本文主要摘自參考文獻(xiàn)：郭明. 蒸汽吹掃對(duì)壓力容器負(fù)壓設(shè)計(jì)的影響. 廣東化工, 2019, 46(17). 作者單位：LPEC

蒸汽吹掃的目的是清除管線、設(shè)備異物、油污等，常在石化企業(yè)檢修開(kāi)工、停工的前后，及新建裝置開(kāi)工前等階段進(jìn)行。如果在工藝專業(yè)提出的設(shè)備條件或設(shè)計(jì)委托中有蒸汽吹掃工況，設(shè)備專業(yè)應(yīng)考慮。

蒸汽吹掃前，先將設(shè)備的放空口打開(kāi)，設(shè)備直接與大氣連通，使設(shè)備處于常壓和環(huán)境溫度狀態(tài)。

蒸汽吹掃設(shè)備時(shí)，一般采用1.0MPa過(guò)熱蒸汽(~250 ℃，4.3 Kg/m3)。由于蒸汽進(jìn)入常壓狀態(tài)的設(shè)備后，蒸汽的氣相空間突然增加，產(chǎn)生絕熱膨脹，蒸汽溫度下降，并伴有部分冷凝。上述過(guò)程中，過(guò)熱蒸汽會(huì)在進(jìn)入設(shè)備后的有限空間內(nèi)冷卻為1.0 MPa 下的飽和水(~180 ℃，887 Kg/m3)，此時(shí)的吹掃介質(zhì)體積驟然收縮為1/206，理論上的局部負(fù)壓開(kāi)始形成。

隨著吹掃的持續(xù)進(jìn)行，設(shè)備內(nèi)氣體溫度上升，并與設(shè)備壁溫趨同，最終趨近于蒸汽溫度，設(shè)備內(nèi)少量的冷凝液和污垢由排凝口排出，直至吹掃結(jié)束。

如果某一設(shè)備有特殊要求，為防止大氣中潮濕的空氣及污染物進(jìn)入吹掃干凈的設(shè)備內(nèi)，會(huì)在吹掃結(jié)束后關(guān)閉設(shè)備的進(jìn)出口，形成密封空間，隨后設(shè)備緩慢冷卻至環(huán)境溫度。（沒(méi)有進(jìn)行氮?dú)庵脫Q）設(shè)備內(nèi)的過(guò)熱蒸汽逐漸冷卻冷凝，產(chǎn)生相變，體積收縮，在設(shè)備內(nèi)部形成一定的真空度，即設(shè)備的“吹掃負(fù)壓工況”。

真空度的大小取決于設(shè)備進(jìn)出口關(guān)閉前設(shè)備內(nèi)部蒸汽的實(shí)際溫度和當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度。若將低壓蒸汽看作理想氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，固定質(zhì)量蒸汽在密閉空間有：P₁/T₁=P₂/T₂，式中P為壓力，T為絕對(duì)溫度，單位K。

也就是說(shuō)，若采用250 ℃過(guò)熱蒸汽吹掃設(shè)備后，關(guān)閉設(shè)備進(jìn)出口，緩慢降至0 ℃，設(shè)備產(chǎn)生的真空度最高，達(dá)到-0.0478 MPa。

若設(shè)備在整個(gè)吹掃過(guò)程中始終處于與外界聯(lián)通狀態(tài)，蒸汽體積在進(jìn)入設(shè)備后的收縮，也完全可以通過(guò)外接管線或大氣得以補(bǔ)充，從而在瞬間恢復(fù)罐內(nèi)體積平衡，不至于使設(shè)備內(nèi)的宏觀壓力降為負(fù)壓。

國(guó)內(nèi)外不同工程公司，對(duì)于蒸汽吹掃產(chǎn)生的各類工況把握不盡相同。據(jù)了解，日本A 公司僅針對(duì)火炬系統(tǒng)及放空系統(tǒng)管線，考慮吹掃溫度下的管線受熱膨脹，而不作為壓力容器設(shè)計(jì)條件考慮；歐洲B 公司則結(jié)合具體吹掃操作，逐臺(tái)設(shè)備明確蒸汽吹掃所需考慮的設(shè)計(jì)條件；美國(guó)C 公司則統(tǒng)一按照-0.1 MPa 考慮壓力容器負(fù)壓核算；國(guó)內(nèi)多數(shù)設(shè)計(jì)單位，則基本不考慮蒸汽吹掃對(duì)壓力容器的影響。

文獻(xiàn)最后建議，壓力容器設(shè)計(jì)中，若能夠明確設(shè)備在吹掃后沒(méi)有“關(guān)閉進(jìn)出口進(jìn)行冷卻”的特殊要求，可不進(jìn)行負(fù)壓核算。對(duì)于確需核算“吹掃負(fù)壓工況”的設(shè)備，核算壓力宜不超過(guò)-0.05 MPa，若有必要應(yīng)以設(shè)置外壓加強(qiáng)圈的方式保證設(shè)備外壓穩(wěn)定性。