多晶硅行业压力容器探析

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1、多晶硅行业压力容器探析摘要压力容器是多晶硅行业中的重要设备。在多晶硅行业市场竞争日益激烈的新形势下，要求压力容器能长期稳定运行而不发生任何安全事故及不影响整个系统开车，针对于不同介质的压力容器对其设计选材、壁厚、焊接等有不同的要求。本文简单介绍了压力容器的命名、构成及分类，并在此基础上重点介绍硅行业中压力容器。关键词多晶硅行业；压力容器中图分类号：TH49文献标识码：A文章编号：1671—7597(2013)041-158-02目前国内多晶硅厂家多数采用改良西门子法生产多晶硅原材料，其工艺介质主要有氯硅烷、四氯化硅、三氯氢硅、氯化氢等，此工艺介质易燃、

2、易爆、有毒及有腐蚀性。多晶硅行业压力容器大多用来储运、换热、反应及分离这些工艺介质。则对压力容器相应的有了更高的要求。1压力容器的命名、构成及分类1.1压力容器的命名及构成通常，当容器所承受的内压力大于1公斤(0.1Mpa)时，称为压力容器，当内压力小于1公斤时为常压容器，如果内压小于0时，那就称为外压容器，多晶硅行业中外压容器比较少见，可能存在内筒内压及外筒外压的情况。压力容器有两种常见的结构：球形容器和圆筒形容器。另外还有两种不常见的结构：箱形容器及锥形容器，这两种容器在工程上较少使用。球形压力容器的本体是一个球壳，通常都是采用焊接结构，球形容器一

3、般直径都比较大，难以整体成型，大多有许多块预先按一定尺寸压制成球面板焊接而成。而对于筒形容器，其本体由筒体（又称壳体）及封头（又称端盖）两部分组成。而筒形压力容器封头又有几种形式：球形封头、椭圆形封头、蝶形封头、球冠形封头、锥形封头和瓶盖封头等，压力容器的附件包括：支座、法兰、接管、人孔、手孔、密封元件和安全附件等。多晶硅行业常用典型的压力容器设备有换热器、反应炉、储罐等，多数都是采用球形及筒形容器。1.2压力容器的分类压力容器的分类方法较多，在国内，压力容器分类方法综合考虑了其设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。通常可按设

4、计压力大小、生产过程中的作用及安全技术管理要求对压力容器分类。如按设计压力大小分类可分为低压、中压、高压及超高压压力容器，在多晶硅行业中，压力容器主要以低压容器为主，少数中压容器，无高压及超高压容器。压力容器在生产中主要用于介质的反应、换热、分离、储存等功效，如按其作用分类，可分为反应、换热、分离、及储存压力容器。再者按安全技术管理要求分类，可分为第一类、第二类及第三类压力容器。在多晶硅厂生产中，上述三类压力容器都存在，设计及制造过程中需特别重视，应由具备相对应资质的厂家生产制造。2压力容器的选材2.1压力容器用钢种类压力容器用钢主要有以下三种钢材类型

5、：2.1.1碳钢主要指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。有时也称为普碳钢或碳素钢，碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、猛、硫、磷等元素，多晶硅中常用的碳钢有普通碳素结构钢Q235/Q345系列和优质碳素结构钢20R。一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。多晶硅行业中一般用于非工艺介质的容器。2.1.2低合金钢主要是指合金元素总量小于3.5%的合金钢。低合金钢是相对于碳钢而言的，是在碳钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种合金元素•加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。当合金总

6、量低于3.5%时称为低合金钢。合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢；大于10%的称为高合金钢。2.1.3高合金钢主要是指合金元素总量大于10%的合金钢。压力容器用高合金钢仅限于低碳和超低碳型，应用的主要目的是为了耐高温及耐腐蚀，多晶硅行业中高合金钢主要有铁素体不锈钢0Crl3,奥氏体不锈钢0Crl8Ni9.0Crl8Nil0Ti和00Crl9Nil0等。2.2压力容器的选材在多晶硅行业中，根据不同的介质要求压力容器的选材设计要求有足够的强度、刚度、使用寿命及与介质的相容性来满足不同的工况。需综合考虑材料的化学成分、力学性能以及工艺性能，同时还应考虑

7、到材料的焊接性能、经济性及操作特点等，要符合有关设计与材料标准的规定。材料的价格在压力容器的成本中占较大比例，选材时应给予充分考虑。相同规格的材料价格为：不锈钢价格〉低合金价格〉碳钢价格，需要较厚的不锈钢时，尽量采用复合材料衬里、堆焊或多层结构。对于多晶硅中普通介质的低压容器，可选择Q235、Q345及20R等材料，对于直径较大的低压容器和中压容器，可选择低合金钢，例如16MnR,对于直径较大的中压容器和高压容器，宜选用低合金高强钢,如00Crl7Nil4Mo2,当腐蚀性较强时，应选用高合金不锈钢。奥氏体不锈钢0Crl8Ni9在氧化性酸和大气、水、蒸汽

8、等介质中有较好的耐腐蚀性，但长期在水及蒸汽中工作时，有晶间腐蚀倾向，并且在氧化物溶液中易发生应