壓力容器設計及制造過程中降低應力集中的措施

陳玉珉

摘要：壓力容器在我國工業生產中較為常用，近年來其制造水平在科技進步和經濟發展的推動下取得了顯著進步，但是隨著新技術的發展和應用，我國現有的壓力容器設計制造體系逐漸暴露出自身的問題和不足。在壓力容器制造的過程中，應力集中問題一直是限制其進一步發展應用的重要因素。為了推動壓力容器的未來發展，在現有技術的基礎上，推動應力集中解決方法的應用越來越受到人們的關注。本文對此展開分析探討。

關鍵詞：壓力容器設計;制造過程;降低應力措施

進入21世紀以來，在經濟發展和科技進步的推動下，我國工業化水平明顯提高，工業產品出口額逐年攀升，這給工業企業帶來發展機遇和挑戰，面對當前激烈的市場競爭環境，為了能夠確保企業保持穩定發展態勢的同時，推動我國國際影響力有效提高，那么就必須對產品質量提出更高的要求。隨著我國石油以及化工行業的持續發展，壓力容器作為企業生產過程中關鍵的部分，如果企業還是不了解壓力容器設計環節的重要性，那么就會導致易燃易爆的壓力容器因為設計質量不達標，而造成嚴重的安全問題。對此，文章針對壓力容器設計存在的問題及解決措施進行分析，具有重要的現實意義。

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壓力容器設計的要求

通過實際調查發現，為了能夠做好壓力容器的設計工作，相關工作人員可以圍繞以下幾點要求進行。第一，在進行壓力容器設計過程當中，所有的工作人員必須嚴格按照行業設計規范，將具體的設計制度全面落實到檔案內容之中。第二，設計人員所設計出來的壓力容器，必須與企業實際生產標準相適應，只有控制好壓力容器的設計參數，才能在企業生產應用過程中，使得壓力容器的承壓性能顯著提升。第三，對于化工企業來說，其生產過程需要用到的材料大都具有一定的腐蝕性，再加上易燃易爆的特點，為了避免后期壓力容器使用過程中安全事故的出現，設計工作就必須圍繞壓力容器的安全性能展開。第四，不管是企業生產當中所應用的何種形式的設備，經過一段時間的使用，必然會出現不同程度的磨損，而相對壓力容器來說，因為生產過程所應用的腐蝕性的材料，一旦出現較為嚴重的腐蝕，當穿透壓力容器時，就會對容器的使用壽命造成威脅。對此，設計人員在實際設計環節當中，就必須充分考慮壓力容器使用壽命延長的重要性，希望能夠發揮壓力容器性能的同時，盡可能的提高企業的經濟效益。

3壓力容器制造降低應力集中的方法

3.1壓力容器的結構設計要點分析

壓力容器的結構設計是降低應力集中現象出現的最主要的方法。根據應力集中現象發生的特點，在進行壓力容器結構設計的過程中，首先應當根據壓力容器的實際應用需求，選擇合理的結構方案。一般情況下，壓力容器的結構設計應當首先采用回轉殼體和成型封頭。此類結構一般采用一體化制造方法，不容易出現缺口等漏洞，從而減少了發生應力集中現象的問題。在部分情況下，壓力容器需要進行多件結構的連接。為了避免在連接的過程中發生應力集中的現象，應當盡可能減少不同結構之間的剛度差。根據剛度差的影響因素分析，需要注意的主要包括結構的材料選用、曲率半徑、厚度等。在進行壓力容器設計的過程中，應當盡可能采用同一種材料進行結構制造，并盡可能保證連接部分的曲率半徑等等保持一致。

3.2壓力容器制造工藝的改進方法分析

除了對壓力容器的結構設計方案進行優化之外，還需要對其制造工藝進行必要的改進，以降低壓力集中現象的發生。目前，焊接仍然是壓力容器制造中不可或缺的一環，也是保證壓力容器制造質量的重要因素。在焊接的過程中，如果不能夠實現對余高等因素的控制，很容易導致壓力容器的結構不合理，進而發生應力集中的現象。因此，在進行壓力容器焊接的時候，需要根據現有的技術手段，嚴格控制余高等。在完成焊接工作后，需要根據相關規定對壓力容器的焊縫等進行打磨。同時，為了保證壓力容器的使用質量，應當盡可能避免采用點焊等焊接方式進行壓力容器的制造。

3.3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。

結語

在我國經濟穩定發展的歷程中，各大化工和設備制造企業是重要的推動力量。面對當前激烈的市場競爭環境，應該加強對壓力容器設計細化部分的重視，優化壓力容器的強度屬性，同時選擇高質量的材料嚴格按照行業標準展開設計工作，確保壓力容器具備較高的穩定性能。

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