簡析壓力容器設計的問題和對策

黃 虹（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

簡析壓力容器設計的問題和對策

黃 虹
（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

摘 要：隨著社會的不斷進步，特別是科學技術的不斷發展，工業領域方面也在取得越來越多舉世矚目的成就，其中壓力容器的設計作為我國工業設計的重要組成部分，近幾年引起了越來越多相關技術人員的注意，原因是使用壽命年限的問題、結構材料的改變以及壓力容器設計過程中熱處理問題對壓力容器有一定的影響。筆者結合自己多年的工作經歷，發現設計者們經常會在這些方面出現設計漏洞。本文首先針對壓力容器設計過程中的常見問題進行分析，再針對這些問題提出了相關的防范措施。

關鍵詞：壓力容器；設計缺陷；防范對策

一、壓力容器設計過程中的常見問題

由于大多數的工業企業都會用到壓力容器，特別是石油化工行業的企業，所以壓力容器可以說是目前工業領域中最為重要的設備之一，具有舉足輕重的地位。但是以我國目前的技術而言，在壓力容器的設計方面還存在很多的問題，從設計、建造到安裝，每一個細節都需要保證它的安全性和可靠性。特別是壓力容器的設計問題，需要設計人員十分出色的專業知識，同時還要避免在壓力容器設計中出現問題，這就需要設計人員對于壓力容器設計過程中的常見問題有一定的了解和把握。

1 壓力容器設計的使用壽命問題

新版的《固定式壓力容器安全技術監察規程》要求設計單位在設計圖紙上明確標注出該壓力容器的設計使用年限，要嚴格避免壓力容器因為超出設計的使用年限而導致的安全隱患，所以通過新的規定可以看出，使用年限對壓力容器的實際應用效果有很大的影響，但是即使操作人員看到設計圖紙上的壓力容器的設計使用壽命，往往也沒有引起重視，而且最為重要也是最容易被忽視的就是設備所處的環境、溫度、壓力、材料等對使用年限的影響，特別是由于操作人員沒有認真閱讀操作手冊，經常違規操作，使得壓力容器的使用年限大大減少。

2 結構材料的改變對壓力容器設計的影響

一般情況下，客戶的實際需要、壓力容器的周邊環境、壓力容器的大小和外觀要求等因素經常會改變壓力容器的材料，但是材料的改變會影響整個壓力容器的各種屬性，可以說是壓力容器設計過程中最為重要的因素之一，特別是壓力容器材料的選擇更是超過一般的工業設備。因為壓力容器的材料的改變會影響其內外部的受力情況和耐腐蝕情況，一般設計者會根據壓力容器的實際需用，分析其受力情況和耐腐蝕需求，從而選擇壓力容器的材料，但是當已經設計好的壓力容器的容器壁變薄或者變厚的時候，設計者往往會忽略容器的材料選擇，從而導致事故的發生。

3 壓力容器設計過程中熱處理的問題

在有關鋼板的熱處理的相關規定中，可以查到鋼板冷成型受壓元件在大多數情況下需要熱處理，比如裝的液體毒性很強的時候，還有腐蝕性很強的時候，碳鋼極低的合成鋼在成型后厚度會降低，如果想讓成型變形率符合相關規定的指標要求，就需要采用熱處理從而使其恢復到材料的原本性能，一般設計者在進行壓力容器設計的時候，都會注意容器壁和封頭的熱處理，但是在很多接管處的設計上，卻忽略了要進行相關熱處理，從而導致材料變形，不符合相關規定的指標要求。

二、壓力容器設計過程中常見問題的防范對策

1 針對使用年限的防范對策

根據最新的《壓力容器安全技術監察規范》的要求，設計者應該在每張壓力容器設計圖紙上明確標注出其設計使用年限，設計者可以從以下三點考慮設計使用年限：第一點從壓力容器材料的耐腐蝕角度考慮，要通過材料的最大腐蝕速度和內外部壓力差計算出該容器的最大腐蝕承受度，從而確定其使用年限；第二點是參考壓力容器實際使用過程中所處的外部環境，因為外部環境的影響是僅次于腐蝕的影響因素之一，為了保證工程的安全，設計者應該在最惡劣的使用環境中得出壓力容器的使用壽命；最后一點是要全面考慮操作者的不正當、不正規操作給壓力容器帶來的影響，并且在設計圖紙上標注操作規范，給操作者相關的提醒。

2 針對壓力容器材料替換引起的設計問題

前面提到了材料的改變對壓力容器的影響，所以在各個部件的連接位置，還有管道的彎折位置，無論是當材料變厚還是變薄都要進行相關的處理，比如當材料變厚的時候封頭和各個地方鏈接的地方要削成平邊角，當然還要考慮焊接對于材料的影響。

3 針對壓力容器設計過程中熱處理問題的對策

很多壓力容器的設計人員為了降低制作成本，在設計壓力容器的時候很多連接的部分都使用碳鋼或者低合金鋼，雖然這些材料可以利用無縫管制作，理論上可以滿足設計要求，而且還減少成本，但是工作人員往往會忽略對這些材料進行熱處理，因為碳鋼或者低合金鋼在成型之后不經過合適的熱處理，就會使得材料發生微小的晶體破碎，使其硬度和強度雖然有所上升，但是可塑性卻反而下降，這樣壓力容器在實際的應用過程中就會出現裂紋，從而造成安全事故，所以應該對這些材料進行嚴格的符合國家標準的指標要求的熱處理過程。

結語

總而言之，隨著科學技術的不斷發展，壓力容器設計作為我國工業設計的重要組成部分引起了越來越多技術人員的注意。壓力容器作為我國一項重要的工業設備，設計人員應該在設計的工作中嚴格以“安全第一，預防為主”的原則進行設計，在我國最新規定的基礎上，要全面考慮，從各個角度提高壓力容器的可靠性。筆者結合自己多年的工作經歷，發現設計者們經常會在使用壽面年限的問題、結構材料的改變以及壓力容器設計過程中熱處理問題這些方面出現設計漏洞，本文首先針對壓力容器設計過程中的常見問題進行分析，之后針對這些問題提出了相關的防范措施。

參考文獻

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中圖分類號：TH49

文獻標識碼：A