壓力容器設(shè)計(jì)與制造分析

顧匯

無錫市康鵬化學(xué)設(shè)備制造有限公司 江蘇無錫 214000

1 壓力容器的主要特點(diǎn)

1.1 壓力容器對(duì)安全性要求極高

壓力容器是廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的特種設(shè)備，例如高溫、高壓、低溫、深冷以及高腐蝕性等各種工況環(huán)境，同時(shí)又因其盛裝介質(zhì)多數(shù)情況下為易燃、易爆的液化氣體或者具有高度危害的化學(xué)介質(zhì)，直接涉及人的生命和工業(yè)生產(chǎn)安全，所以本著安全第一、預(yù)防為主的原則，在壓力容器的設(shè)計(jì)和制造過程中，我們必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律、法規(guī)以及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確保壓力容器在生產(chǎn)和使用全生命周期的安全可靠性。

1.2 壓力容器的設(shè)計(jì)制造具有極強(qiáng)的專業(yè)性

相對(duì)于普通工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，壓力容器的設(shè)計(jì)和制造具有很強(qiáng)的專業(yè)性，在設(shè)計(jì)制造過程中涉及到了多種學(xué)科和多樣技術(shù)，例如需要冶金工業(yè)知識(shí)技術(shù)、力學(xué)知識(shí)技術(shù)，質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)，任何一方面的不足都會(huì)影響壓力容器的設(shè)計(jì)和制造，這就要求從事壓力容器設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)人員通常要掌握更加專業(yè)的技術(shù)知識(shí)并通過實(shí)踐累積經(jīng)驗(yàn)，將各種法律、法規(guī)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)熟練的應(yīng)用于實(shí)際工作中，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作態(tài)度和原則，同時(shí)與其他各環(huán)節(jié)相關(guān)人員緊密配合、積極溝通、相互協(xié)調(diào)，確保最終設(shè)計(jì)制造的壓力容器產(chǎn)品安全可靠[1]。

2 壓力容器設(shè)計(jì)制造過程中典型的常見問題及對(duì)策建議

2.1 設(shè)計(jì)人員受諸多因素影響而變得固步自封

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，往往受到很多因素的約束，這些約束因素來自各個(gè)方面，有些因素是硬性固定不變的，如材料性能、成本控制要求及安全生產(chǎn)的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等，這些不能由設(shè)計(jì)人員變通的約束因素可以稱之為外部約束條件，正是由于這些外部約束條件的制約，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員無法靈活運(yùn)用，從而變得固步自封。

對(duì)策及建議：

設(shè)計(jì)是產(chǎn)品質(zhì)量的最基本保障，為了確保壓力容器的質(zhì)量和安全，并不斷提高壓力容器的設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平和綜合素質(zhì)，要求設(shè)計(jì)人員具有廣而深的多方面綜合知識(shí)，正確理解和運(yùn)用國家法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，另外，應(yīng)通過學(xué)習(xí)以及工程實(shí)踐靈活運(yùn)用一系列相關(guān)知識(shí)，如力學(xué)、材料、計(jì)算、焊接、檢測(cè)、試驗(yàn)、安裝、使用和維修等方面知識(shí)，從而使設(shè)計(jì)人員能在一定程度上控制某些設(shè)計(jì)約束條件，如成本控制、時(shí)間安排等，這些影響設(shè)計(jì)的因素可以稱之為內(nèi)部約束條件，它們則不是一成不變的，設(shè)計(jì)人員完全可以根據(jù)具體情況進(jìn)行控制，收集相關(guān)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料，把某些條件放寬一些，從而形成幾個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，通過利用這些自由的內(nèi)部約束條件最后經(jīng)過評(píng)價(jià)和選擇來尋求“最佳”設(shè)計(jì)，從而充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性才能[2]。

2.2 設(shè)計(jì)人員對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)欠缺，不能有效評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)

在我國風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的概念引進(jìn)較晚，在2009版《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》一版中提出“對(duì)第Ⅲ類壓力容器，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)出具包括主要失效模式和風(fēng)險(xiǎn)控制等內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告”的相關(guān)內(nèi)容。直至目前，由于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)管控意識(shí)的淡薄以及缺乏對(duì)失效模式確定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)管理的認(rèn)識(shí)依舊停留在做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告這一表面，也致使大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告缺乏實(shí)際的指導(dǎo)意義。

對(duì)策及建議：

設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)該重視特定容器的風(fēng)險(xiǎn)控制管理，通過危害識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)控制來完成風(fēng)險(xiǎn)管理在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

（1）依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)管控的理論，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)水平，采取措施來控制風(fēng)險(xiǎn)水平。

（2）告知用戶容器可能出現(xiàn)的破壞形式以及當(dāng)發(fā)生破壞時(shí)應(yīng)采取的措施，便于制定合適的應(yīng)急預(yù)案。

（3）向用戶提供足夠的信息，保證容器使用安全。

2.3 關(guān)于材料代用的理解不夠深，間接影響產(chǎn)品質(zhì)量

在壓力容器的設(shè)計(jì)和制造過程中，常常受到材料的采購和選擇困難或者是受經(jīng)濟(jì)成本控制等影響而考慮材料代用，傳統(tǒng)的以優(yōu)代劣、以厚代薄一直影響著很多設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路，這種情況在實(shí)際生產(chǎn)過程中屢見不鮮。材料選擇是設(shè)計(jì)過程中的重要組成部分，應(yīng)作為設(shè)計(jì)風(fēng)格的體現(xiàn)始終貫穿于壓力容器建造過程，而材料代用更不能用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路隨意代之。

對(duì)策及建議：

判斷一種材料能否有效的替代另一種材料，應(yīng)該根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)使用條件，對(duì)兩種材料的化學(xué)成分，力學(xué)、焊接及其他冷熱加工性能以及耐腐蝕性能等，進(jìn)行全面綜合分析比較。當(dāng)我們說某種材料優(yōu)于另一種材料時(shí)，實(shí)質(zhì)上是說這種材料的某些性能優(yōu)于另一種材料，并不意味著這種材料的所有性能都優(yōu)于另一種材料。因此，在材料代用時(shí)，有必要詳細(xì)論證材料代用的可行性，并且從代用材料對(duì)工作介質(zhì)的相容性、代用材料是否改變焊接工藝、焊材以及改變熱處理、無損檢測(cè)及產(chǎn)品焊接試件等方面慎重考慮是否應(yīng)該代用。

3 結(jié)語

目前，壓力容器以其獨(dú)有的專業(yè)特性已成為石油、化工、機(jī)械、海洋等行業(yè)廣泛使用的核心設(shè)備之一；同時(shí)因其結(jié)構(gòu)的特殊性、盛裝介質(zhì)的復(fù)雜性以及使用環(huán)境工況的多樣性等特點(diǎn)，也使其具有極高的危險(xiǎn)性，故而被列為特種設(shè)備之一，受國家法律、法規(guī)等強(qiáng)制管理，這也要求開展壓力容器設(shè)計(jì)和制造過程中，必須嚴(yán)格遵守相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)而確保產(chǎn)品的使用安全性能[3]。