淺析壓力容器設計存在的問題及解決措施

楊龍 徐俊峰 朱珠鳳（杭州汽輪輔機有限公司，浙江 杭州310000）

壓力容器在許多的領域都得到了應用，壓力容器設計的質量與行業生產的安全性有直接的聯系，如果壓力容器設計中存在不合理的情況，很有可能造成壓力容器在使用的過程中發生爆炸，給企業帶來嚴重的損失，嚴重的還有可能引發人員的傷亡，所以為了避免這種情況的發生，必須要提升壓力容器設計的合理性，減少壓力容器在使用過程中的風險。

1 壓力容器設計中存在的問題

壓力容器是一種非常重要的設備，在許多的領域都得到了相關的應用，在當前壓力容器設計的過程中，還存在一些問題，嚴重的影響了壓力容器的實用性和安全性，這些問題主要體現在以下幾個方面：第一，在材料的選用上存在問題，壓力容器在使用的過程中，經常要承受巨大的壓力，這樣的使用特點給壓力容器的材料帶來了更高的要求，如果壓力容器材料的強度和其他的性能不能符合使用的標準，就非常容易產生爆炸的危險，但是在當前的壓力容器設計過程中，設計人員對材料的選用上經常出現問題，對壓力容器對材料的性能標準不能做到準確的把握，給壓力容器的使用帶來了很大的風險；第二，壓力容器設計的過程中對腐蝕的情況沒有考慮周全，影響了壓力容器的使用壽命，而且還造成了壓力容器的使用風險；第三，在法蘭的選用上存在問題。法蘭是壓力容器設計中的重點，法蘭的作用是連接壓力容器中的各個構件，如果在壓力容器設計的過程中，法蘭的選擇存在不合理的情況，會嚴重的影響壓力容器的正常使用。

2 提升壓力容器設計效果的建議

2.1 加強材料的選用

材料是壓力容器的根本，所以在設計的過程中，一定要重視壓力容器的材料問題。壓力容器的常見材料有碳素鋼和低合金鋼，其中用于焊接的兩種材料的碳含量要≤0.25%，硫的含量要≤0.035%，磷的含量與硫的含量相同，而用于壓力容器本體的碳素鋼和低合金鋼中，各種元素的含量略有變化，磷含量要≤0.02%，硫的含量要≤0.03%；壓力容器設計材料除了各種元素的含量必須要符合要求以外，也必須要符合國家相關部門提出的使用要求，根據國家的對壓力容器的質量規定，在制作好的壓力容器上印制相關的標志；在壓力容器的材料選用上，材料的供應商必須要向壓力容器的制造企業提供材料的合格證書，在合格證書中要注明材料的規格和其中添加的各種物質證書中還要有專門的鋼印，這樣才能保證壓力容器制造材料的合格程度；壓力容器設計材料還需要符合相應的力學性能要求，因為壓力容器在使用的過程中，會受到巨大的壓力，如果材料的力學性能不能達到要求，就可能發生吧爆炸的危險。

2.2 做好防腐蝕設計

壓力容器通常都是有金屬制成的，在使用的過程中，金屬會受到不同程度的腐蝕，壓力容器的腐蝕可以為分兩種：特定部位的腐蝕和均勻腐蝕。其中均勻腐蝕大多發生在暴露在空氣中的大面積金屬面上，而特定部位的腐蝕發生的原因比較復雜，其中包含了應力造成的腐蝕，氫致腐蝕等等，金屬材料的腐蝕對壓力容器影響非常的大，會降低壓力容器的使用壽命，特別是特定部位的腐蝕，除了會影響壓力容器的正常使用以外，還容易產生一些危險，所以，在壓力容器設計的過程中，必須要靠看腐蝕的問題。在壓力容器設計的時候，要對腐蝕余量進行充分的分析，除此之外，還需要對其進行固定頻率的檢查工作。在進行壓力容器設計的過程中，要保證壓力容器的金屬外表面盡量的光潔整齊，金屬顆粒分布的要均勻，這樣在使用的時候，可以使壓力容器的受力均勻，防止其中局部應力過大而產生發的應力腐蝕；在壓力容器的制作過程中，要對氯離子的含量進行把控，減少氯離子的含量，可以減少金屬被腐蝕的程度；在壓力容器的內壁可以適當的涂抹防腐蝕的涂層，這是一種最直接的金屬防腐蝕方法，防腐蝕涂層可以把壓力容器的金屬層與壓力容器內部的氣體進行隔離，可以有效的防治壓力容器腐蝕的發生，還可以在壓力容器制作的過程中加入一些合金元素，提升制作材料的抗腐蝕能力，比如在金屬中加入鉻，就可以有效的提升金屬的抗腐蝕能力，達到實際需求的抗腐蝕標準；在壓力容器使用過程中，如果在壓力容器的內部或者一些死角部位存在各種雜質，這些雜質與空氣中的水分和氧氣發生反應，可以產生電離現象，加速金屬的腐蝕，所以在壓力容器設計的過程中，可以使用復合鋼板結構，減少壓力容器中的死角，并且在壓力容器使用完成以后，要對設備的出口處進行除垢處理，防止各種雜物的沉積造成了金屬腐蝕。

2.3 合理的選用法蘭

在壓力容器中，法蘭是其中的重要構件，根據使用功能的不同，在壓力容器中，法蘭的種類也有很多，其中常見的法蘭有平焊法蘭和對焊法蘭，這兩種法蘭有存在不同的型號。其中甲型平焊法蘭的形狀為圓形，直徑在300～2000mm，根據承受壓力的不同可以分為以下幾個壓力等級：0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa 和1.6MPa，甲型平焊法蘭的使用溫度為-20℃～300℃；乙型平焊法蘭的壓力等級與甲型平焊法蘭相同，兩者的差異處就是乙型平焊法蘭的直徑在300～3000mm，使用溫度在-20℃～350℃。甲乙兩種平焊法蘭相比較，乙型平焊法蘭的性能明顯占優，它的強度和剛度要大于甲型平焊法蘭；在實際壓力容器設計過程中，根據使用性能的需求，對焊法蘭也是壓力容器設計種常用的法蘭形式，長頸對焊法蘭的厚度要比其他的法蘭種類更大，所以長頸對焊法蘭具有更大的強度。長頸對焊法蘭的壓力等級為零點六到六點四兆帕，同其他的法蘭一樣，長頸對焊法蘭同樣是圓形的，其直徑范圍為300～2000mm，長頸對焊法蘭對溫度的適應性較強，在-20℃～450℃都可以正常使用；上述的幾種法蘭都有自己的標準號，其中甲型平焊法蘭的標準號為JB4701，長頸對焊法蘭的標準號為JB4703，而異性平焊法蘭的保準號為JB4702。在進行壓力容器設計的時候，重點要確定法蘭公稱的壓力，這個壓力的確定要對法蘭在壓力容器使用的過程中承受的最大應力、法蘭的制作材料和壓力容器使用的溫度進行細致的分析，根據分析的結果來確定這個壓力，從而確定法蘭的大小和法蘭的厚度，通常在確定法蘭公稱壓力的時候，都是在二百攝氏度的環境下進行的，在二百攝氏度的時候，法蘭可以承受的最大壓力就是法蘭的工程壓力，在法蘭的工程壓力確定以后，根據相關的公式來確定法蘭的種類和大小，完成壓力容器設計工作。

3 結語

綜上所述，壓力容器是當前許多領域生產的過程中都必須要使用的設備，在當前的壓力容器設計過程中，還存在許多的問題，嚴重的影響了壓力容器的正常使用，還容易造成一些爆炸事故的發生，對企業的生產造成了嚴重的影響。在進行壓力容器設計的過程中，一定要合理的選擇材料，加強壓力容器的防腐設計，提升壓力容器設計的合理性，保證企業的安全生產。