壓力容器設(shè)計(jì)過程中常見問題處理

朱海軍

摘要：壓力容器作為石油行業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，對(duì)石油行業(yè)未來發(fā)展具有重要作用。但是，現(xiàn)階段，壓力容器的設(shè)計(jì)階段存在諸多問題，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全性能和可靠性能，這就要求設(shè)計(jì)工作人員要在設(shè)計(jì)工作中，注意這些設(shè)計(jì)問題，采取有效的應(yīng)對(duì)措施，有效的延長(zhǎng)壓力容器的使用年限。

關(guān)鍵詞：壓力容器;設(shè)計(jì)工作;常見問題;問題處理

壓力容器是我國工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中常用的基礎(chǔ)性設(shè)備，并且，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新完善的大背景下，我國工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域在發(fā)展過程中已經(jīng)取得來顯著的成績(jī)，尤其是壓力容器等基礎(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)水平的不斷改進(jìn)和突破。

一、 壓力容器設(shè)計(jì)工作中的常見問題

（一） 熱處理問題

針對(duì)低合金的鋼材料和碳鋼材料，需要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，其中，低合金鋼材料和低合金碳鋼材料，要在成型之后進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，有效的恢復(fù)材料的整體性能，并且，低合金鋼材料和低合金碳鋼材料要保證在成型之后的減薄量大于 10%，或者在成型之前的厚度大于 16 mm，這時(shí)候需要進(jìn)行熱處理操作，而且，要明確標(biāo)準(zhǔn)清晰具有應(yīng)力腐蝕以及裝有毒性介質(zhì)的容器，需要進(jìn)行熱處理操作。但是，在壓力容器的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)工作人員對(duì)壓力容器的外部殼體設(shè)計(jì)工作沒有足夠的重視，或者沒有按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及對(duì)已經(jīng)成型的壓力容器沒有進(jìn)行二次熱處理加工操作，嚴(yán)重影響著容器設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量和使用年限。

（二） 使用年限問題

現(xiàn)階段，在壓力容器的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)工作人員以及工業(yè)企業(yè)單位對(duì)壓力容器使用壽命的重視程度在不斷提高，基于此，設(shè)計(jì)工作人員要積極采取設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)措施，有效的規(guī)避因延長(zhǎng)容器設(shè)備的使用壽命，而導(dǎo)致容器設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量安全問題。但是，現(xiàn)階段，我國在壓力容器的設(shè)計(jì)工作中，明確標(biāo)注壓力容器使用年限的較少，這就會(huì)使得設(shè)計(jì)工作人員對(duì)容器設(shè)備的設(shè)計(jì)工作無法提高足夠的重視，以及對(duì)無法全面的考慮到設(shè)計(jì)工作中存在的影響因素。除此之外，雖然，部分使用單位了解設(shè)計(jì)使用年限，但是，為了降低經(jīng)濟(jì)成本的投入等，會(huì)故意延長(zhǎng)壓力容器的實(shí)際使用換線，導(dǎo)致在使用過程中，存在嚴(yán)重的安全問題。

（三） 材料質(zhì)量問題

通常情況下，設(shè)計(jì)使用材料影響壓力容器設(shè)備的工作性能，因此，設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)工作時(shí)，要注重設(shè)計(jì)使用材料的選擇。而且，在壓力容器的設(shè)計(jì)工作中，要根據(jù)客戶的實(shí)際要求、生產(chǎn)工藝、使用工況等諸多因素，來選擇合適的設(shè)計(jì)材料?；诖?，充分表明了設(shè)計(jì)施工材料是隨著影響因素的變化而發(fā)生變化，這就會(huì)增加設(shè)計(jì)使用材料的選擇難度。同時(shí)，在設(shè)計(jì)工作中，如果，設(shè)計(jì)使用材料厚度增加，設(shè)計(jì)工作人員未進(jìn)行全面的分析，認(rèn)為設(shè)計(jì)使用材料的實(shí)際承壓能力也會(huì)增加，那么，這就會(huì)導(dǎo)致壓力容器外部殼體的實(shí)際受力由平面應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)變，從而導(dǎo)致容器設(shè)備出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

二、 壓力容器設(shè)計(jì)工作中的問題處理

（一） 熱處理問題的處理

在壓力容器的設(shè)計(jì)工作中，針對(duì)20mm厚度、400mm直徑的低合金鋼材料和低合金碳鋼材料的對(duì)接管，要將其設(shè)計(jì)成無縫鋼管。從實(shí)際的理論層面來看，雖然，低合金鋼材料的卷制，能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但是，未進(jìn)行熱處理操作，會(huì)使壓力容器的實(shí)際性能受到影響，從而使接管工作中存在諸多問題，如鋼板冷卷出現(xiàn)歪扭現(xiàn)象、鋼板冷卷出現(xiàn)破碎問題等。同時(shí)，鋼板在冷卻變形之后，相應(yīng)的強(qiáng)度和硬度都得到了明顯提高，但是，其實(shí)際的可塑性卻嚴(yán)重降低，為壓力容器的設(shè)計(jì)制造帶來了不便。因此，可以采用再結(jié)晶退火的處理方式進(jìn)行處理，在降低硬度和強(qiáng)度的同時(shí)，提高其可塑性，有利于其力學(xué)性能的優(yōu)化。

（二） 使用年限問題的處理

設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)工作時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，充分在設(shè)計(jì)工作中考慮壓力容器的使用年限。首先，要充分考慮設(shè)計(jì)工作的影響因素，如壓力容器的使用工況、壓力容器的設(shè)計(jì)材料、壓力容器的耐腐蝕力等諸多內(nèi)容;其次，要充分考慮設(shè)計(jì)使用材料的耐腐蝕性，以壓力容器內(nèi)部和外部的壓力差、容器設(shè)備的腐蝕速度等為設(shè)計(jì)依據(jù)，來仔細(xì)計(jì)算容器設(shè)備的實(shí)際耐腐蝕力，確定容器設(shè)備的設(shè)計(jì)使用年限，并將相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)明。除此之外，針對(duì)壓力容器的使用單位，要對(duì)已經(jīng)超過使用年限的容器設(shè)備進(jìn)行全面檢查，有效降低安全事故的發(fā)生幾率。

（三） 設(shè)計(jì)使用材料問題的處理

通常情況下，壓力容器的設(shè)計(jì)使用材料是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)替換的，將薄的設(shè)計(jì)使用材料更換為厚的設(shè)計(jì)使用材料，而在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)材料的變化，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的連接結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，尤其是容器設(shè)備的殼體設(shè)計(jì)、加厚封頭之間的有效連接等，必要時(shí)可以進(jìn)行削邊處理。與此同時(shí)，管板和筒體的實(shí)際連接結(jié)構(gòu)也存在相應(yīng)的設(shè)計(jì)問題，在增加設(shè)計(jì)使用材料厚度的情況下，會(huì)導(dǎo)致壓力容器的焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如容器殼體與相應(yīng)接管之間的焊接V型縫，轉(zhuǎn)變?yōu)楹附覺型縫，這樣能夠有效的降低焊接縫的實(shí)際填充量，減少焊接應(yīng)力的發(fā)生，以及減少結(jié)構(gòu)變形問題的出現(xiàn)。

三、結(jié)束語

綜上所述，在壓力容器的實(shí)際運(yùn)行過程中，存在諸多風(fēng)險(xiǎn)影響因素，如果，設(shè)計(jì)工作人員處理不當(dāng)，那么，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行安全事故的發(fā)生，甚至，會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)計(jì)工作人員要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證容器設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量和使用年限，為工業(yè)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供根本保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱國慶.壓力容器設(shè)計(jì)中開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（12）：67-68.

[2]顧賢.壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范措施[J].化工管理，2015（35）：15-15.

（作者單位：常州市樂萌壓力容器有限公司）