不同用途壓力容器在設(shè)計(jì)過(guò)程中的技巧

司馬朋飛，仝先鋒

（洛陽(yáng)中廣石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

1 壓力容器發(fā)生事故的原因分析

在平常的使用過(guò)程中，壓力容器由于在設(shè)計(jì)安裝，盛放介質(zhì)種類，運(yùn)輸規(guī)劃中忽視了一些細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)又牽動(dòng)著整個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，是不容忽視的。沒(méi)有精密準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就會(huì)在設(shè)計(jì)上有紕漏，而制作壓力容器往往是按精密的設(shè)計(jì)圖紙來(lái)制造組裝，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一旦破壞，就會(huì)在運(yùn)行中超過(guò)所能承受力范圍發(fā)生不可預(yù)估的危險(xiǎn)，所以在制作壓力容器準(zhǔn)備階段一定要做好數(shù)據(jù)調(diào)查、程序布控，正式試運(yùn)行階段定期檢測(cè)排查安全隱患。當(dāng)然壓力容器除了這些客觀事故外，還有一些因周圍環(huán)境改變?cè)斐刹煌潭鹊钠茐?。主要有以下三種：疲勞破壞、韌性破壞（延性破壞）、壓力容器及管道的腐蝕。設(shè)計(jì)生產(chǎn)者在選用不同的材料進(jìn)行制造時(shí)，需要確定此壓力容器滿足的力學(xué)性能、耐腐蝕性、可加工性能和經(jīng)濟(jì)性的要求。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者還要對(duì)容器內(nèi)外部的受力情況再次重新分析，確定變薄后壓力容器的受力情況，當(dāng)加厚后壓力容器的各項(xiàng)性能都重新發(fā)生了變化，如果沒(méi)有再次檢驗(yàn)很容易出現(xiàn)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2 壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命問(wèn)題及對(duì)策

任何一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候都要考慮其使用壽命的問(wèn)題，特別是像壓力容器這種精密的工業(yè)設(shè)備，其使用壽命要求比一般產(chǎn)品要求更高。通常對(duì)于壓力容器這種產(chǎn)品通常采用預(yù)計(jì)年限的方式預(yù)估使用壽命，再在其基礎(chǔ)上考慮影響其壽命的因素，對(duì)材料和設(shè)計(jì)方式進(jìn)行優(yōu)化處理，對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)的處理。使用壽命低會(huì)增加成本的支出，所以在初步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)秉持擇優(yōu)的原則，壓力容器對(duì)材料的要求較高，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)能力允許的范圍內(nèi)，增加設(shè)備的安全性和應(yīng)力數(shù)值。制造者在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)充分考慮壓力容器的使用壽命和后期保養(yǎng)問(wèn)題的衡量。設(shè)計(jì)者在預(yù)算壓力容器的使用年限時(shí)往往依靠以往的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，而忽略了現(xiàn)實(shí)測(cè)量這一環(huán)節(jié)，造成材料、溫度和環(huán)境的不適應(yīng)性，再加上操作人員的不規(guī)范使用，至使壓力容器的使用年限直線降低。并且設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)生產(chǎn)壓力容器時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)圖紙上，明確標(biāo)記壓力容器的使用年限，和標(biāo)準(zhǔn)使用年限，避免造成新的不確定因素。

3 壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中熱處理問(wèn)題的對(duì)策

壓力容器最常見(jiàn)也最易出現(xiàn)的是熱處理問(wèn)題，在對(duì)于低合金或者碳鋼進(jìn)行熱處理工藝，當(dāng)然顯而易見(jiàn)的設(shè)計(jì)成無(wú)縫鋼管是對(duì)壓力容器安全性比較適合的選擇，低合金鋼卷制也可以符合設(shè)計(jì)的要求，如果生產(chǎn)者采用了后者的施工方法，忽略最為關(guān)鍵的熱處理的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上延展性不好的鋼板和脆性水平較高的鋼板，在熱處理之后的冷卻過(guò)程里，會(huì)發(fā)生較大幅度的變形，并且硬度水平也差于之前，這個(gè)問(wèn)題不光存在在普通鋼板上，在筒壁較厚的小直徑筒體卷材上也有體現(xiàn)。這會(huì)影響壓力容器的安全性問(wèn)題，從而出現(xiàn)裂痕，從根本的原因在于熱處理過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力的增大，對(duì)材料的延展性進(jìn)行了改變，降低了性能。極易危害，對(duì)人員和生產(chǎn)產(chǎn)生極大的影響。對(duì)于一些特殊用途的鋼板，在正常的熱處理后要加入退火的工藝，來(lái)提高鋼板的硬度和延展性。

根據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼板冷成型受壓器件要進(jìn)行熱處理恢復(fù)器件的性能，例如承裝毒性為高度和極度介質(zhì)的器件；（對(duì)碳鋼、低合金鋼）成形前厚度大于16mm者等，許多壓力容器的設(shè)計(jì)廠商和單位在外殼體設(shè)計(jì)時(shí)都能完成其條件但是在接管的時(shí)候，往往會(huì)忽略了這個(gè)問(wèn)題。

4 壓力容器技術(shù)進(jìn)展分析

隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新在壓力容器技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，在許多方面也有著不同的變化，在壓力容器應(yīng)力應(yīng)變的分析數(shù)據(jù)評(píng)定方面比以前更加的詳細(xì)。在壓力容器逐漸走向大型化的基礎(chǔ)上，對(duì)于壓力容器的耐久疲勞問(wèn)題需要予以材料技術(shù)上的關(guān)注。在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中謹(jǐn)遵設(shè)計(jì)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)詳細(xì)的數(shù)據(jù)模型的處理，能夠使壓力容器的應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上予以節(jié)約，從有效性上提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從基礎(chǔ)層面上保證了產(chǎn)品的安全性。另外制造壓力容器材料的不斷革新和新型材料的出現(xiàn)，例如一些高強(qiáng)度的低合金鋼的需求量不斷增大，對(duì)于壓力容器材料應(yīng)加大重視。壓力容器的設(shè)計(jì)方案在不斷提升，帶給生產(chǎn)施工者的是更高的要求準(zhǔn)則和技術(shù)，壓力容器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)不是分割獨(dú)立開(kāi)來(lái)的，而是互相反饋、互相影響，總的方針是滿足社會(huì)發(fā)展生產(chǎn)的需求，材料受力數(shù)據(jù)處理以后也會(huì)更加依賴計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合所述，在壓力容器設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)問(wèn)題，如壓力容器的使用壽命、最大耐壓值、材料的選擇、焊接接頭系數(shù)選用、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)等，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要多方面的去考慮，查找專業(yè)知識(shí)，這樣設(shè)計(jì)出的壓力容器在使用過(guò)程中才會(huì)安全可靠。在設(shè)計(jì)之時(shí)務(wù)必要全面的考慮到各個(gè)方面的專業(yè)知識(shí)，唯有這樣才能確保設(shè)計(jì)出來(lái)的壓力容器安全可靠的運(yùn)行。壓力容器制造的核心關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)者水平，好的設(shè)計(jì)者能夠?qū)εc壓力容器，從選材和整體質(zhì)量有著安全性的把控。另外對(duì)于后期的維護(hù)和再次升級(jí)也更能夠得心應(yīng)手