壓力容器設(shè)計中的常見問題及防范策略

陶配龍

【摘要】對于壓力容器來講，設(shè)計水平的高低，在很大程度上決定了其使用的可靠性和安全性。就當前壓力容器實際設(shè)計情況來看，其中存在較多的問題有待解決，不利于其基本功能和應用價值的有效發(fā)揮，存在較高的危險性。為提高壓力容器設(shè)計水平和設(shè)計質(zhì)量，就需要針對設(shè)計中的常見問題采取必要的防范措施。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；設(shè)計；常見問題；防范策略

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中一種不可或缺的重要設(shè)備，主要功能是在一定壓力條件下，存儲液體或者氣體，壓力容器質(zhì)量及性能的良好性，會直接影響了工業(yè)生產(chǎn)的順利、安全進行。所以，必須從設(shè)計階段入手，加強對壓力容器質(zhì)量和性能的控制。當前工業(yè)生產(chǎn)中所用到的壓力容器類型多種多樣，不同種類壓力容器的特性也存在明顯差異，對設(shè)計標準要求也是不一樣的。

一、壓力容器

（一）壓力容器的概念

壓力容器是一種特種設(shè)備，通常應用于工業(yè)領(lǐng)域中，是放置氣體或者液體、需要承載一定壓力的密封容器。工業(yè)上的壓力容器有著復雜的分類，可以按照承受壓力、盛放介質(zhì)、應用領(lǐng)域等不同方面進行劃分。

（二）壓力容器的設(shè)計要求和原則

壓力容器的設(shè)計大都是為了滿足不同用戶的需求，在了解壓力容器的使用環(huán)境、參數(shù)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等內(nèi)容后，就可以制定出最佳的設(shè)計標準，設(shè)計出讓客戶滿意的壓力容器，因此在設(shè)計壓力容器的過程中應該注意以下幾點設(shè)計要求和原則：（1）滿足工藝上的要求。（2）確保容器的使用年限。（3）確保容器的使用安全。（4）確保容器有較強的靈活實用性。

二、壓力容器設(shè)計中的常見問題

（一）壓力容器的設(shè)計使用年限問題

壓力容器在使用過程中有著一定的使用年限，一旦超過容器的使用年限，產(chǎn)品整體或者局部就會發(fā)生老化的問題，對于高安全要求的產(chǎn)品來說，一旦超過了使用年限而沒有更換產(chǎn)品，很容易發(fā)生安全隱患。我國在發(fā)布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中提到了更換超過年限產(chǎn)品的規(guī)定，但是在實際的使用操作中，企業(yè)人員往往是看到了產(chǎn)品的年限，但還是沒有進行更換，這就使得壓力容器的安全性降低。壓力容器的使用年限大都是在理想的情況下限定的，但在企業(yè)的實際生產(chǎn)中壓力容器容易受到溫度、介質(zhì)等影響，使用年限并沒有達到理想情況下的使用時間。

（二）壓力容器材料代用后的設(shè)計更改問題

產(chǎn)品的性能受到材質(zhì)的限制，材質(zhì)不同產(chǎn)品的屬性也就不同，壓力容器同樣也適用于這個道理。壓力容器在設(shè)計的過程中選取材料要受到多種因素的制約，譬如運行的環(huán)境、客戶的需求、使用人員的不同、外觀等諸多方面。壓力容器應用的環(huán)境十分極端，需要耐腐蝕、抗壓力等多種功能，因此在設(shè)計的過程中要對材料進行嚴格篩選。實際的設(shè)計中如果客戶要求降低容器材料的厚度，那么設(shè)計人員就要對變薄的壓力容器進行測試；相反情況下，如果客戶要求增加容器的厚度，設(shè)計人員還要進行一系列測試，滿足用戶的不同需求。

（三）壓力容器設(shè)計過程中的熱處理問題

在設(shè)計壓力容器的過程中，鋼板冷成型的受壓元件要進行熱處理操作，使用熱處理工藝可以恢復材料的原本性能，但是在實際操作中多數(shù)情況下，設(shè)計人員往往要對壓力容器的殼體和封頭進行熱處理，忽略了對接管的熱處理操作，很容易造成材料變形，不符合規(guī)定的情況。

三、壓力容器設(shè)計中常見問題的防范策略

（一）壓力容器使用年限的防范策略

首先要做的就是要求設(shè)計人員對壓力容器的使用年限進行充分分析，從源頭上降低發(fā)生安全隱患的概率；其次要做的就是根據(jù)壓力容器的組成材料，測算壓力容器的內(nèi)外部壓力、耐腐蝕能力等內(nèi)容，合理計算壓力容器的使用年限；然后進行虛擬模擬，測量最惡劣的環(huán)境下壓力容器的使用期限。

（二）壓力容器設(shè)計材料變更的防范策略

選擇組成壓力容器的材料時，對材料的屬性要進行充分的測試，一旦出現(xiàn)客戶要求變薄容器材料時，可以不用經(jīng)過長時間測試，這就要求設(shè)計人員要做到充分的實驗，明確容器能夠承載多大的受力情況以及材料的最大減薄程度；假如用戶要求加厚材料，設(shè)計人員要實驗出滿足壓力容器的拉應力，避免出現(xiàn)干裂等情況。總之，在設(shè)計壓力容器的過程中，設(shè)計人員要對自己所做的每一步都要高度重視，采取合理的措施解決可能遇到或者已經(jīng)遇到的問題。

（三）壓力容器設(shè)計中熱處理問題的防范策略

企業(yè)在生產(chǎn)壓力容器的過程中，為了節(jié)約成本獲取利潤，常常會使用直徑φ377mm×20mm 碳鋼或者低合金鋼進行接管。盡管看似能夠達到理論要求，但是沒有注重熱處理的工藝操作。碳鋼或者合金鋼板經(jīng)過冷卻后就能卷制成型，在沒有經(jīng)過熱處理的操作后，鋼鐵內(nèi)部的微小晶粒很容易出現(xiàn)歪扭、破碎、裂紋的情況，可塑性也會下降。因此對于厚度很大的鋼板在冷卻加工后還要進行結(jié)晶退火的熱處理操作工藝，更加科學合理地提升鋼板的強度、硬度和可塑性，更好地確保壓力容器的使用安全性。

四、結(jié)語

做好壓力容器設(shè)計工作，是提高壓力容器制造質(zhì)量和使用性能的必要措施，必須提高重視力度，從各個方面加強控制，提高設(shè)計水平。在實際設(shè)計過程中，首先應明確壓力容器基本設(shè)計原則，并做到嚴格遵循，然后通過科學選用容器材料，確保使用壽命達標，準確計算法蘭數(shù)值，規(guī)范熱處理設(shè)計等對策，改善并解決壓力容器設(shè)計中的常見問題，實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計，杜絕質(zhì)量缺陷問題的出現(xiàn)，進而確保壓力容器使用的安全性及可靠性，充分發(fā)揮其應用價值，更好地服務于、工業(yè)生產(chǎn)。

參考文獻

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