壓力容器設計過程中常見問題分析

鄧晶晶 畢征

摘 要：隨著我國經濟的高速發展，我國各行各業也呈現出良好的發展趨勢。壓力容器作為一種基礎設備，在我國諸多工業行業，尤其是石化行業中，占據著重要的地位、發揮著重要的作用。但現階段，壓力容器設計過程中還存在著一些問題，嚴重影響著壓力容器的安全性、可靠性及使用壽命，必須采取有效的對策予以處理。本研究中，筆者對壓力容器設計過程中的常見問題進行了分析，并提出了相應的處理對策。

關鍵詞：壓力容器;設計過程;常見問題

引言

在工業生產的過程中所用到的壓力容器，安全性和穩定性是其必須具備的兩項條件，只有具備這兩項條件才能保障此后工業生產的安全。壓力容器的安全性和穩定性，需要在設計過程中進行嚴格的把控才能得以實現，當前，設計過程會受到各方面因素的影響，從而也產生了許多常見的問題亟待解決。

1壓力容器設計原則

為確保壓力容器質量達標，滿足用戶要求，在設計過程中應遵循以下幾點原則。第一，滿足工藝要求。壓力容器在工業生產中應用比較廣泛，所面臨的工作環境和工作條件多種多樣，這就需要結合實際使用要求，從壓力、溫度、生產工藝等幾方面進行綜合考慮，以滿足不同工藝要求。第二，確保靈活實用性。為方便壓力容器檢查與維護，應在保證壓力容器使用安全，以及基本功能有效發揮的前提下，盡可能的簡化設計結構，降低維護維修難度，節約設計制作成本。第三，保證使用安全。壓力容器是在特定壓力條件下使用的，具有一定的風險性，如果因設計不合理造成故障問題，很容易引發安全事故，所以，在設計過程中，應著重考慮壓力容器的安全性能，提高其使用安全系數，延長其使用壽命。這些都是壓力容器設計過程中，所要遵循的基本原則。

2壓力容器設計過程中的常見問題

2.1忽視壓力容器的正常使用年限

壓力容器一旦超出實際使用壽命必將給企業帶來巨大的安全隱患。因此，必須對壓力容器的實際使用壽命做出正確規定，要按照要求由設計人員在壓力容器上標注預計的使用年限，對已使用疲勞的器具更應標注清楚實際的循環使用次數。然而這種做法往往被設計人員所忽視，對年限的考慮也不合理。尤其在預計使用年限的估算上往往都是按照設計人員本身的經驗及慣例執行的。因此很容易在實際估算過程中延長或縮短使用時間，而且無法將所有可能影響到壓力容器使用壽命的因素綜合考慮清楚，從而使壓力容器的設計方案有所變化，給壓力容器的質量造成較大影響。

2.2在材料選擇上出現問題

壓力容器相關材料的選擇會對容器的性能、安全性、抗磨損能力、結構和使用效果造成一定程度的影響，在設計過程中如果不對材料選擇問題加以重視，對其進行充分考慮，很可能會對壓力容器的生產制作及使用造成不利。具體來說，常見的問題主要存在以下幾個方面：其一，材料類型選擇錯誤。根據所設計的壓力容器要求的強度和質地的不同，需要選擇不同類型的材料，如果不選擇相匹配的材料類型，在后續的工作中就會出現問題;其二，材料本身存在缺陷。在設計過程中，很可能由于選擇了自身帶有缺陷，品質低劣的材料導致壓力容器的強度和結構性無法得到保障，影響到后續的使用;其三，沒有考慮材料的經濟屬性。經濟屬性也是材料選擇過程中一項必要的考量因素，如果不對其進行充分的考慮，會直接對后續的生產制造工作造成影響。

2.3壓力容器設計過程中的熱處理問題

熱處理是指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在壓力容器的設計中，熱處理是一種必不可少的處理手段。熱處理對恢復材料性能有著無法取代的作用。鋼板冷成形受壓元件就是很好的例子，這種容器在很多情況下都需要進行熱處理，比如盛裝毒性為極度、高度危害介質的容器;有應力腐蝕性介質的容器等，冷成形的變形率有時會不符合指標的規定，這時進行熱處理來恢復材料性能是最有效的一種技術手段。而設計者們在設計的時候，只關注到了壓力容器的殼體、封頭等，很容易忽略這個細節，不得不說是設計中的一個大問題。

3壓力容器設計中常見問題的防范策略

3.1使用年限的解決對策

在壓力容器使用年限的估算上，壓力容器的設計人員必須要認真掌握有關壓力容器設計方面的所有技術規定與標準，加強對壓力容器使用年限的研究力度，注重每一個可能會對壓力容器使用年限產生影響的因素。運用先進的科學技術手段，對壓力容器的實際使用年限進行科學估算，避免在壓力容器設計過程中出現延長或縮短使用年限的問題。設計人員必須要做好壓力容器的觀察工作，明確掌握壓力容器實際受到的腐蝕情況，若壓力容器受到嚴重腐蝕就會大幅縮短壓力容器的使用年限。因此，壓力容器的設計人員必須要根據壓力容器的實際腐蝕速率對壓力容器的使用壽命進行合理估算。同時，結合壓力容器受到的外力情況，對壓力容器的諸多參數進行更加精確的估算。此外，還可模擬實際工作環境，使工作數據更加接近實際。在圖紙設計上必須設定統一的使用規則，考慮到壓力容器在實際工作過程中的復雜工作環境和可能出現的各種受力情況，務必做好壓力容器的消耗檢查工作，最大限度的保證壓力容器設計的科學性、合理性，確保壓力容器的運行安全。

3.2科學選用容器材料

在設計壓力容器時，第一點便是要選擇最為合適的材料，以提升材料應用價值。首先，應全面了解不同類型材料的特點及屬性，包括材料強度、韌性、受力特性、耐腐蝕性等，對其使用性能進行評估和比較，結合壓力容器設計及使用要求，從性能較好的材料中做出選擇。其次，還需要根據壓力容器結構特點及強度要求，從材料厚度方面進行考慮，既要避免因厚度不足造成強度較弱問題，又要杜絕因厚度較厚造成壓力容器重量過大問題。另外，應選用價格比較便宜的材料，以市場上常用材料為主，降低壓力容器設計制造成本，確保能夠順利完成批量生產。

3.3壓力容器設計過程中熱處理問題的對策

壓力容器設計過程中的熱處理問題是一個重要問題。壓力容器的設計中需要進行熱處理的地方要按照國家規定進行熱處理，絕不能為了省下一些成本，就忽略了熱處理的重要性，從而埋下了安全隱患。鋼材經過冷卻變形后，硬度和強度有所提升，但可塑性卻大大下降，若不進行相應的熱處理，會使鋼鐵內部的晶粒發生破碎。冷卻后的內部變化劇烈，硬化程度大大提高，對于安全性是個大大的挑戰。針對鋼板進行的熱處理是必不可少的，能夠有效增加鋼板的可塑性。

結語

科學合理的壓力容器設計，對壓力容器的安全性、穩定性有著至關重要的影響。因此，在壓力容器的設計上必須要選擇具有極強專業技術的工作人員對壓力容器設計方案進行反復考量，選用最為優質的材料，做好壓力容器設計結構的分析工作，全面考慮到壓力容器后期的維護與檢修工作。只有這樣，才能做好壓力容器的設計工作，使其在實際生產過程中得以穩定運行。

參考文獻：

[1]劉亞明.壓力容器設計過程中的常見問題及防范對策探究[J].科技風，2018，（19）：43.

[2]黃虹.簡析壓力容器設計的問題和對策[J].中國新技術新產品，2018，（16）：49.

[3]范翠平，曹九玲.壓力容器設計中的常見問題及防范策略[J].產業與科技論壇，2019，13（01）：61-62.

[4]方海毅.關于壓力容器設計過程中常見的問題分析[J].化學工程與裝備，2019，（10）：127-128+144.

[5]王利軒.壓力容器設計過程中的問題與優化方案[J].商品與質量，2019（41）：181.