的安全性及經(jīng)濟合理性。以下是對一臺50m³(筒體長度L=7200mm、內(nèi)直徑Di=2800mm、帶雙標準橢圓封頭)無保溫帶安全閥臥式液氨儲罐的選材、設(shè)備結(jié)構(gòu)、主要設(shè)計參數(shù)、強度校核、安全泄放面積、制造檢驗技術(shù)要求、風(fēng)險評估報告等設(shè)計過程中主要應(yīng)考慮問題及解決辦法。

1、主要受壓元件材料選擇

　　根據(jù)液氨儲罐操作材料條件(壓力、溫度、介質(zhì)特性及工作特點)、選用材料的焊接及冷熱加工性能、設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造工藝、材料來源及經(jīng)濟合理性，Q245R與Q3345R均可用，Q345R較Q245R的強度高很多且價格貴差不多，選用性價比較高的Q345R材料，因液氨介質(zhì)可以能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，故選的Q345R材料供貨狀態(tài)至少為正火板。同時筒體上墊板、其它管件、法蘭也應(yīng)盡可能選取Q345R或16Mn鍛件，鞍座材料可選用Q235B。

2、設(shè)備結(jié)構(gòu)確定

　　(1)支座：臥式容器可選標準型號鞍座，為使封頭對筒體起加強作用，應(yīng)盡量使支座中心到封頭的切線距離A小于或等于0.5倍的圓筒的平均半徑Ra，當(dāng)無法滿足時，A不宜大于0.2L(L兩封頭切線間距離)。固定端鞍座應(yīng)設(shè)在接管較多、管徑較大的一側(cè)。

　　(2)開孔補強結(jié)構(gòu)：人孔大接管可采用補強圈結(jié)構(gòu)，同時應(yīng)注補強圈補強的適用范圍，小接管當(dāng)接管壁厚小于1/2筒體壁厚時，盡量采用鍛件補強管。

　　(3)檢查孔：本設(shè)備在制造、安裝及檢修過程中根據(jù)本設(shè)備尺寸大小至少要求開設(shè)兩個DN450以上人孔，并分別布置在靠近封頭兩側(cè)的筒體上。

　　(4)焊接結(jié)構(gòu)：筒體上的對接接頭、接管與筒體及被強圈焊接接頭的坡口型式應(yīng)按GB150.3-2011或HG/T20583-2011中選用相應(yīng)全焊透形式節(jié)點結(jié)構(gòu)

　　(5)法蘭管件：根據(jù)液氨強滲透性性質(zhì)所有法蘭管件選取PN2.5MPa帶頸對焊法蘭。

　　(6)就地液位計：根據(jù)設(shè)備工作壓力、溫度、介質(zhì)密度及腐蝕情況、測量范圍、是否需報警等條件選用相應(yīng)型號磁翻板液位計。

　　(7)安全閥：根據(jù)安全泄放面積計算，整定壓力選取相應(yīng)型號安全閥。

　　(8)其它結(jié)構(gòu)：排污口結(jié)構(gòu)是否保證排凈、進料管是否設(shè)置介質(zhì)對容器殼體防沖刷磨損結(jié)構(gòu)、底部出料口是否需設(shè)防渦流結(jié)構(gòu)、細長管件是否考慮筋板加固、各接管是否考慮內(nèi)伸以加強開孔補強作用、設(shè)備靜電接地板設(shè)置。

3、主要設(shè)計參數(shù)確定

　　液氨屬中度危害、易燃易爆、強滲透介質(zhì)，50°C時的飽和蒸汽壓為1.93MPa(表壓)。本設(shè)備無保溫保冷措施，按《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡稱《固容規(guī)》)規(guī)定，工作、壓力按50°C時選取。

　　(1)工作溫度：常溫~50°C

　　(2)設(shè)計溫度：50°C

　　(3)工作壓力：0.77~1.93MPa

　　(4)設(shè)計壓力P：取1.05~1.1倍工作壓力P=2.1MPa

　　(5)全容積V：50.6m3

　　(6)容器類別：PxV=106MPa.m3>50MPa.m3液氨易爆屬第一組介質(zhì)按《固容規(guī)》規(guī)定劃分為III類

　　(7)設(shè)計使用年限：一般容器取10年

　　(8)腐蝕裕度C2：2mm。由年腐蝕速度乘于設(shè)計使用年限得出，年腐蝕速度可查《金屬腐蝕手冊》

　　(9)充裝系數(shù)：0.9

　　(10)焊接接頭系數(shù)φ：1.0。設(shè)計壓力大于1.6MPa的III類容器取1.0

　　(11)最大允許工作壓力[Pw]：由于液氨介質(zhì)強滲透性決定本設(shè)備必須進行氣密性試驗。氣密性度驗時，一般應(yīng)將安全附件裝配齊全，而安全閥的整定壓力一般不得高于設(shè)計壓力，這樣，以設(shè)計壓力進行氣密性試驗時就會造成安全閥的開啟，難于完成試驗，要求設(shè)計人員給出容器的最高允許工作壓力，采用比設(shè)計壓力更高的壓力作為安全閥的整定壓力，以防止氣密試驗時安全閥的開啟，保證試驗順利進行。最高允許工作壓力不是隨便定的，是根據(jù)容器各主要受壓元件有效厚度計算出的最大承壓能力。圖樣上標有最高允許工作壓力時，設(shè)計人員應(yīng)對本臺設(shè)備的最大承壓能力負責(zé)，即殼體強度、開孔補強等計算都應(yīng)采用最大允許工作壓力作為計算壓力，最大允許工作壓力按以下確定：按GB150.3-2011薄壁容器第一強度理論分別計算筒體及封頭的計算厚度：筒體計算厚度：

　　由計算厚度+鋼板負偏差C1(0.3mm)+腐蝕裕度C2(2mm)并圓整到鋼板規(guī)格厚度即名義厚度：筒體名義厚度δn=20mm封頭名義厚度δhn=20mm由名義厚度-鋼板負偏差C1(0.3mm)-腐蝕裕度C2(2mm)算出筒體與封頭的有效厚度δe=17.7mm分別算出筒體及封頭最大允許工作壓力：

　　[σ]t設(shè)計溫度許用應(yīng)力;K橢圓封頭形狀系數(shù)，標準橢圓封頭取1。

　　分別查出設(shè)備上其它主要受壓元件的最大允許工作壓力，其中PN2.5MPa人孔部件在操作溫度下最大允許工作壓力為2.5MPa。本設(shè)備最大允許工作壓力取不大于各元件最大允許工作壓力的最小值[Pw]=2.3MPa。

　　(12)安全閥整定壓力：取值介于設(shè)備的設(shè)計壓力與最高允許工作壓力之間2.2MPa.

　　(13)水壓試驗壓力Pt：PT=1.25[Pw][σ]/[σ]t=2.88MPa

　　(14)氣密性試驗壓力：取設(shè)計壓力2.1MPa.

　　4、設(shè)備強度校核及安全閥泄放面積計算技巧

　　(1)根據(jù)GB150.3-2011中的公式對容器殼體及開孔補強進行校核。注意計算壓力應(yīng)取設(shè)備的最大允許工作壓力2.3MPa。對于小接管尺寸符合GB150.3-2011中6.1.3規(guī)定可不另行補強計算，以減少設(shè)計工作量。對于人孔補強圈計算超出筒體厚度時，可在有效補強范圍內(nèi)適當(dāng)增大補強圈外徑及接管適當(dāng)內(nèi)伸以增加補強面積。

　　(2)按JB/T4731-2005進行帶雙鞍座筒體強度及穩(wěn)定性、鞍座、地腳螺栓強度校核。當(dāng)鞍座處筒體截面或筒體中心處截面上若有應(yīng)力校核通不過時，設(shè)計人員優(yōu)選考慮調(diào)整鞍座間距、增大墊板包角、鞍座寬度、或增設(shè)加強圈，最后再考慮增加筒體壁厚。

　　(3)設(shè)備安全泄放面積按GB150.1-2011附錄B的要求計算。注意設(shè)備介質(zhì)特性及設(shè)備保溫條件選取相應(yīng)公式計算，計算公式中的設(shè)計壓力及介質(zhì)的其他物化參數(shù)也應(yīng)按設(shè)備的最允許工作壓力選取。

5、設(shè)計、制造、檢驗等要求

　　設(shè)備圖紙上應(yīng)標出設(shè)計、制造、檢驗等遵循的標準規(guī)范，同時還應(yīng)出提出主要的技術(shù)要求。

　　(1)容器殼體上A.B類對接接頭應(yīng)按JB/T4703-2005進行100%射線檢測，合格級別II級。所有C、D類應(yīng)進100%磁粉檢測，合格級別I級。

　　(2)液氨屬應(yīng)力腐蝕介質(zhì)，設(shè)備在無損檢測合格后應(yīng)進行焊后整體消除應(yīng)力熱處理。所有殼體上的焊接工作應(yīng)在熱處理前完成。

　　(3)熱處理完畢，設(shè)備應(yīng)按2.88MPa壓力進行水壓試驗。

　　(4)水壓試驗合格后，設(shè)備應(yīng)按2.1MPa氣壓進行氣密性試驗。

　　(5)設(shè)備檢驗合格完畢，外表面進行除銹涂漆防腐。面漆顔色選液氨的警戒色黃色。

6、風(fēng)險評估報告

　　本設(shè)備屬III類壓力容器，設(shè)計時還應(yīng)出具包括主要失效模式和風(fēng)險控制等內(nèi)容的風(fēng)險評估報告。風(fēng)險評估報告主要按GB150.1-2011附錄F中的要求制定編寫。報告主要分析設(shè)備的預(yù)期使用狀況充分考慮容器在各種工況條件下可能產(chǎn)生的失效模式，對液氨介質(zhì)特性、操作條件、環(huán)境因素、裝卸條件、運輸、安裝條件進行危害識別，確定可能發(fā)生的危害及其后果，針對危害和相應(yīng)的失效模式，制定相應(yīng)原事故應(yīng)急預(yù)案措施。使容器的風(fēng)險降到可接受水平

7、總結(jié)

　　以上為III類液氨臥罐的主要設(shè)計流程及注意事項。同時對圖紙上標有最高允許工作壓力時設(shè)計工作量、設(shè)計風(fēng)險進分析，對設(shè)計、制造、檢驗提出相應(yīng)要求供同行研究探討。