壓力容器設計中的常見問題及防范策略淺述

張曉東

/身份證號：142421198707057215

壓力容器設計中的常見問題及防范策略淺述

張曉東

/身份證號：142421198707057215

近年來，壓力容器隨著社會的發(fā)展而在工業(yè)生產(chǎn)各行各業(yè)中普遍應用。由于壓力容器的特殊性，所以稍有不慎就會導致爆炸等危險性事故，從而威脅到人們的生命安全。因此國家相關部門及企業(yè)對壓力容器設計工作必須重視，從而使容器質(zhì)量及性能提高。同時在長期實踐過程中，必須要對壓力容器設計中存在的各種問題不斷總結(jié)，以使壓力容器的設計工作完善。

壓力容器；設計；常見問題；防范策略

引文

在投入使用之前要經(jīng)過設計、制造、安裝、檢測等過程，從而保證設備正常運行。其中對整個容器使用性能等各方面產(chǎn)生重要影響的就是壓力容器設計合理與否。因此壓力容器設計必須遵循原則與要求。由于各種主客觀限制性因素影響，其設計工作仍然有不少問題存在。

一、壓力容器

（一）壓力容器的概念

工業(yè)上的壓力容器，是指盛裝液體或者氣體的、并且需要承載一定壓力的密封容器，屬于特種設備。壓力容器在工業(yè)上的應用有著諸多種分類，根據(jù)不同的角度來看，大致可分為以下幾類：①按所承受壓力的不同分為低壓容器、中壓容器和高壓容器、超高壓容器；②根據(jù)盛裝介質(zhì)可分為非易燃容器、無毒容器；易燃容器或有毒容器、劇毒容器；③在不同工藝過程中的不同作用又分為反應容器、換熱容器、分離容器和貯運容器。反應容器應用于為介質(zhì)提供物理、化等反應；換熱容器應用于完成介質(zhì)的熱量交換；分離容器是將介質(zhì)的質(zhì)量進行交換，將氣體凈化，使固體、氣體、液體進行分離的容器；貯運容器用于盛裝液體或者氣體物料，幫助貯運介質(zhì)或者平衡、緩沖壓力的容器。

（二）壓力容器的設計要求和原則

壓力容器的設計大都是為了滿足不同用戶的需求，在了解壓力容器的使用環(huán)境、參數(shù)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等內(nèi)容后，就可以制定出最佳的設計標準，設計出讓客戶滿意的壓力容器，因此在設計壓力容器的過程中應該注意以下幾點設計要求和原則：（1）滿足工藝上的要求（2）確保容器的使用年限（3）確保容器的使用安全（4）確保容器有較強的靈活實用性。

二、壓力容器設計中的常見問題

一旦壓力容器發(fā)生安全隱患將會給企業(yè)和個人帶來多種危害，因此我們應該時刻提高警惕，確保壓力容器產(chǎn)品的質(zhì)量、維護壓力容器的日常運行和檢修，將企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)做到更加規(guī)范、科學、合理。在設計壓力系統(tǒng)的過程中常見的幾類問題如下所示：

（一）壓力容器的設計使用年限問題

壓力容器在使用的過程中有著一定的使用年限，一旦超過容器的使用年限，產(chǎn)品整體或者局部就會發(fā)生老化的問題，對于高安全要求的產(chǎn)品來說，一旦超過了使用年限而沒有更換產(chǎn)品，很容易發(fā)生安全隱患。我國在發(fā)布的《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中提到了更換超過年限產(chǎn)品的規(guī)定，但是在實際的使用操作中，企業(yè)人員往往是看到了產(chǎn)品的年限，但還是沒有進行更換，這就使得壓力容器的安全性降低。壓力容器的使用年限大都是在理想的情況下限定的，但在企業(yè)的實際生產(chǎn)中壓力容器容易受到溫度、介質(zhì)等的影響，使用年限并沒有達到理想情況下的使用時間。

（二）壓力容器材料代用后的設計更改問題

產(chǎn)品的性能受到材質(zhì)的限制，材質(zhì)不同產(chǎn)品的屬性也就不同，壓力容器同樣也適用于這個道理。壓力容器在設計的過程中選取材料要受到多種因素的制約，譬如運行的環(huán)境、客戶的需求、使用人員的不同、外觀等諸多方面。壓力容器應用的環(huán)境十分的極端，需要耐腐蝕、抗壓力等多種功能，因此在設計的過程中要對材料進行嚴格的篩選。實際的設計中如果客戶要求降低容器材料的厚度，那么設計人員就要對變薄的壓力容器進行測試，相反情況下，如果客戶要求增加容器的厚度，設計人員還要進行一系列的測試，來滿足用戶的不同需求。

（三）壓力容器設計過程中的熱處理問題

在設計壓力容器的過程中，鋼板冷成型的受壓元件要進行熱處理操作，使用熱處理工藝可以恢復材料的原本性能，但是在實際的操作中多數(shù)情況下設計人員往往要對壓力容器的殼體和封頭進行熱處理，忽略了對接管的熱處理操作，很容易造成材料變形，不符合規(guī)定的情況。

（四）關于壓力容器設計中分氣缸和儲氣罐的設計問題

在壓力容器的分氣缸設計中，其出氣口和進氣口之間的有效距離經(jīng)常容易被忽視。而在設計的過程中，根據(jù)相應的具體工藝參數(shù)使出氣口和進氣口的距離得以準確定位是非常重要的環(huán)節(jié)，另外控制好分氣缸的開口和環(huán)焊縫之間的距離也有著重要作用，能夠減小局部應力的影響以更好地保證分氣缸的正常運作。儲氣罐作為壓力容器中的重要組成部分，對其材料的設計也是極其重要的，不能盲目追求抗壓能力，在設計時盡量將罐體長度和直徑的比值控制在設計的要求內(nèi)。

三、壓力容器設計中問題的防范策略

為了控制上述設計壓力容器中的常見問題，確保企業(yè)的運營安全，需要對以下幾方面進行改善：

（一）關于壓力容器的使用年限的防范策略

首先要做的就是要求設計人員對壓力容器的使用年限進行充分的分析，從源頭上降低發(fā)生安全隱患的概率；其次要做的就是根據(jù)壓力容器的組成材料，測算壓力容器的內(nèi)外部壓力、耐腐蝕能力等內(nèi)容，合理計算壓力容器的使用年限；然后進行虛擬模擬，測量最惡劣的環(huán)境下壓力容器的使用期限；最后要做的是在圖紙上標注可能出現(xiàn)操作不當?shù)牡胤讲⒂枰跃尽?/p>

（二）關于壓力容器設計材料變更的防范策略

選擇組成壓力容器的材料時，對材料的屬性要進行充分的測試，一旦出現(xiàn)客戶要求變薄容器材料時，可以不用經(jīng)過長時間的測試，這就要求設計人員要做到充分的實驗，明確容器能夠承載多大的受力情況以及材料的最大減薄程度；假如用戶要求加厚材料，設計人員要實驗出滿足壓力容器的拉應力，避免出現(xiàn)干裂等情況?？傊谠O計壓力容器的過程中，設計人員要對自己所做的每一步都要高度重視，采取合理的措施解決可能遇到或者已經(jīng)遇到的問題。

（三）關于壓力容器設計中的熱處理問題的防范策略

企業(yè)在生產(chǎn)壓力容器的過程中，為了節(jié)約成本獲取利潤，常常會使用直徑φ377mm×20mm碳鋼或者低合金鋼進行接管，盡管看似能夠達到理論要求，但是卻沒有注重熱處理的工藝操作。碳鋼或者合金鋼板經(jīng)過冷卻后就能卷制成型，在沒有經(jīng)過熱處理的操作后，鋼鐵內(nèi)部的微小晶粒很容易出現(xiàn)歪扭、破碎、裂紋的情況，可塑性也會下降。因此對于厚度很大的鋼板在冷卻加工后還要進行結(jié)晶退火的熱處理操作工藝，更加科學合理的提升鋼板的強度、硬度和可塑性，更好的確保壓力容器的使用安全性。

（四）關于壓力容器設計中分氣缸和儲氣罐的設計問題

對于壓力容器設計中分氣缸的設計問題，主要應該控制好出氣口和進氣口之間的距離，在設計過程中應當根據(jù)容器的實際用途進行準確計算確定其距離。對于儲氣罐的設計也要把握好材料和尺寸，罐體的長度和直徑的比值必須設定在合理的范圍之內(nèi)，才能確保整體容器的使用性能。

四、結(jié)束語

經(jīng)濟迅猛發(fā)展的過程中，壓力容器已經(jīng)成為工業(yè)領域中的中流砥柱，占據(jù)著不可撼動的地位，被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。這就給設計人員提出了更加嚴格的要求，設計人員要時刻謹記“安全第一，預防為主”的設計原則，全面科學的考慮壓力容器的安全性，將問題從源頭上預防、解決，為人們的安全和國家的財產(chǎn)安全保駕護航。

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