壓力容器設(shè)計制造中的常見問題探討

趙云浩

摘 要：壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中用到的非常廣泛的一種設(shè)備，其優(yōu)點是具有較強的負(fù)荷能力和強度，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定的復(fù)雜度，在使用中具有可靠的安全性。但壓力容器一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，就會給生產(chǎn)和生活帶來非常嚴(yán)重的危害。所以，必須高度重視壓力容器在設(shè)計和制造過程的質(zhì)量控制，提升壓力容易的使用安全性。

關(guān)鍵詞：壓力容器;設(shè)計;制造;安全

前言

壓力容器雖然自身具有較嚴(yán)格的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)，但是由于其在實際使用中常接觸強腐蝕類的物質(zhì)，所以也會出現(xiàn)一些隱患，嚴(yán)重的會帶來較大安全事故。另外，壓力容器可能在設(shè)計和制造中會偏離標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，影響壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，所以，必須在壓力容器設(shè)計和制造中認(rèn)真仔細(xì)。

1 壓力容器設(shè)計與制造要求

1.1具有較高的安全性能

壓力容器無論是設(shè)計還是制造環(huán)節(jié)，都要嚴(yán)格按照各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行實施，并確保設(shè)計制造的標(biāo)準(zhǔn)實施有強制性和時效性，符合最新的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。壓力容器在投入使用后多處在高溫高壓、腐蝕、真空等環(huán)境，且工作環(huán)境中經(jīng)常存在易燃、易爆、劇毒的介質(zhì)。所以，壓力容器必須具有高安全性。

1.2壓力容器設(shè)計高水準(zhǔn)

壓力容器與普通容器最大的區(qū)別就是，設(shè)計過程必須確保專業(yè)化。利用現(xiàn)在軟件進行壓力容器的產(chǎn)品研發(fā)中，必須要求研發(fā)人員首先具備熟練的計算機軟件操作能力，并能夠具有專業(yè)的設(shè)備研究理論，確保設(shè)計過程的高水準(zhǔn)。壓力容器的設(shè)計制造涉及較多行業(yè)，無論是機械加工、防腐還是冶金、安全監(jiān)測，都要加強協(xié)作，聯(lián)合確保過程的專業(yè)性，全力保障壓力容器的設(shè)計制造專業(yè)性。

1.3容器結(jié)構(gòu)參數(shù)多樣化

壓力容器廣泛應(yīng)用在石油、化工、醫(yī)藥、食品等多個行業(yè)，而且每個行業(yè)對容器的結(jié)構(gòu)，參數(shù)、功能要求都存在多樣化，所以，壓力容器的設(shè)計制造就要具備多樣性的要求。壓力容器雖然在工藝流程上和外觀形狀上具有較多的相似性，但是還是要根據(jù)各行業(yè)對容器的特殊要求進行參數(shù)的精細(xì)化設(shè)計，并從容器結(jié)構(gòu)上進行嚴(yán)格的匹配，做好容器焊接質(zhì)量控制，確保容器規(guī)格能夠符合多樣化要求。

2 壓力容器設(shè)計制造過程中的常見問題

2.1容器材料質(zhì)量不符合要求

容器產(chǎn)品質(zhì)量如何，關(guān)鍵的第一步就是做好嚴(yán)格的材料篩選，避免材料問題導(dǎo)致的容器質(zhì)量缺陷，如果選材不對可能會造成嚴(yán)重的事故發(fā)生。

2.2壓力容器制造中的變形問題

壓力容器在制作中很容易出現(xiàn)的問題就是變形。出現(xiàn)變形問題的誘發(fā)原因是多方面的。其次，壓力容器在使用中如果被施加的壓力超出了容器自身的承受力，就會導(dǎo)致容器的變形或者裂縫。最后，壓力容器制造過程沒有按照標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程進行，加工中出現(xiàn)一定的誤差，這些都會帶來容器的變形問題。

2.3焊接工藝流程不達(dá)標(biāo)

壓力容器進入到制造階段，最核心的環(huán)節(jié)就是焊接工藝，而焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)性會對容器的質(zhì)量有很大的影響。焊接分橫向和縱向兩種，而在這焊接工藝的選取和實施中就會導(dǎo)致容器的一些焊接缺陷問題。而目前為止，容器的焊接工藝沒有其他形式的代替，所以，焊接工藝是否標(biāo)準(zhǔn)，對容器的缺陷程度帶來的影響非常大。

3 壓力容器設(shè)計制造中常見問題解決策略

3.1嚴(yán)格控制壓力容器材料質(zhì)量

由以上可知，壓力容器的制造在質(zhì)量上很大程度依賴于材料。所以，必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對容器所用材料進行合理的選取。并結(jié)合不同行業(yè)的實際容器性能需求，對應(yīng)的材料要做合理的篩選。對在材料選取中無法購買的特殊材料用其他材料進行代替時，要對其相關(guān)的參數(shù)進行實驗分析，實驗分析的結(jié)果要形成技術(shù)報告提出申請并經(jīng)技術(shù)專家鑒定通過后才可使用，確保所用材料的性能良好性。所以說，無論是容器所用的原始材料，還是替代材料，都應(yīng)該符合容器的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求。并結(jié)合實際的容器使用情況，加強對所有材料各方面的性能檢測。嚴(yán)格把控材料采購關(guān)，降低因材料質(zhì)量不符合要求而帶來的容器缺陷問題發(fā)生概率。

3.2積極應(yīng)對容器變形問題

考慮到壓力容器在制作過程和焊接環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的變形問題，要根據(jù)變形的不同程度和方式來進行焊接工藝的優(yōu)化。當(dāng)壓力容器是通過各種材料組合進行焊接時，首先，要在設(shè)計階段對焊接所預(yù)留的伸縮量進行標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值設(shè)定，避免因焊接量不符合標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致焊接后容器的殼體出現(xiàn)裂縫。為了確保容器能夠具有可靠性，要結(jié)合以往的容器制作經(jīng)驗對容易出現(xiàn)變形的部位采用反向焊接方法來提升其牢固性，降低焊接變形問題。對于因應(yīng)力而造成的容器變形問題，一般是采用熱處理的焊接方式來改善。內(nèi)力的出現(xiàn)一般是源于容器所處的環(huán)境溫度或者壓力較高，所以，焊接中必須做好合理的溫度和壓力控制，確保焊接面各個方位的受熱均勻性。如果壓力容器在設(shè)計中出現(xiàn)了誤差而導(dǎo)致在制作中出現(xiàn)的變形，必須要對容器的模板進行仔細(xì)檢查，同時要做好尺寸的匹配，嚴(yán)格的模具和模板尺寸設(shè)置來避免人為錯誤而導(dǎo)致的變形。在容器變形問題的解決上，還要將熱脹冷縮等問題考慮，做好收縮量的預(yù)先設(shè)計，確保制作符合要求。

3.3不斷提升焊接工藝水平

焊接技術(shù)水平也是影響壓力容器生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，所以在綜合考慮材料質(zhì)量，變形問題等基礎(chǔ)上，還要借助現(xiàn)代技術(shù)手段，對容器的焊接工藝進行不斷的研究和創(chuàng)新，通過精密化和無縫化處理，并借助智能化操控來實現(xiàn)容器的自動化焊接。

4 壓力容器未來的設(shè)計制造趨勢

隨著科技在各行業(yè)的普及，壓力容器的生產(chǎn)也逐漸的走向了智能化和精密化，在未來的容器設(shè)計制造上主要偏向于：（1）超大容量。壓力容器將向外觀尺寸的超大型發(fā)展，這樣可以通過增加容量來降低容器的生產(chǎn)投入，資源高效利用，并能夠推動生產(chǎn)領(lǐng)域的效率提升，降低運營成本。（2）隨著壓力容器的容量增加，所用材料的性能也會不斷攀升，壓力容器材料的剛性，韌性等性能和安全度將越來越高。（3）壓力容器的設(shè)計將通過數(shù)據(jù)建模形式走向精細(xì)化，制造過程也將走向智能化，可以根據(jù)數(shù)據(jù)編程來控制壓力容器的生產(chǎn)參數(shù)，提升儀器的生產(chǎn)精度。

5 結(jié)語

總而言之，壓力容器使用中的可靠性需要有嚴(yán)格的設(shè)計制造質(zhì)量控制，所以，必須將這兩個環(huán)節(jié)作為重要過程加以重視，能夠嚴(yán)格的進行質(zhì)量檢驗，并根據(jù)缺陷問題做全面分析和優(yōu)化，做好質(zhì)量隱患的提前預(yù)防，確保壓力容器的設(shè)計制造高水平。

參考文獻(xiàn)

[1]丁旺.壓力容器設(shè)計及制造常見問題淺析[J].廣東化工，2017（13）：327-328.

[2]張國杰，趙振遠(yuǎn).壓力容器設(shè)計若干技術(shù)問題解析[J].化工管理，2016（09）：77.

[3]張磊，謝文喆.壓力容器設(shè)計及容易忽視的問題[J].石化技術(shù)，2016（10）：203，198.

[4]王爭，沈和云，王學(xué)生.對壓力容器最高允許工作壓力的探討[J].化工設(shè)備與管道，2015（2）：.22-25.