壓力容器設計制造常見缺陷及應對措施

周 明

（河南惠潤化工科技股份有限公司，河南平頂山 467000）

0 引言

目前我國的經濟處在快速發展階段，各個行業也逐漸步入正軌，所使用的壓力容器數量逐年上升，同時企業對壓力容器的質量和使用效果要求也越來越高。由于多數壓力容器被用于儲存有高度污染性、毒性、腐蝕性以及易燃、易爆的介質，并且其在生產過程中很容易受到外界環境及內部因素的影響，生產企業不僅要優化改進壓力容器的制造工藝，還要充分考慮單位需求提高其使用價值、延長其使用壽命。

1 壓力容器的特點

1.1 設計和制造過程需要極高的專業水平

在設計壓力容器時，需要運用到開發軟件中的各個部件來測試，因此，設計人員自身必須要具備專業的技能和豐富的工作經驗，同時還要熟練掌握先進的計算機軟件，只有這樣才能保證所設計出來的壓力容器具有很高的安全性，減少外界因素對其的影響。

1.2 生產過程中對安全性能要求高

壓力容器在工作時，其工作環境具備高溫、高壓、真空以及腐蝕的特點，部分壓力容器的材料存在著劇毒以及易燃易爆等危險因素，因此，不管是設計、制造還是使用，都要嚴格保證生產工序的專業化、標準化以及規范化，提高壓力容器的安全性能，給工作人員的安全提供保障。在生產時企業必須要將安全問題放在第一位，工作人員一定要嚴格遵守生產的規范和標準，生產出更多高質量的壓力容器，提高安全性能。在壓力容器制造過程中，不同階段要采取不同的制造標準，滿足不同時期的使用要求，提高容器的使用效果。目前制造企業開始逐漸引進新的技術和方法，改進生產的規范和標準。

1.3 產品結構參數多樣性

壓力容器是一種較為常用的工業機械設備，尤其是石化企業，需要使用它來存儲石油產品，制藥、飲食等行業中也會應用到。由于每個行業、每個企業自身對壓力容器的應用均有其差異性，因此在實際應用時需根據其實際應用環境來進行設計制造和安裝，這也體現出壓力容器結構參數的多樣性特點。在某一企業對壓力容器有特殊需求時，生產制造企業便應根據其實際情況有針對性地設計、制造、安裝壓力容器。

1.4 產品結構復雜以及其他事項

在過去，壓力容器的生產相對較為低效，且整體性能不佳，這與其市場定位、加工工藝、材料選擇等多方面因素均有關聯，由此可見壓力容器的產品結構具有復雜性特點。壓力容器的工作環境較為惡劣，使用時容器需要承受極大的壓力，必須要有良好的整體性能，隨著當下工業、制造業的發展，應當從產品結構復雜性特點和質量控制方面來進行考慮，加強對壓力容器材料、加工工藝等多方面的細節性管控。

2 壓力容器設計制造中存在的缺陷

2.1 原材料性能指標不達標

壓力容器作為一種高性能器件設備，合理的材料是保障其性能的重要指標。在生產制造前，應當根據實際情況來選擇合適的材料，以達到最佳的性能要求，保障壓力容器的生產施工。從實際分析來看，材料使用不合理已經成為壓力容器生產施工中的主要問題之一。根據調查，由于材料選購部門工作人員的疏忽，未嚴格根據材料標準篩選材料，而用于壓力容器制造的材料類型較多，如果有其中一種不符合標準便有可能會影響壓力容器的整體性能。目前有許多因壓力容器內某種材料性能不過關而導致爆炸或其他安全事故。此外，不合理的材料不僅會給企業造成損失，還極有可能會危及相關工作人員的生命安全。

2.2 焊接工藝不能保障容器整體性能

焊接工藝是保障壓力容器整體性能的重要過程。無論是哪一種工業用容器，幾乎均需應用到焊接工藝，而且當前焊接工藝已經引入了許多的新技術、得到了較大的發展。盡管石化行業的壓力容器需要根據實際情況的不同來選擇不同的焊接工藝，但均對焊接工藝有著極高的要求。壓力容器需要在高溫、高壓的狀態下工作，其中的壓力大致可分為縱向和橫向，無論是哪一種方向的壓力，均會對壓力容器產生沖擊，而此時良好的焊接工藝能夠真正地將多種材料連接成一個整體，使壓力容器擁有極佳的性能。但在實際焊接工作中，存在縱向、橫向焊接工藝選擇不合理等問題，甚至存在一定的盲目性，導致壓力容器的焊接工藝不佳。

2.3 加工過程不合格

壓力容器的設計制造對工藝有著極高的要求，過程復雜且需要做許多復雜性工作，因此要從實際出發，做好加工處理，保障整體加工過程的合理性。以前，壓力容器加工過程無嚴格的質量管控體系，在實際加工時極有可能會出現質量管理不佳的問題，并誘發一些問題，如測量儀器精準度不佳、工作人員操作規范性不足等。雖然預先會制定相應的加工方案及施工規劃，但能夠真正從綜合、全面的角度考慮問題，又如過于注重壓力容器、未兼顧在地形操作環節等，許多細節性問題極有可能會嚴重影響壓力容器的性能。

3 壓力容器制造缺陷的應對措施

3.1 準確計算法蘭數值

作為壓力容器設計核心內容，法蘭設計效果將直接影響壓力容器整體設計質量。加強對法蘭設計管控，可以有效提升壓力容器設計質量。在國際上，廣泛應用的壓力容器法蘭設計方式屬于Waters法。通常情況下，法蘭應力由3個部分構成，分別是法蘭力矩應力、由壓力直接作用于法蘭本體造成的環向應力、由組成法蘭各個環節在壓力影響下形成的應力，因此需要科學核算壓力容器法蘭設計，從結構、受力情況等方向綜合思考，結合壓力容器設計和制造要求，獲取精準的設計參數，從而提升壓力容器設計制造質量。

3.2 選擇標準化的制造材料

目前，石化企業正處于可持續發展過程中，對我國社會的現代化起到推動作用。壓力容器作為其生產的重要設備，對其生產有重大影響。通過以上分析來看，壓力容器在材料方面有較大的局限性，導致其無法有效應用于實際生產作業。

良好的材料對提升壓力容器質量至關重要，但是曾經由于材料選擇的問題，導致壓力容器無法滿足石化企業的實際應用需求。因此，相關采購部門應從實際出發，深入貫徹落實各種規范化標準來選購材料，而且在選購過程中還要對材料性能進行檢驗，再綜合篩選質量最佳、價格最便宜的材料，來滿足壓力容器生產的基礎條件。

3.3 合理布置焊接工藝

在實際應用過程中壓力容器需要承受極大的壓力，因此不僅要有極佳的材料性能，還需要通過焊接施工使所有零部件連接成一個整體。在實際工作中，必須要保證焊接工藝，使壓力容器達到石化生產作業的標準。根據調查分析，未達到應用焊接標準的壓力容器在使用時極易出現輕微裂紋，進而形成安全隱患。因此，要從實際出發，從縱向、橫向角度來進行焊接，而且焊接過程中應當重視嚴格做好焊接質量控制，避免操作不規范、焊縫重疊等情況。同時應嚴格按照國家規定的焊接材料和焊接模型來進行焊接設計工作，而且焊接位置、粘結程度等指標均應在焊接圖中體現。

相比焊條電弧焊等普通焊技術，激光復合焊接技術有極高的穩定性，在焊接過程中不會出現材料飛濺的情況，接頭性能較好。它的熱源能量高度集中，焊接時熱影響區小、工件形變小，焊接效率也大大提高，并且焊縫成型非常美觀，大大提升了壓力容器的焊接質量。另外，這一技術的性能穩定，易操作，不易返工，確保了壓力容器的整體安全，但對工件組對精度要求極高，而且激光焊設備昂貴，這些因素大大限制了其廣泛推廣。

3.4 加工過程中的影響因素分析

在提升與壓力容器設計制造安裝等過程的質量時，除需要注重材料、焊接工藝外，還必須要加強對加工過程的管控。壓力容器的加工過程中較為復雜、多變，雖然事先已經做好了相應的規劃工作，但依然可能會因一些不確定性因素對整體過程產生消極影響，進而會導致壓力容器的整體質量未能達到標準。因此，工作人員首先要注重細節性環節，管理部門也要定期組織員工深入學習相關理論性知識，使加工過程的每一個細節均能夠被照顧到；其次應當嚴格計算回彈量，確保回彈量的合理性，不影響壓力容器的形狀；最后，加工過程中要重視壓力容器的物理特性，應在熱加工、冷加工后做好相應的管控工作，確保加工過程的順利、合理實施。

4 結束語

隨著社會及工業的發展，壓力容器在人們生活中應用得更為廣泛。因此，在壓力容器生產過程當中，應嚴格控制過程質量，消除安全隱患，這不僅直接決定著壓力容器的使用壽命及運行安全，還會影響到使用單位的整體經濟效益指標。本文首先分析了壓力容器的特點，指出了其生產制造過程中存在的缺陷問題，并從材料、焊接工藝、加工過程3個方面針對性地提出解決策略，以促進壓力容器性能的提升。