壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中不確定性因素的思考

林澤峰

（杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司，浙江杭州 311400）

壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中不確定性因素的思考

林澤峰

（杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司，浙江杭州 311400）

在設(shè)計(jì)壓力容器的過(guò)程中，會(huì)面臨眾多不確定因素影響。基于此，介紹了壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不確定性因素，并分別從規(guī)范年限設(shè)計(jì)、氣密性防范設(shè)計(jì)、防范設(shè)計(jì)變更以及焊接頭無(wú)損檢測(cè)等方面，提出了解決壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程不確定因素的方式。

壓力容器；不確定性因素；防范設(shè)計(jì)

1 壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不確定性因素

1.1 壽命問(wèn)題

壓力容器在長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)由于不確定因素的影響，留有安全隱患，影響企業(yè)的安全生產(chǎn)，為此，設(shè)計(jì)單位需要在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，明確指出壓力容器的使用壽命。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，部分工作人員缺乏對(duì)這一方面的認(rèn)識(shí)，單純地依據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展壓力容器的設(shè)計(jì)工作，未能全面分析壓力器的壽命對(duì)安全生產(chǎn)的影響。由于選擇的制作材料不合理、制作工藝不規(guī)范等原因，都會(huì)影響到壓力容器的使用年限。

1.2 熱處理問(wèn)題

對(duì)于壓力容器來(lái)說(shuō)，在熱處理的過(guò)程中，受壓元件有以下幾種情況：存儲(chǔ)毒性較大的容器、液體具有強(qiáng)腐蝕性。相關(guān)規(guī)定中明確指出，在受壓元件成形之前，鋼板的厚度要大于16mm，選擇的碳鋼比例至少為10%，同時(shí)還要對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，確保低合金鋼的比例不小于5%，不銹鋼的比例不小于15%。在受壓元件成形之后，工作人員需進(jìn)一步采取熱處理技術(shù)，使材料的性能滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。雖然大部分設(shè)計(jì)單位都對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明，而在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還有工作人員忽略了這些注意事項(xiàng)。

1.3 設(shè)計(jì)更改問(wèn)題

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)設(shè)計(jì)材料的厚度減小時(shí)，相關(guān)工作人員會(huì)分析新型材料的耐壓大小，并針對(duì)這種材料計(jì)算并分析其使用性能，判斷該材料是否符合使用標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)材料的厚度增加時(shí)，工作人員會(huì)認(rèn)為材料的使用性能可以隨著厚度的增加而增大，很少經(jīng)過(guò)計(jì)算分析材料對(duì)壓力容器的影響，通常在這種情況下，由于各種拉力的存在，會(huì)導(dǎo)致容器壁斷裂，所以在這方面，工作人員需要加強(qiáng)重視[1]。

1.4 位移問(wèn)題

在壓力容器操作溫度與實(shí)際溫度相差較大時(shí)，螺栓孔會(huì)發(fā)生位移，進(jìn)而影響到壓力容器的平穩(wěn)運(yùn)行。為此，相關(guān)工作人員需要根據(jù)兩個(gè)鞍座之間的距離，與鞍座標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算螺栓孔的長(zhǎng)度，合理設(shè)計(jì)壓力容器。

2 解決壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程不確定因素的方式

2.1 規(guī)范年限設(shè)計(jì)

為了能夠滿足壓力容器的使用需求，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工作環(huán)境、行業(yè)規(guī)定等要素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案與流程。具體而言，設(shè)計(jì)工作開(kāi)展時(shí)，可以將《固定式壓力容器安全技術(shù)檢察規(guī)程》（TSG21—2016）的內(nèi)容，規(guī)范自己的操作內(nèi)容，發(fā)揮自身的職業(yè)道德素養(yǎng)要求。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還需要結(jié)合不同的材料，計(jì)算壓力容器所承受的內(nèi)外部壓力差、耐腐蝕性等數(shù)據(jù)，進(jìn)而選擇更加恰當(dāng)?shù)牟牧希娱L(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。為了保證壓力容器使用壽命能夠符合相關(guān)規(guī)定，當(dāng)完成基本設(shè)計(jì)以后，工作人員需要將其置于較為惡劣的環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而為后續(xù)的相關(guān)工作提供數(shù)據(jù)參考，保證使用年限的合理性。

2.2 氣密性設(shè)計(jì)

為了避免壓力容器中的介質(zhì)發(fā)生泄漏，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)容器的氣密性。首先在實(shí)驗(yàn)以前要對(duì)其進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)，其次在氣密性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該保證所有附件安裝的可靠性，最后挑選恰當(dāng)氣體完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保證壓力緩慢上升，達(dá)到壓力位后，需停留10min左右再下降至壓力的設(shè)計(jì)位。然后，系統(tǒng)檢測(cè)容器的焊接點(diǎn)，檢查是否存在泄漏現(xiàn)象。最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定修補(bǔ)的方案，并在修補(bǔ)以后再次實(shí)驗(yàn)。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)變更

在挑選壓力容器的設(shè)計(jì)材料時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要充分了解材料的力學(xué)屬性、特性以及來(lái)源，分析其是否符合容器的使用要求。如果用戶要求工作人員變更容器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員則需要加強(qiáng)與用戶的溝通，不能自行變更設(shè)計(jì)用材，并且充分考慮設(shè)計(jì)變更以后的風(fēng)險(xiǎn)性。例如：用戶要求設(shè)計(jì)人員減小壓力容器的厚度，此時(shí)工作人員需要對(duì)其受力情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過(guò)科學(xué)、合理的方式減小容器的厚度，保障其厚度能夠滿足使用需求[2]。

2.4 焊接接頭無(wú)損檢測(cè)

對(duì)于檢測(cè)焊接接頭的工作來(lái)說(shuō)，其方式較多，但需要選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行檢測(cè)。通常來(lái)說(shuō)，夾渣、氣孔等缺陷可以使用射線的檢測(cè)方式，而此種對(duì)于面狀缺陷檢測(cè)的效果較差，所以當(dāng)檢測(cè)結(jié)果為無(wú)損時(shí)，工作人員則需要進(jìn)行權(quán)衡。另外，工作人員將不同的檢測(cè)方式結(jié)合起來(lái)，制定具體的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)壓力容器的焊接接頭進(jìn)行檢測(cè)。為保證檢測(cè)的質(zhì)量，當(dāng)完成整體檢測(cè)以后，工作人員還應(yīng)該對(duì)局部進(jìn)行檢測(cè)，全面優(yōu)化檢測(cè)結(jié)果，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中不確定性因素主要有四種。采用上述解決壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程不確定因素的方式，可以有針對(duì)性地解決不確定因素對(duì)壓力容器的不利影響，提高壓力容器的性能。因此，相關(guān)工作人員可充分考慮上述方法，提升高壓容器的安全系數(shù)。

[1] 牛草豐.壓力容器檢驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2017，（11）：110-111.

[2] 劉震.壓力容器事故原因分析及預(yù)防[J].環(huán)球市場(chǎng)，2016，（31）：183.

Thinking on the Uncertainty Factors in the Design of Pressure Vessel

Lin Ze-feng

The staff in the process of designing the pressure vessel will face many uncertain factors.Based on this，the paper briefly introduces the uncertain factors in the design process of pressure vessel，and puts forward the design process of pressure vessel design from the aspects of specification design，air tightness prevention design，prevention design change and non-destructive testing of welding head Uncertainty of the way.

pressure vessel；uncertainty factor；prevention design

TH49

B

1003-6490（2017）12-0088-01

2017-10-18

林澤峰（1990—），男，浙江溫嶺人，助理工程師，主要研究方向?yàn)閴毫θ萜髟O(shè)計(jì)。