随着经济的不断发展，化工设备的使用量在不断增加，化工设备中的高温结构也越来越多，这就对化工设备中高温结构的设计提出了更高的要求。
简要分析和探讨了高温结构设计中存在的几个问题，以供化工设备的设计人员参考。

　　关键词：化工设备；高温结构；结构设计；法兰连接
　　中图分类号：TQ050.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.067
　　1 化工设备设计中存在的问题
　　纵观当前的化工设备设计，许多设计人员对高温结构的特殊性考虑不足，大都采用与其他常规设备结构相同的设计方法，作用应力的设计也是根据高温压力容器的持久强度和广东深圳专业医疗器械产品外观工业产品设计中国医改与医疗器械产业的创新之路可能发生的蠕变极限来考虑、决定的，这就给结构的使用埋下了安全隐患。
在化工设备中，高温结构的设计应全面考虑高温材料的膨胀量、整体设备的膨胀量和局部结构的膨胀量等因素。
特别应高度重视高温结构中管道法兰的密封情况，防止设备在高温高压下发生泄漏。

　　在化工设备设计中，设备与设备之间通常都是用管法兰连接的，而结构的设计、安装工艺、使用的材料、装配质量等都将直接影响设备的使用安全和使用寿命。
通常情况下，管法兰的连接方式如图1所示。
由于设备长时间在高温状态下工作，法兰的工作温度要比螺栓高，轴向拉伸变形比螺栓大，导致螺栓产生温差应力。
这种温差广东深圳专业尚赫超音波美容仪产品设计公司工业设计的发展迎来历史新起点应力与由压力引起的拉伸应力叠加会造成螺栓的屈服或蠕变。
同时，在高温作用下，筒壁温度升高会产生膨胀变形，引起法兰偏转，增加螺栓负荷。
螺栓拉长和法兰变形会降低结构垫片的拉紧力，在容器内部压力的作用下发生泄漏。
另外，当法兰连接承载的压力由低到高时，垫片承载的压力也随之减小。
但是，当法兰的温度高于螺栓的温度时，垫片承载的压力会随之增大，而当设备壳体温高于法兰的温度时，垫片的负荷会随之减小。
当垫片的载荷小于密封所需的载荷时，就会发生泄漏事故。

　　为了防止泄漏事故的发生，随着设备壳体和法兰温差的不断加大，要不断加大垫片的压力。
在设备正常工作时，垫片的变形与载荷处于平衡状态，但是，当设备停止工作时，温度降低，压力减小，平衡被打破。
由于垫片、法兰和螺栓不断承受载荷的变化，容易引起疲劳变形，导致泄漏事故的发生。
而在预紧螺栓时，广东深圳专业医疗器材研发工业产品设计对产品设计课程教学的思考所加的载荷也是不均匀的，在高温作用下，法兰和垫片会出现局部受热变形的情况。
当局部的载荷小于密封所需载荷时，法兰连接无法承受设备内部压力，就会产生泄漏。

　　在化工设备的高温结构中，法兰连接通常采用的是透镜式金属垫片。
而当广东深圳专业医用产品工业产品广东深圳专业医疗器械设备外观工业产品设计建筑结构设计浅析设计砗磲产品设计的革新工作温度升高时，由于材质和体积的原因，透镜式垫片升温快，法兰升温慢，透镜垫片的受热膨胀受到法兰的约束会产生较大的热应力。
这种热应力与垫片预紧时所受应力叠加就会形成合应力。
在合应力的作用下，垫片会发生应力松弛和垫片残余变形的情况。
在降温时，垫片降温比法兰快，形成压力不足。
如此循环往复，累积的残余变形就会导致接口部的压力越来越小，最后致使密封失效发生泄漏广东深圳专业医疗产品外形工广东深圳专业医用电子产品外壳工业产品设计警惕深圳房地产泡沫业产品设计论工业设计中的视觉建构。

　　2 防止泄漏事故发生的措施
　　为了确保化工设备的高温结构在高温高压环境中正常工作，不存在安全隐患，不发生泄漏事故，在设计时，应从以下几个方面入手。

　　2.1 控制温度
　　为了避免法兰周向上产生温差，特别是在有纵向隔板时，在高温侧要装置隔热衬里和装置水夹套，控制周向温差。
在垫片与法兰内侧设置隔热衬环，降低垫片与法兰的温度和它们之间的温差，避免螺栓产生屈服和蠕变以及法兰产生变形。
同时，要根据温度和压力的具体情况选择垫片，控制法兰与筒体之间的温差。
通常情况下，工作温度不应超过300 ℃，当工作温度超过500 ℃时，应选择厚材料接管法兰，使用大螺栓。
当接口口径较大时，要采取对焊连接。

　　2.2 使用活套连接
　　相对于其他法兰来说，活套连接的强度和厚度都具有抗热优势，而且采用长螺栓可以更好地吸收热膨胀，而且不易出现螺栓应力超过屈服极限的情况，还能更好地抵抗热循环和热冲击。
活套连接有刚性大的优势，它可以减少法兰由于螺栓拉力而发生的偏转。
同时，因为法兰与管壁是非刚性连接的，所以，要避免法兰因管壁热应力传递引起的偏转。
活套连接力臂短、螺栓受力小可以减少螺栓的拉长。
为了降低成本，一般在管道上使用螺栓法兰，在其他大直径设备上则选用活套法兰。

　　2.3 增加弹性垫圈
　　在螺栓上加弹性垫圈，其作用与活套法兰连接类似，能吸收热膨胀。
但是，温度不宜过高、压力不宜过大，否则容易在高温下回火失去弹性，在螺栓的预紧压力下被压平而失去弹性。

　　另外，还应考虑高温管线在端点对管道法兰的推力矩，推力矩过大可能造成法兰泄漏。
化工设备高温结构应用的Cr―Mo钢比较多，这样容易导致压力过高，存在不安全因素。
因此，需对设备进行整体补强，消除压力过高带来的安全隐患。

　　3 结束语
　　高温结构设计是化工设备设计中的重要组成部分，而我国对压力容器的设计并没有给出相关规定或规范。
在化工设备的高温结构设计中，通常采用与其他常规设备结构相同的设计方法。
如果不能充分掌握高温结构的特殊性，在设计中考虑不周全、设计不严谨，就会给化工设备的工作运行埋下安全隐患，甚至会引发重大的安全事故。
因此，要高度重视相关工作。
在设计过程中，应当充分了解整个过程中存在的问题，努力寻找解决问题的办法和措施，优化高温结构设计，以确保化工设备的安全运行。

　　参考文献
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　　[2]刘磊.关于化工设备中高温结构的设计问题[J].山西化工，2014（4）.
　　[3]代东慧.化工设备中高温结构设计问题研究[J].硅谷，2013（9）.
　　〔编辑：白洁〕