壓力容器設(shè)計(jì)的常見問題與解決措施

高 超

（中國航空制造技術(shù)研究院，北京 100024）

0 引言

石油化工企業(yè)快速發(fā)展，許多燃?xì)馄髽I(yè)也在不斷的進(jìn)步，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，滿足人們生產(chǎn)生活的需要。但是石油化工企業(yè)和燃?xì)馄髽I(yè)有個(gè)共同的特點(diǎn)，它們都需要一定的壓力容器來承載相應(yīng)的資源，這就需要運(yùn)用到壓力容器。不同的物質(zhì)對于壓力容器的需求也不相同，所以在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)時(shí)，要對市場進(jìn)行綜合考量，設(shè)計(jì)多種壓力容器滿足社會(huì)需求。如果壓力容器設(shè)計(jì)上出了問題，就會(huì)影響壓力容器的后期的運(yùn)行，引發(fā)許多危險(xiǎn)事故。從壓力容器的相關(guān)內(nèi)容、常見問題以及解決措施三個(gè)方面展開論述，目的是提高壓力容器設(shè)計(jì)的效果，滿足現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)的需要。

1 壓力容器的相關(guān)內(nèi)容

1.1 壓力容器的概念與分類

壓力容器能夠承載一定的壓力，通常用來貯存液體和氣體的裝置。石油化工企業(yè)、燃?xì)馄髽I(yè)經(jīng)常會(huì)用到壓力容器。針對不同的物質(zhì)種類，需要運(yùn)用不同的壓力容器。我國的壓力容器分為超高壓容器、高壓容器、中壓容器以及低壓容器。在壓力容器的使用當(dāng)中，需要考慮它盛裝的物體。其中蘊(yùn)含的物質(zhì)可能會(huì)有毒、也有可能是易燃易爆、或者是無毒也不會(huì)易燃易爆，都需要進(jìn)行有效的區(qū)分，再選擇合適的壓力容器。壓力容器還具有不同的類型，包括有儲(chǔ)運(yùn)、分離、換熱、反應(yīng)等，它們都具有不同的功能，在使用過程中也會(huì)有不同的應(yīng)用。

1.2 壓力容器的重要性

壓力容器對于社會(huì)的發(fā)展非常重要，需求量也非常高，必須要認(rèn)識(shí)到壓力容器的重要性。壓力容器被界定為特種設(shè)備，在使用過程中有較大的威脅性，所以必須保證壓力容器的質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員要認(rèn)識(shí)到自身的責(zé)任，不斷的學(xué)習(xí)提升自身的業(yè)務(wù)能力，更好地運(yùn)用計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的設(shè)備，促進(jìn)壓力容器設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)化，盡可能的降低安全隱患發(fā)生的概率。壓力容器的選擇也非常重要，如果隨意的進(jìn)行壓力容器的使用，會(huì)導(dǎo)致某些壓力容器無法承受較大的壓力產(chǎn)生爆炸，這樣不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)：θ藗兊纳踩Ｈ绻麎毫θ萜髦醒b的是有毒氣體，這些氣體進(jìn)行了擴(kuò)散，會(huì)造成大范圍的影響和破壞。所以相關(guān)部門必須高度重視起來，加強(qiáng)壓力容器的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高壓力容器的質(zhì)量和效果。保證壓力容器能夠承受較大的壓力，盡可能減少危險(xiǎn)事故發(fā)生的可能性。

1.3 壓力容器的特點(diǎn)

壓力容器有許多特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中要非常注意。如果沒有有效的把握和分析壓力容器的特點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致壓力容器設(shè)計(jì)上存在缺陷，如果壓力容器得到生產(chǎn)，還會(huì)對后期的運(yùn)行造成一定的影響。所以必須嚴(yán)格把握和了解壓力容器的特點(diǎn)，再進(jìn)行精準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。首先，壓力容器的設(shè)計(jì)具有一定的專業(yè)性，其中涉及到許多專業(yè)知識(shí)和方法，還需要運(yùn)用到許多精密儀器和計(jì)算機(jī)，壓力容器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性非常高，必須選擇具有較強(qiáng)專業(yè)能力的技術(shù)人員，才能夠設(shè)計(jì)出合格的壓力容器。其次，壓力容器的制造工藝非常多樣，要綜合考慮壓力容器的用途，綜合考慮選用合適的設(shè)計(jì)方法和制造工藝，這樣才能達(dá)到最佳的效果。壓力容器會(huì)被應(yīng)用到石油化工、制藥、食品等領(lǐng)域和行業(yè)，這些行業(yè)之間有著明顯的界限和區(qū)分，必須采用不同的設(shè)計(jì)方法。這也在一定程度上造成壓力容器設(shè)計(jì)的復(fù)雜和困難。最后是壓力容器的設(shè)計(jì)的綜合性較強(qiáng)，壓力容器設(shè)計(jì)過程中會(huì)運(yùn)用到各種技術(shù)方法，也涉及到不同的領(lǐng)域和學(xué)科。必須對這些知識(shí)和方法進(jìn)行有效的融合，然后綜合運(yùn)用到壓力容器的設(shè)計(jì)和制造當(dāng)中，才能達(dá)到更加理想的效果。

2 壓力容器設(shè)計(jì)的常見問題

壓力容器的設(shè)計(jì)取得一定的成效，但是壓力容器設(shè)計(jì)仍然存在許多缺陷和問題，如果不及時(shí)的進(jìn)行改進(jìn)，將會(huì)影響正常的生產(chǎn)生活。從壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)常見問題來展開進(jìn)一步的分析。

2.1 壓力容器的造價(jià)問題

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，各種材料的選擇以及技術(shù)的使用都需要花費(fèi)大量的金錢，這就會(huì)導(dǎo)致壓力容器生產(chǎn)過程中花費(fèi)的成本較高，會(huì)相關(guān)企業(yè)造成一定的壓力。影響壓力容器造價(jià)的原因主要分三個(gè)方面，分別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、尺寸的發(fā)展以及材料的選擇。相關(guān)行業(yè)對于壓力容器的要求非常高，必須選用高質(zhì)量的材料進(jìn)行加工，這就在一定程度上增加了企業(yè)的成本。如果選用價(jià)格較低的材料來降低成本，就無法達(dá)到客戶的需求，這在一定程度上增加了壓力容器設(shè)計(jì)的困難?？梢赃x擇高質(zhì)量的材料，對于壓力容器的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行一定的調(diào)整，根據(jù)壓力容器的具體用途設(shè)計(jì)出合理的大小，盡可能的節(jié)約材料，降低部分的成本支出。

2.2 壓力容器材料選擇的問題

壓力容器的材料選擇非常重要，要根據(jù)壓力容器的用途，選擇不同性質(zhì)的材料。材料對于壓力容器來說非常關(guān)鍵，不同的材料種類可以決定壓力容器的使用方向，也可以控制壓力容器的實(shí)際使用效果。所以必須選擇高質(zhì)量的壓力容器材料，如果壓力容器材料的質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器的性能也會(huì)大大降低。選用好的材料也能夠在一定程度上解決壓力容器被腐蝕的問題，進(jìn)一步優(yōu)化壓力容器的使用效果。

2.3 壓力容器設(shè)計(jì)中的腐蝕問題

在壓力容器設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要的問題，就是壓力容器的抗腐蝕性。壓力容器會(huì)承載不同的物體，其中大多數(shù)是液體和氣體，甚至有一些是有毒的，它們的腐蝕性非常強(qiáng)，會(huì)對壓力容器造成一定的破壞。如果壓力容器無法抵抗它們的腐蝕，就會(huì)導(dǎo)致壓力容器中的物質(zhì)泄漏，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和危險(xiǎn)。所以必須采用有效的方法，有效提高壓力容器的抗腐蝕性，保證壓力容器能夠有效抵抗特殊液體的腐蝕。

2.4 使用年限設(shè)計(jì)問題

壓力容器的使用年限決定它能繼續(xù)使用地時(shí)間，但在壓力容器設(shè)計(jì)中，對于年限問題有一定的不足。許多生產(chǎn)部門對于壓力容器的年限問題不夠重視，他們沒有在壓力容器的表面上明確的標(biāo)注使用期限，這就會(huì)導(dǎo)致壓力容器長時(shí)間的使用下去。即使相關(guān)壓力容器上標(biāo)注年限，人們也會(huì)主觀的增加它的使用時(shí)間。

2.5 壓力容器氣密性試驗(yàn)的問題

壓力容器的氣密性非常重要，必須保證壓力容器的封閉性，這樣才能正常的投入使用。因?yàn)閴毫θ萜骶哂刑厥獾挠猛?，其中許多介質(zhì)不能隨意流通。但是現(xiàn)在壓力容器的設(shè)計(jì)上，很多都存在氣密性實(shí)驗(yàn)的問題。就會(huì)導(dǎo)致容器內(nèi)部的介質(zhì)出現(xiàn)泄漏，或者進(jìn)入部分氧氣，造成其中介質(zhì)的變質(zhì)。這在很大程度上限制壓力容器的使用。

2.6 焊接接頭無損檢測中的問題

壓力容器的焊接接頭要進(jìn)行無損檢測，防止出現(xiàn)損傷。如果焊接接頭位置出現(xiàn)損傷，就會(huì)破壞壓力容器的封閉性。所以必須采用有效的方法對于焊接接頭進(jìn)行檢測，可以采用紅外線等技術(shù)來進(jìn)行檢測?，F(xiàn)在有許多人在進(jìn)行檢測的時(shí)候只從外部進(jìn)行檢測，忽視內(nèi)部檢測的重要性，這也降低了檢測結(jié)果的價(jià)值。

3 壓力容器設(shè)計(jì)中常見問題的解決措施

3.1 改進(jìn)使用壽命的設(shè)計(jì)策略

在壓力容器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，要有效的改進(jìn)使用壽命的設(shè)計(jì)。要在壓力容器的表面標(biāo)注準(zhǔn)確的使用時(shí)間和期限。相關(guān)設(shè)計(jì)人員要根據(jù)壓力容器的用途，進(jìn)行準(zhǔn)確的考察和估算，得出準(zhǔn)確的使用時(shí)間和壽命。利用它的材料、結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行有效的評(píng)估，準(zhǔn)確的把握它的各種性能，從而進(jìn)一步計(jì)算出它的使用壽命。還要將使用壽命在壓力容器上進(jìn)行標(biāo)注，選用不同顏色的油漆進(jìn)行噴寫，給人們更好的提示作用。

3.2 有效進(jìn)行材料的選擇

必須謹(jǐn)慎選擇壓力容器的生產(chǎn)材料，要根據(jù)壓力容器的具體用途來選擇合適的材料，要盡可能的保證壓力容器的使用效果。不能為了降低企業(yè)的成本而選擇價(jià)格低劣的材料，這樣一旦發(fā)生問題反而會(huì)將損失擴(kuò)大化，給國家和人民帶來不可挽回的傷害。在選擇生產(chǎn)材料時(shí)，要對各種數(shù)據(jù)、說明、證書等進(jìn)行檢查，保證材料的合格性。還要對材料具體的受力狀況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)材料的高效選擇。

3.3 提高壓力容器抗腐蝕性的有效策略

針對壓力容器的腐蝕性問題，可以采取有效的措施來降低傷害。首先就是要選用較好的抗腐蝕性材料，能夠有效的抵抗不同介質(zhì)的腐蝕。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中嚴(yán)格遵守相關(guān)的工藝流程和操作規(guī)范，盡可能的避免采用各種具有腐蝕和破壞性的結(jié)果。在壓力容器的設(shè)計(jì)中不能存留死角，如果壓力容器內(nèi)部的介質(zhì)出現(xiàn)沉淀，會(huì)加重腐蝕性。還要在底部設(shè)計(jì)一定的殘留物排出設(shè)置，這樣可以有效延長壓力容器的使用時(shí)間，防止某種介質(zhì)長時(shí)間的停留造成的腐蝕。

3.4 氣密性問題的防范策略

在壓力容器投入使用之前，必須進(jìn)行液壓測試，保證能夠承受較大的壓力。還要對各種零部件的安裝進(jìn)行檢查，保證所有零部件都齊全，不影響壓力容器的正常使用。還有科學(xué)的選擇氣體，最好是氮?dú)獾?，首先對壓力容器進(jìn)行試驗(yàn)，確保壓力容器的氣密性效果較好，再投入到正常的使用當(dāng)中。在壓力容器的檢測完成之后，如果出現(xiàn)氣體的泄漏，就說明存在氣密性問題，就必須對壓力容器進(jìn)行一定的檢修，然后再次進(jìn)行氣密性檢測。如果壓力容器檢測沒有問題，就可以投入正常的生產(chǎn)和使用。

3.5 焊接接頭無損檢測的防范策略

現(xiàn)在科技在不斷的進(jìn)步，焊接接頭無損檢測的方法越來越多樣化，檢測結(jié)果更加全面。但是每一種檢測方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在選擇檢測方法時(shí)，也要部分的考慮檢測效果。對于不同的檢測方法要有不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)，要能夠進(jìn)行靈活變通。相關(guān)人員應(yīng)該積極做好工作，提高無損檢測的效率和水平。還要開展一定的抽查和監(jiān)督工作，盡可能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。射線和超聲波檢測法都有一定的效果，可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇，保證檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

4 結(jié)束語

壓力容器對于社會(huì)正常生產(chǎn)生活有重要的幫助。壓力容器的設(shè)計(jì)關(guān)乎到社會(huì)的多個(gè)方面，所以必須采取有效的措施對壓力容器設(shè)計(jì)進(jìn)行控制。要了解壓力容器的特點(diǎn)，了解壓力容器常見的問題，對這些問題進(jìn)行仔細(xì)的分析和把控。然后選擇合適的解決措施，及時(shí)的進(jìn)行彌補(bǔ)。如果壓力容器的設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，會(huì)對后期壓力容器的使用造成很大的威脅，甚至?xí)a(chǎn)生一系列影響生命安全的事故。所以必須高度重視起來，有效提升壓力容器的質(zhì)量。