壓力容器設計與制造分析

焦坤鋒　李莉

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，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

引言

壓力容器是一個基礎設備，在我國很多工業領域占據重要地位，并發揮著至關重要的作用。加強對壓力容器相關技術的研究，能促進壓力容器技術的革新，推動制造產業的進步。對壓力容器的設計一定要嚴格遵循國家標準認真設計，從多方面考慮，一旦出現問題，會造成嚴重的影響。

1壓力容器設計的重要性

壓力容器在工業生產方面具有重要的意義，特別是在石油化工領域，壓力容器在石油化工方面是承載石油壓力的重要設備，這就對壓力容器的安全性要求很高，壓力容器的設計是非常嚴格的，由于壓力容器的用途不一樣，所以導致壓力容器在質量性能等方面也是不同的，這就要求設計人員在設計的過程中根據壓力容器所承受的壓力的大小不同而改變設計方案，一旦壓力容器的設計出現了問題，很容易導致壓力容器在工作時出現威脅到施工人員人身安全的情況，所以在設計壓力容器的時候，一定要仔細多方面的考慮，以確保壓力容器的質量。壓力容器的設計需要考慮到方方面面，例如，在材料的原則上、壓力容器的受力狀況、所受壓力的大小、在安裝過程的便利程度等，由此可以看出，壓力容器的設計人員一定是要有很強的專業素養，對知識理論的掌握要跟扎實，同時還需要進行多次專業的實踐練習。科學合理的設計壓力容器為設計人員帶來了較大的挑戰，由于壓力容器的質量關乎著生產過程的安全性，所以設計人員在設計過程中必須全面的考慮，做到縝密細致，一絲不茍。因為在設計過程中很難避免出現一些問題，這就要求設計人員隨機應變，同時不斷學習，從而提高自己的設計水平。總的來說，壓力容器的設計主要包括三個方面：1）安全性，因為各種化學材料都是很危險的，一旦操作不當，都會造成很嚴重的后果。2）容器的使用壽命，因為在使用過程中，會有很多化學原料，都會對容器造成腐蝕，那么容器就會變薄，縮短壓力容器的使用壽命。3）日后運輸使用過程中的便利性，質量好而且方便實用必然會收到青睞。

2壓力容器的主要特點

2.1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。

2.2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。

3壓力容器設計與制造存在的問題

3.1材料方面

壓力容器的性能在很大程度上是依據材料的性質，所以在設計壓力容器的時候應該注重材料的選取。在設計壓力容器的時候，應該根據實際需要和工藝條件等因素，選擇最佳的最合理的制作材料。顯而易見，壓力容器的制作材料是隨著需要而進行選擇的，這就要求設計人員要分析好材料的各種性能從而進行材料的選取。例如：壓力容器材料過厚，設計人員也沒有仔細認真的進行計算，只是粗略的估算，認為材料的許用應力也會隨著厚度的增加而增強，最終會導致內壓容器出現平面應變脆性斷裂。

3.2混淆工作壓力與設計壓力

《固定式壓力容器安全技術監察規程》中明確規定，對于壓力容器受到的壓力來說，只要壓力容器的工作壓力不超過0.1MPa，不論其設計壓力為多少，都不屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器，屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器工作時產生的工作壓力應該大于或等于0.1MPa。但是實際工作中一些人員將設計壓力等于或者大于0.1MPa但是工作壓力沒有達到0，1MPa的容器也劃分進入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類壓力容器了，這顯然是錯誤的，這種錯誤會徒增壓力設備的制造和后續檢驗費用，形成不必要的浪費。

4壓力容器設計與制造的有效措施

4.1針對壓力容器焊接技術方面的防治措施

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。

4.2利用補強圈進行補強

如果容器的開孔較大，設計壓力較大時，相同的面積下，圓筒補強圈達不到規定的要求，補強圈的內外徑比例會隨著開孔直徑的增大而升高。壓力容器殼體的補強范圍始終不會發生變化，但是當開孔直徑變大時，外徑受到補強圈的影響變小了，這時圓筒受到的內壓厚度增加，可用的補強面積變小，無法符合補強同等面積的需求。因此此時應該在合理范圍內增加補強圈的厚度。

4.3高強度的材料替換低強度材料

通常情況下人們認為高強度材料的質量會更好，因此采用高強度的材料替換低強度的材料不會引起設計人員的重視，但是人們往往忽視了不同材料情況下各個介質之間的相容性;另外在一些設備中，設備的開裂情況是隨著材料強度的提升而增大的，舉例來說，在存在應力腐蝕開裂風險的設備中使用Q345R代替Q245R就極易發生開裂現象，因此盡管這時Q345R比Q245R的強度要高、質量要好但是在生產制造上是行不通的，應該嚴格禁止。

4.4針對壓力容器使用壽命的有效處理措施

設計人員在設計壓力容器的過程中，應該嚴格根據相關的標準，考慮壓力容器使用的年限。1）外部因素很重要，例如空氣的濕度以及溫度等。2）應該考慮材料的在工作環境下的腐蝕速度，給材料留有一定的腐蝕裕量，保證在使用年限內，容器可以安全運行。3）使用人員還應該定期對壓力容器進行檢查，避免發生事故。

結語

總結來說，現階段壓力容器已經成為工業制造生產領域中最重要的特種設備之一被廣泛應用于工業生產過程中，因此在設計制造中一定要保證其科學合理性，提高設計制造的質量和水平。當前我國壓力容器的設計和制造仍處于起步階段，我們應該對實際制造過程中出現的問題認真進行研究，提升壓力容器的安全性能和生產效率，進而提高我國壓力容器的整體競爭力為我國工業行業做出一定的貢獻。

參考文獻

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