壓力容器設計制造的問題及解決對策

任偉強 劉海松

【摘 要】壓力容器作為一種特種設備在工業生產中占有重要的地位，被廣泛應用在制藥、化工、冶金以及石油等領域，同時，壓力容器由于承受較大的壓力因此存在一定的危險性，因此各相關部門對壓力容器的設計、生產、制造以及使用等過程都具有嚴格的流程規范，介于此本文對壓力同期設計和制造過程中容易出現的問題進行了分析和研究，最根據實際情況針對提出的問題提供了一些合理的解決措施。

【關鍵詞】壓力容器：設計制造；問題；對策

1壓力容器的主要特點

1.1壓力容器對安全性要求極高

壓力容器的工作環境較為惡劣，經常在高溫、高壓以及高腐蝕環境中進行加工生產，而且其加工對象多數情況下都為易燃、易爆、或者由高度污染性的物質，因此在進行壓力容器制作時，必須將其質量放在首位，嚴格按照規定的制造標準和規范進行，確保壓力容器在使用和生產過程中的安全性。

1.2壓力容器設計過程具有極強的專業性

相對于普通工業生產機械設備的制造，壓力容器的設計和制造具有極強的專業性，在設計制造過程中涉及到了多種學科和多樣技術，例如需要冶金工業的知識與技術、需要機械加工及其自動化方面的知識和技術、還需要化學防腐技術、質量安全監測技術甚至需要計算機軟件操作開發技術，因此為了保證壓力容器設計制造的順利實施，各部門各行業的相關人員應該相互配合、互相協調，共同完成任務。

1.3壓力容器的產品結構多樣

現階段許多行業領域的生產制造都會借助于壓力容器，而且不同行業中應用的壓力容器具有不同的結構和參數，甚至同一工業領域需要運用的壓力容器也略有不同，因此壓力容器的產品結構和設計參數具有多樣性。從另一角度來說，雖然壓力容器的結構和參數多樣，但是在制造和生產過程中他們的工藝流程、機械部件和零件形狀等卻具有很大的相似性，設計制造企業應該對這些相似信息進行充分的利用和分析，提高企業在壓力容器市場中企業的競爭力。

2壓力容器設計與制造存在的問題

2.1選材及設計問題

壓力容器的生產制造建立在合理的生產材料以及完善的工藝設計基礎上，這2個因素對壓力容器的制造質量有非常大的影響。但是，一些壓力容器制造廠家仍然存在生產材料選擇不當問題，這也是目前我國壓力容器在應用過程中事故率較高的原因之一。這個問題最直觀的反應就是很多壓力容器制造企業一味追求利益的最大化，這種現象對壓力容器的材料市場有很大的干擾作用；另外，很多壓力容器制造企業自身的生產工藝存在一些缺陷，一些壓力容器生產廠家為了追求利益的最大化，不斷降低壓力容器的制造指標，使壓力容器的罐體厚度與標準工藝要求有較大差距，導致壓力容器實際能承載的壓力值達不到生產需求，引發壓力容器爆炸等嚴重的安全事故。

2.2使用壽命方面

眾所周知，任何的產品都有其使用壽命，尤其是壓力容器這類的設備產品，都需要有很長的使用壽命，如果使用壽命較短，必然會浪費制作成本，在技術人員進行研發的過程中，一定要充分考慮各種材料對壓力容器使用壽命影響，選取最佳的材料進行制作。

2.3焊接技術方面

對壓力容器來說，在焊接的過程中難免會導致焊接接頭與其他地方出現溫度不同，出現焊接熱應力的出現，加上鋼制材料自身的組織應力，兩種應力共同為壓力容器帶來了很大的影響。

2.4熱處理問題

在壓力容器設計中，還有一個重要環節就是容器的熱處理，并且熱處理質量也會對容器應用的可靠性造成直接影響，因此，在熱處理設計環節中，需要合理進行設計。然而，以我國當前容器熱處理實際現狀來看，其存在的問題不容樂觀，其問題主要表現在以下方面，①在熱處理設計環節中，缺少嚴格的標準，一些熱處理設計的缺陷較為明顯，會在后期生產的熱處理環節中造成操作不當等問題。②在容器熱處理環節中，還有一個較為重要的問題，就是完整性問題，比如，當前在設計中雖然對容器殼體以及封頭較為重視，同時，其效果也較為理想，但是，在接管熱處理環節中，對其有著較為嚴重的忽視現象在，對于容器安全性而言，造成一定影響。

3壓力容器設計與制造的有效措施

3.1合理選材并規范工藝設計

要想從根本上解決壓力容器的選材問題，就要求壓力容器的制造企業在材料采購過程中嚴格按國家關于壓力容器制造的相關標準執行，而且在整個材料選擇過程中必須由相關專業人員進行嚴格檢驗，堅決杜絕不符合標準要求的材料進入生產制造場地。同時還要求盛放工業介質的材料必須具備較強的耐腐蝕性能，而壓力容器的承壓值設計一定要能滿足其生產過程中的最大承壓值。高壓容器設計過程中溢流閥的設計一定要保證其溢流開啟的極限壓力不能超過壓力容器的最大承壓值。如果壓力容器選擇進口材料，還需要保證其化學成分滿足生產要求，并且對容器整體進行嚴格的無損檢測。

3.2使用年限設計的防范策略

筆者對如何設計壓力容器的使用年限的問題，提出壓力容器設計人員在設計壓力容器使用年限的過程中一定要進行多方面的考量，必須要嚴格參照有關部門對于壓力容器使用年限的要求，保證壓力容器的使用年限能夠在要求的時間內根據工業企業的實際情況設計最佳的使用時間。也要注意壓力容器在實際使用過程中材料、腐蝕性承受以及存在的安全隱患的影響，使壓力容器能夠安全、可靠的在使用年限里進行使用。還有就是壓力容器的設計人員不但對壓力容器的實際使用年限進行多方面的考量，還要對壓力容器使用過程中使用者操作失誤的情況考慮在內，必須要在設計圖紙的合適位置表明壓力容器的使用年限、安全提醒、以及正確的使用方法。這樣才能設計出使用年限合理的壓力容器。

3.3壓力容器焊接技術

1）壓力容器焊接在處理的時候，在保證壓力容器性能的基礎上，應該根據要求最大程度地減少焊接的縫隙。2）在針對一些高強度的鋼進行處理的時候，應該進行焊前預熱，從而才能保證焊接區域和其他區域的溫度能保持一致，降低內應力。同時，在設計內壓容器的過程中一定要嚴格遵守相關的規定，對壓力容器施加的在外載荷一定要高于壓力容器在工作時候的外載荷，從而確保壓力容器在工作的時候不會發生因外載荷發生意外。

3.4對熱處理進行規范

對于再熱處理環節存在的缺陷以及問題，需要對其進行有效的規范、優化，在規范壓力容器熱處理設計，主要從程序化以及全面性兩方面入手。程序化是指，對容器熱處理內容以及流程，在圖紙中進行明確規定，保證熱處理質量能夠得到明顯提升。全面性是指，對所有影響壓力器容器質量的因素進行全面分析，對需要進行熱處理設計的部位進行綜合考慮，以保證容器質量。

4結語

對壓力容器的設計與制造，一定要嚴格符合國家質量標準要求，在容器的制造方面，例如在選材的過程中，要選取優質的材料，在焊接工藝上，要達到焊接水平的要求。應該重視制造過程的監督，隨時檢查質量是否合格。只有這樣，才能更好地滿足壓力容器的設計與制造方面的要求，制造出更優質的壓力容器，推動制造產業的發展。

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（作者單位：寬城升華壓力容器制造有限責任公司）