壓力容器設計中容易忽視的問題

摘 要：壓力容器是人們生產生活以及科學研究工作開展中普遍應用的重要設備，主要負責盛裝氣體或液體，除了貯運功能，也可作為反應、換熱和分離容器，當前隨著實際應用需求增加，壓力容器的種類和功能也逐漸增多，并發揮著越來越重要的作用。但在實際應用中，受到工作環境的主要影響，運行中危險性非常大，因此，對于設備質量和安全性能保障方面要求通常非常高，在容易設計過程中必須滿足相關標準規程要求，還要滿足實際應用需求，從而更有效的為實際應用提供可靠保障。本文主要研究在壓力容器設計中比較容易忽視的問題，通過詳細介紹分析，以期能為實際工作開展提供有效的建議。

關鍵詞：壓力容器;設計;問題

引言

在現代化社會發展中，壓力容器在很多領域中都得到廣泛應用，并對相應領域具體發展產生了非常大的推動作用，特別是在工業化建設中的化工領域，滿足了各種嚴苛條件下的應用需求。壓力容器得以實現在不同領域中的可靠應用，與壓力容器的高標準設計存在非常大的關系，通過設計水平和各環節設計要點關注度的加強，可以最大限度的減少后續問題發生率，進而避免事故的發生或對生產質量造成不利影響。但在實際設計工作開展中，受到多方面因素的影響常會出現一些容易忽視的問題，最終導致安全隱患的遺留，降低壓力容器的使用性能和安全可靠性，因此，必須加強設計工作開展的重視程度。

1 壓力容器的設計要求概述

在對壓力容器進行設計分析前，必須掌握設計方面的基本要求，從而更有效的保障實際設計滿足各方面的基本要求和應用需求。其一，在設計過程中必須要滿足支撐工藝生產順利完成的要求，因為不同領域的工藝生產過程通常存在著一定的差異性，所以在設計過程中設計人員必須對壓力容器應用的整個工藝過程進行全面了解，還要掌握運行過程中的條件需求，從而更有效的設計出規格標準滿足實際工藝生產過程的壓力容器;其二，保障安全可靠的運行，壓力容器實際應用過程中，特別是在化工生產領域，很多原材料本身或在經過化學反應下都具備易燃易爆炸特性和腐蝕特性，還具有很大的毒害性，很容易自主發生爆炸及火災事故，也會在外部影響下發生事故，會產生非常大的危害影響，因此，設計過程中必須確保壓力容器本身的安全性能，還要保障其處于安全穩定化的運行條件，應重點加強固定設計和防護設計，進而避免外界因素的干擾影響;其三，壓力容器屬于一種易耗設備，在長期運行中很容易在不斷腐蝕中質量保障效果降低，增加安全隱患風險，為減小風險發生概率，應做到在設計過程中進行壓力容器材料的合理選擇，并做好性能測試，還要經過科學的計算對結構進行合理設計，最終確保在可靠的焊接下，使得在規定的壽命周期內能夠保障結構的牢固性，還要確保各方面性能能夠得到有效保障;其四，在上述要求滿足下，還要實現設計的經濟性，要避免降低質量性能方面的要求，可從結構上進行簡單優化設計，最好是避免使用過于貴重的材料，應通過設計檢查工作的加強減少隱患遺留，進而實現維修成本的節約，在經濟性的滿足上要盡量確保壓力容器的綜合性價比。

2 壓力容器設計中容易忽視的問題探討

2.1 設計使用壽命保障問題

在壓力容器實際應用過程中，很容易出現非正常的運行狀況，在這種情況下操作參數也將會發生不確定變化，因此，在設計環節對于容器預期設計壽命保障方面，臨界參數通常難以精準確定，進而使得在容器運行時間超過正常的設計壽命后，將很容易降低實際使用壽命，但目前在設計參數檢驗方面仍有待進一步研究，所以設計壽命仍難以得到有效保障。目前主要采取的措施是通過材料選用、力學性能測試、腐蝕數據測試和結構設計等方面進行設計因素的控制，需要壓縮容器設計人員在圖紙體上標明設計壽命和基本參數，但是要注意的是設計壽命與使用壽命并不等同，使用壽命還要受到后續操作、條件控制、管理和維護等多方面因素影響，總的來說，想要更好的提高設計壽命，設計人員多積累經驗，提升自身技術水平，并確保設計中的認真態度。

2.2 壓力試驗免除問題

壓力試驗是設計考慮中不容忽視的環節，其中壓力試驗是否免除，以及在免除后可以采取的安全運行措施，這些都需要設計人員重點考慮，要思考問題的嚴重性。根據研究和以往經驗可知，一般需要現場進行焊接操作的大型壓力容器等做不了壓力試驗的情況下，壓力試驗可以免除，這些情況下的壓力免除是因為開展試驗的條件不足，很難允許順利進行壓力試驗，對于專業的制造廠來說，不能以此為依據確定壓力試驗免除，要根據實際情況進行判斷，在條件允許的情況下最好開展壓力試驗。壓力試驗也稱耐壓試驗，是設計制造過程中檢驗設計參數是否達標的重要環節，在檢驗過程中發現問題，及時采取補救措施提升容器的質量和安全性能，所采取的措施主要從材料要求、結構設計要求、無損檢測級別、容器本身超壓泄放能力等方面進行提高。為避免壓力試驗免除造成的安全隱患遺留，最好在充分考慮下在確定是否免除，最好不要輕易提出，如果壓力試驗免除，則要及時采取相關措施，對壓力容器進行加固設計補救，在設計圖紙上要標明制造方面的特殊要求和推薦使用建議。

2.3 壓力容器的溫度界限問題

一般情況下，壓力容器雖然很容易應對內部及外部高溫環境，設計中也比較容易在高溫界限上進行確定，但低溫運行環境還是非常容易對壓力容器造成不利影響，即在寒冷地區露天運行或者在無采暖條件的廠房內時，則需要設計人員重點對這方面的問題進行考慮。在這種情況下，設計溫度的確定要根據實際運行情況進行考慮，當作為壓縮氣體的儲存容器時，并且在無保溫措施條件下，設計時在經過資料收集和計算后，最低溫度界限可取比當地最低環境溫度低3℃;當作為液體儲存容器時，液體超過容積的四分之一以上且無保溫措施下，最低溫度界限可直接取當地的最低環境溫度;如果是在有保溫措施下，或者容器中的物料處于隨時流動的狀態，設計過程中最低溫度界限則要多方面考慮，一般要考慮容器本身的容積、散熱情況以及物料的溫度流量，最終判斷其壁溫，在綜合計算以及參考以往經驗下確定最低溫度界限。在溫度界限確定后，即可有針對性的確定材料的低溫力學性能、厚度、應力狀態以及熱處理狀態，并為制造和檢驗環節指明基本要求。

3 結束語

總之，壓力容器是社會發展各個領域中非常重要的設備，但在使用和設計要求方面也要非常高，需要從多方面出發考慮后進行嚴格控制。在壓力容器易設計工作開展中，除了充分考慮設計基本要求以及上述提到的幾方面問題，在實際工作開展中還應從更多方面進行考慮，最大允許工作壓力、焊接接頭系數選用、材料代用、設計超出標準規定范圍、新材料應用、法蘭選擇、分氣缸和儲氣罐設計等，這些方面都非常容易產生問題，需要在相關因素充分考慮下，并在嚴格遵循相關設計規范以及質量標準，以及科學精準計算下，進行合理設計，以更有效的滿足長久安全運行需求。

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作者簡介：

張靜（1993，09-），男 漢族，籍貫：陜西渭南，畢業于延安大學，過程裝備與控制工程，研究方向：壓力容器設計工作。