壓力容器設(shè)計(jì)中的常見問題及防范策略

陶配龍

【摘要】對(duì)于壓力容器來講，設(shè)計(jì)水平的高低，在很大程度上決定了其使用的可靠性和安全性。就當(dāng)前壓力容器實(shí)際設(shè)計(jì)情況來看，其中存在較多的問題有待解決，不利于其基本功能和應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮，存在較高的危險(xiǎn)性。為提高壓力容器設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量，就需要針對(duì)設(shè)計(jì)中的常見問題采取必要的防范措施。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；設(shè)計(jì)；常見問題；防范策略

壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中一種不可或缺的重要設(shè)備，主要功能是在一定壓力條件下，存儲(chǔ)液體或者氣體，壓力容器質(zhì)量及性能的良好性，會(huì)直接影響了工業(yè)生產(chǎn)的順利、安全進(jìn)行。所以，必須從設(shè)計(jì)階段入手，加強(qiáng)對(duì)壓力容器質(zhì)量和性能的控制。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中所用到的壓力容器類型多種多樣，不同種類壓力容器的特性也存在明顯差異，對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求也是不一樣的。

一、壓力容器

（一）壓力容器的概念

壓力容器是一種特種設(shè)備，通常應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中，是放置氣體或者液體、需要承載一定壓力的密封容器。工業(yè)上的壓力容器有著復(fù)雜的分類，可以按照承受壓力、盛放介質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域等不同方面進(jìn)行劃分。

（二）壓力容器的設(shè)計(jì)要求和原則

壓力容器的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出讓客戶滿意的壓力容器，因此在設(shè)計(jì)壓力容器的過程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)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(qiáng)的靈活實(shí)用性。

二、壓力容器設(shè)計(jì)中的常見問題

（一）壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限問題

壓力容器在使用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(huì)發(fā)生老化的問題，對(duì)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(shù)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(shí)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(jìn)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(shí)際生產(chǎn)中壓力容器容易受到溫度、介質(zhì)等影響，使用年限并沒有達(dá)到理想情況下的使用時(shí)間。

（二）壓力容器材料代用后的設(shè)計(jì)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(gè)道理。壓力容器在設(shè)計(jì)的過程中選取材料要受到多種因素的制約，譬如運(yùn)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(yīng)用的環(huán)境十分極端，需要耐腐蝕、抗壓力等多種功能，因此在設(shè)計(jì)的過程中要對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格篩選。實(shí)際的設(shè)計(jì)中如果客戶要求降低容器材料的厚度，那么設(shè)計(jì)人員就要對(duì)變薄的壓力容器進(jìn)行測試；相反情況下，如果客戶要求增加容器的厚度，設(shè)計(jì)人員還要進(jìn)行一系列測試，滿足用戶的不同需求。

（三）壓力容器設(shè)計(jì)過程中的熱處理問題

在設(shè)計(jì)壓力容器的過程中，鋼板冷成型的受壓元件要進(jìn)行熱處理操作，使用熱處理工藝可以恢復(fù)材料的原本性能，但是在實(shí)際操作中多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)人員往往要對(duì)壓力容器的殼體和封頭進(jìn)行熱處理，忽略了對(duì)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。

三、壓力容器設(shè)計(jì)中常見問題的防范策略

（一）壓力容器使用年限的防范策略

首先要做的就是要求設(shè)計(jì)人員對(duì)壓力容器的使用年限進(jìn)行充分分析，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(jì)算壓力容器的使用年限；然后進(jìn)行虛擬模擬，測量最惡劣的環(huán)境下壓力容器的使用期限。

（二）壓力容器設(shè)計(jì)材料變更的防范策略

選擇組成壓力容器的材料時(shí)，對(duì)材料的屬性要進(jìn)行充分的測試，一旦出現(xiàn)客戶要求變薄容器材料時(shí)，可以不用經(jīng)過長時(shí)間測試，這就要求設(shè)計(jì)人員要做到充分的實(shí)驗(yàn)，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(shè)計(jì)人員要實(shí)驗(yàn)出滿足壓力容器的拉應(yīng)力，避免出現(xiàn)干裂等情況。總之，在設(shè)計(jì)壓力容器的過程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)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）壓力容器設(shè)計(jì)中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(huì)使用直徑φ377mm×20mm 碳鋼或者低合金鋼進(jìn)行接管。盡管看似能夠達(dá)到理論要求，但是沒有注重?zé)崽幚淼墓に嚥僮?。碳鋼或者合金鋼板?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(huì)下降。因此對(duì)于厚度很大的鋼板在冷卻加工后還要進(jìn)行結(jié)晶退火的熱處理操作工藝，更加科學(xué)合理地提升鋼板的強(qiáng)度、硬度和可塑性，更好地確保壓力容器的使用安全性。

四、結(jié)語

做好壓力容器設(shè)計(jì)工作，是提高壓力容器制造質(zhì)量和使用性能的必要措施，必須提高重視力度，從各個(gè)方面加強(qiáng)控制，提高設(shè)計(jì)水平。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)明確壓力容器基本設(shè)計(jì)原則，并做到嚴(yán)格遵循，然后通過科學(xué)選用容器材料，確保使用壽命達(dá)標(biāo)，準(zhǔn)確計(jì)算法蘭數(shù)值，規(guī)范熱處理設(shè)計(jì)等對(duì)策，改善并解決壓力容器設(shè)計(jì)中的常見問題，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，杜絕質(zhì)量缺陷問題的出現(xiàn)，進(jìn)而確保壓力容器使用的安全性及可靠性，充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，更好地服務(wù)于、工業(yè)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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