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(中國石化茂名石化機(jī)械廠，525024)摘要：摘要：文章通過化工設(shè)備中20個與零部件有關(guān)的事例，從設(shè)計(jì)和制造兩個角度探討了影響設(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，無一不是為了滿足人們對化工容器安全性與經(jīng)濟(jì)性這兩個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）高溫容器蠕變設(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)序號從不同角度考慮

5、問題的內(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)競爭的需要，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)的材料單價往往較高。同樣地，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的材料單價也往往較國家標(biāo)準(zhǔn)的高。而進(jìn)口材料或按國外標(biāo)準(zhǔn)選用的材料，其單價由于關(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貴重耐腐蝕材料管束的壽命周期明顯要長，也是合理的。表5換熱器管束耐腐蝕材料種類序號管束材質(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，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]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。國際工程建設(shè)在中國的項(xiàng)目中，無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普通壓力設(shè)備的質(zhì)量，避免運(yùn)行時的失效損失，努力達(dá)到五年一修的目的，可以說是另一個角度上的技術(shù)經(jīng)濟(jì)。表6換熱器設(shè)計(jì)要求序號特別