影響石化靜設(shè)備成本的若干因素分析

1、1影響石化靜設(shè)備成本的若干因素分析影響石化靜設(shè)備成本的若干因素分析陳孫藝(中國(guó)石化茂名石化機(jī)械廠，525024)摘要：摘要：文章通過(guò)化工設(shè)備中20個(gè)與零部件有關(guān)的事例，從設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)角度探討了影響設(shè)備成本的幾方面因素。設(shè)計(jì)上既涉及設(shè)備的整體形式和局部結(jié)構(gòu)，也涉及外形尺寸和材料選擇，制造上既涉及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和制造工藝，也涉及質(zhì)量檢驗(yàn)和項(xiàng)目管理。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：化工靜設(shè)備成本分析目前，專業(yè)技術(shù)在投資的最佳成本效益這方面的作用越來(lái)越明顯，石化設(shè)

2、備成本的降低也毫不例外，如表1所示壓力容器理論失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理論形成和發(fā)展，到設(shè)計(jì)方法等理論應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)展，無(wú)一不是為了滿足人們對(duì)化工容器安全性與經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)基本的要求而逐步被創(chuàng)立和發(fā)展的。例如，近代特別重要的壓力容器（如核容器）由于采用了分析設(shè)計(jì)規(guī)范，沸水堆的設(shè)計(jì)單是節(jié)約材料便降低成本28.8%[1]。因此，探討石化設(shè)備的成本因素很有實(shí)際意義。表1壓力容器理論序號(hào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)方法1彈性失效常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范手工計(jì)算2塑性失效應(yīng)

3、力分析設(shè)計(jì)測(cè)繪及驗(yàn)證性設(shè)計(jì)3彈塑性失效（即安定性準(zhǔn)則）高溫容器蠕變?cè)O(shè)計(jì)數(shù)值分析法4疲勞失效計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)5斷裂失效優(yōu)化設(shè)計(jì)與專家系統(tǒng)6蠕變失效1化工設(shè)備設(shè)計(jì)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)1.1結(jié)構(gòu)外形尺寸與設(shè)備重量的關(guān)系前人的有關(guān)工作歸納為表2，其實(shí)，這些研究工作是不太實(shí)際的。除了貯罐類容器外，決定塔器高度的塔板層數(shù)往往由介質(zhì)的物料衡算及熱量衡算確定。而換冷設(shè)備的直徑則往往由換熱面積及選取的換熱管規(guī)格決定，這類設(shè)備已實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化。在貯罐容器中，球罐無(wú)疑

4、是罐體重量最輕的，因?yàn)樗凶钚〉膯挝蝗莘e罐體表面積及最佳的受力狀態(tài)。即便在圓筒形貯罐中，有計(jì)算例子表明仍是半球形封頭消耗材料最少，碟形封頭比橢圓封頭材料消耗多30%以上，錐形封頭并不節(jié)省材料。因此，石化設(shè)備不一定以容積為前提確定外形尺寸。表2壓力容器結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性研究專題表容器自身重量最少的外形結(jié)構(gòu)不一定是材料消耗最少或制造成本最低的外形結(jié)構(gòu)。先進(jìn)的設(shè)計(jì)規(guī)范及設(shè)計(jì)手段可設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)尺寸合理而設(shè)備自重較小的容器，但相應(yīng)地設(shè)計(jì)費(fèi)序號(hào)從不同角度考慮

5、問(wèn)題的內(nèi)容研究目的1從容器的合理受力方面去尋找合理設(shè)計(jì)的要素2從區(qū)別容器的腐蝕裕度進(jìn)行研究3從區(qū)別容器是剛度還是強(qiáng)度要求進(jìn)行研究4從設(shè)計(jì)參數(shù)的選取及介質(zhì)物性等因素要求進(jìn)行分析5對(duì)容器不加以任何區(qū)別及討論而作統(tǒng)一的研究基本都以已知容器容積V為前提，開發(fā)出以耗材最少為目標(biāo)的計(jì)算方法或電算程序，以容器消耗金屬材料最少為目標(biāo)。3人造石墨及合成樹脂通過(guò)浸漬、壓型、澆注等方法制得的不透性石墨化學(xué)穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱性高等。薄板軋制后的中溫鹽酸酸洗材料成本

6、與材料標(biāo)準(zhǔn)也有關(guān)系。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考慮了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需要，為提高本企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量而制定實(shí)施較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因而其生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)的材料單價(jià)往往較高。同樣地，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的材料單價(jià)也往往較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的高。而進(jìn)口材料或按國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)選用的材料，其單價(jià)由于關(guān)稅等影響往往是較昂貴的。1.4具體結(jié)構(gòu)和選材共同影響材料成本的關(guān)系管束中的耐腐蝕換熱管可以是表5中的選擇之一，不同的工藝條件相應(yīng)有其合適的換熱管結(jié)構(gòu)。如果制造幾臺(tái)低成本的碳鋼管束(包含管

7、束更換費(fèi)用)，并且其總的壽命周期要比一臺(tái)貴重耐腐蝕材料管束的壽命周期明顯要長(zhǎng)，也是合理的。表5換熱器管束耐腐蝕材料種類序號(hào)管束材質(zhì)1奧氏體不銹鋼管2鐵素體和馬氏體不銹鋼管3雙相不銹鋼管4鈦管5內(nèi)表面襯層復(fù)合管6浸潤(rùn)法表面滲鋁管7包埋法表面滲鋁管8三元化學(xué)鍍鎳9管頭噴鋁10管頭噴涂1.5技術(shù)要求與材料成本的關(guān)系位于容器內(nèi)部傳輸流體介質(zhì)的彎頭，其質(zhì)量要求可以較同一管線上處于容器外部的彎頭質(zhì)量低一些，這不是因?yàn)槿萜鲀?nèi)部的彎頭多了容器殼體的保護(hù)

8、，而是容器內(nèi)部的彎頭端部往往就是介質(zhì)的出口或離出口不遠(yuǎn)，加上容器的內(nèi)壓相當(dāng)于該彎頭的外壓，使得其真正承受的內(nèi)壓較低。有時(shí)，位于塔頂?shù)臍んw質(zhì)量要求也可以較塔底的殼體質(zhì)量要求低一些，因?yàn)樗敍](méi)有塔底所承受的風(fēng)彎矩大，并且塔底容易積存雜質(zhì)，引起腐蝕減薄。彎頭在內(nèi)壓作用下，其環(huán)向應(yīng)力是主要控制的對(duì)象，并且內(nèi)拱區(qū)的環(huán)向應(yīng)力最大，外拱區(qū)的環(huán)向應(yīng)力最小。而目前普遍采用的鋼管熱推成型彎頭制造工藝中，內(nèi)拱區(qū)因?yàn)檩S向受壓而使壁厚增大，外拱區(qū)因?yàn)檩S向受拉而使

9、壁厚減薄，正好滿足環(huán)向應(yīng)力分布不均的實(shí)際需要，不必強(qiáng)求彎頭壁厚均勻一致。國(guó)際工程建設(shè)在中國(guó)的項(xiàng)目中，無(wú)論是上海賽科石化公司還是中海油殼牌惠州南海乙烯項(xiàng)目中的換熱器，雖然說(shuō)是按GB151－1999《管殼式換熱器》設(shè)計(jì)制造，但是在此基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)或增加了許多設(shè)計(jì)要求，如表6所示。詳盡的設(shè)計(jì)技術(shù)要求最大限度地提高和保證每一臺(tái)普通壓力設(shè)備的質(zhì)量，避免運(yùn)行時(shí)的失效損失，努力達(dá)到五年一修的目的，可以說(shuō)是另一個(gè)角度上的技術(shù)經(jīng)濟(jì)。表6換熱器設(shè)計(jì)要求序號(hào)特別