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

壓力容器；不確定性因素；防范設(shè)計

1 壓力容器設(shè)計過程中存在的不確定性因素

1.1 壽命問題

壓力容器在長時間使用后，會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)計單位需要在設(shè)計壓力容器時，明確指出壓力容器的使用壽命。在實際的設(shè)計工作中，部分工作人員缺乏對這一方面的認識，單純地依據(jù)以往的工作經(jīng)驗開展壓力容器的設(shè)計工作，未能全面分析壓力器的壽命對安全生產(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，都會影響到壓力容器的使用年限。

1.2 熱處理問題

對于壓力容器來說，在熱處理的過程中，受壓元件有以下幾種情況：存儲毒性較大的容器、液體具有強腐蝕性。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%，同時還要對材料進行測試，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，工作人員需進一步采取熱處理技術(shù)，使材料的性能滿足使用標準。雖然大部分設(shè)計單位都對此進行了說明，而在實際的設(shè)計過程中，還有工作人員忽略了這些注意事項。

1.3 設(shè)計更改問題

在實際的設(shè)計過程中，當設(shè)計材料的厚度減小時，相關(guān)工作人員會分析新型材料的耐壓大小，并針對這種材料計算并分析其使用性能，判斷該材料是否符合使用標準。但當材料的厚度增加時，工作人員會認為材料的使用性能可以隨著厚度的增加而增大，很少經(jīng)過計算分析材料對壓力容器的影響，通常在這種情況下，由于各種拉力的存在，會導致容器壁斷裂，所以在這方面，工作人員需要加強重視[1]。

1.4 位移問題

在壓力容器操作溫度與實際溫度相差較大時，螺栓孔會發(fā)生位移，進而影響到壓力容器的平穩(wěn)運行。為此，相關(guān)工作人員需要根據(jù)兩個鞍座之間的距離，與鞍座標準進行對比，計算螺栓孔的長度，合理設(shè)計壓力容器。

2 解決壓力容器設(shè)計過程不確定因素的方式

2.1 規(guī)范年限設(shè)計

為了能夠滿足壓力容器的使用需求，設(shè)計人員需要結(jié)合工作環(huán)境、行業(yè)規(guī)定等要素，優(yōu)化設(shè)計方案與流程。具體而言，設(shè)計工作開展時，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)計的過程中還需要結(jié)合不同的材料，計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)，進而選擇更加恰當?shù)牟牧希娱L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，當完成基本設(shè)計以后，工作人員需要將其置于較為惡劣的環(huán)境中進行檢測，進而為后續(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

為了避免壓力容器中的介質(zhì)發(fā)生泄漏，需要通過實驗檢測容器的氣密性。首先在實驗以前要對其進行液壓實驗，其次在氣密性實驗中應(yīng)該保證所有附件安裝的可靠性，最后挑選恰當氣體完成實驗。在實驗中，應(yīng)保證壓力緩慢上升，達到壓力位后，需停留10min左右再下降至壓力的設(shè)計位。然后，系統(tǒng)檢測容器的焊接點，檢查是否存在泄漏現(xiàn)象。最后，根據(jù)實驗結(jié)果，制定修補的方案，并在修補以后再次實驗。

2.3 優(yōu)化設(shè)計變更

在挑選壓力容器的設(shè)計材料時，設(shè)計人員需要充分了解材料的力學屬性、特性以及來源，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，設(shè)計人員則需要加強與用戶的溝通，不能自行變更設(shè)計用材，并且充分考慮設(shè)計變更以后的風險性。例如：用戶要求設(shè)計人員減小壓力容器的厚度，此時工作人員需要對其受力情況進行系統(tǒng)的分析，通過科學、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 焊接接頭無損檢測

對于檢測焊接接頭的工作來說，其方式較多，但需要選擇恰當?shù)姆绞竭M行檢測。通常來說，夾渣、氣孔等缺陷可以使用射線的檢測方式，而此種對于面狀缺陷檢測的效果較差，所以當檢測結(jié)果為無損時，工作人員則需要進行權(quán)衡。另外，工作人員將不同的檢測方式結(jié)合起來，制定具體的檢測標準，對壓力容器的焊接接頭進行檢測。為保證檢測的質(zhì)量，當完成整體檢測以后，工作人員還應(yīng)該對局部進行檢測，全面優(yōu)化檢測結(jié)果，提高設(shè)計的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，壓力容器設(shè)計過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)計過程不確定因素的方式，可以有針對性地解決不確定因素對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.壓力容器檢驗常見問題及應(yīng)對措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017，（11）：110-111.

[2] 劉震.壓力容器事故原因分析及預防[J].環(huán)球市場，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，主要研究方向為壓力容器設(shè)計。