壓力容器設(shè)計(jì)的常見問題與解決措施

張凱

（惠生工程（中國）有限公司北京分公司，北京100000）

1 引言

壓力容器是應(yīng)用較為廣泛的特種設(shè)備之一，主要在石油、化工以及醫(yī)藥行業(yè)比較常見，且該設(shè)備的管理設(shè)計(jì)與容器的應(yīng)用效率息息相關(guān)，對(duì)此需要根據(jù)實(shí)際情況提升不同產(chǎn)品的運(yùn)行質(zhì)量，完善壓力容器的構(gòu)造，減少安全事故的發(fā)生，解決該類容器的性能問題，提高壓力容器設(shè)計(jì)的合理性。

2 壓力容器設(shè)計(jì)基本情況

2.1 基本材料應(yīng)用情況

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，材料應(yīng)用存在的問題包括類型錯(cuò)誤、材料缺陷以及經(jīng)濟(jì)特性缺失3 個(gè)方面。專業(yè)人員可依據(jù)對(duì)壓力容器的介質(zhì)特性和耐壓強(qiáng)度需求選擇合適的材料種類，若材料本身存在質(zhì)量問題，難以保證壓力容器的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度，還會(huì)導(dǎo)致容器使用不順暢。若材料缺乏經(jīng)濟(jì)性，會(huì)損害后期的生產(chǎn)工作與經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 容器壓力使用期限

在壓力容器設(shè)計(jì)過程中，不同的產(chǎn)品有一定的使用期限，尤其是壓力容器等設(shè)備。對(duì)于該類容器，需要定期進(jìn)行維護(hù)，延長設(shè)備的使用期限，若期限過短，生產(chǎn)成本會(huì)增加，反之則生產(chǎn)成本會(huì)降低。在設(shè)計(jì)壓力容器的過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行壓力容器預(yù)測，考慮相關(guān)影響壓力容器使用期間的因素，例如，與類似的材料相比，哪一種材料可以快速延長壓力容器的使用時(shí)間或依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，哪種壓力容器更加耐用？不同的設(shè)計(jì)應(yīng)用方案會(huì)直接影響整個(gè)壓力容器的最終質(zhì)量，但其在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中并沒得到更多成員的重視。

2.3 壓力容器設(shè)計(jì)不符標(biāo)準(zhǔn)

在壓力容器設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工作者并沒有遵循壓力容器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的規(guī)章制度，并且設(shè)計(jì)人員對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)缺少了解，難以熟悉壓力容器本身的安裝、維護(hù)、操作以及質(zhì)量管控等。另外，設(shè)計(jì)人員自身的業(yè)務(wù)水平過低，也會(huì)直接影響整個(gè)壓力容器的最終質(zhì)量，對(duì)此，需要對(duì)該情況進(jìn)行自主整治，減少或消除壓力容器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合規(guī)導(dǎo)致的其他不良現(xiàn)象。

2.4 性價(jià)比差

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工作者要考慮壓力容器的安全性與經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，還要考慮設(shè)備的存儲(chǔ)溫度、材料焊接以及結(jié)構(gòu)壓力等不同介質(zhì)的特征，以此考慮不同壓力設(shè)備容器中的冷熱加工所需要耗費(fèi)的能量。一般來說，在壓力容器的設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)成本會(huì)影響材料與容器的質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇較標(biāo)準(zhǔn)化的壓力容器材料，以便實(shí)現(xiàn)低經(jīng)濟(jì)成本，保證壓力容器的最終質(zhì)量。

3 壓力容器設(shè)計(jì)舉措

3.1 規(guī)范壓力容器熱處理流程

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，熱處理是壓力容器設(shè)計(jì)中比較常處理的問題，該過程必須規(guī)范且合規(guī)，需要專注于設(shè)計(jì)的方方面面，為提升熱處理效果提供前提條件，且需要針對(duì)性地引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工藝，結(jié)合不同施工細(xì)節(jié)進(jìn)行工藝完善。相關(guān)實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)厚度為20mm、直徑400mm 的低合金鋼或碳素鋼可作為無縫鋼管材料[1]。即使低合金鋼滿足設(shè)計(jì)需求，還是會(huì)影響壓力容器的不同功能以及應(yīng)用效果，如果未及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。例如，鋼板冷軋后的晶粒變形和破壞等情況。材料冷卻之后，還需要提升鋼的強(qiáng)度和硬度，改善材料的延展性，完善鋼板材料的機(jī)械性能，為壓力容器的安全性以及穩(wěn)定性提供良好保證。

3.2 選擇高質(zhì)量的原材料

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)選擇耐熱性和焊接功能較強(qiáng)的材料，以提高壓力容器結(jié)構(gòu)的封閉性以及強(qiáng)度為主要目標(biāo)。若某種材料的指標(biāo)都符合要求，在其投入使用時(shí)，還要優(yōu)化容器的安全性指標(biāo)，確保材料應(yīng)用的穩(wěn)定性。選擇原材料時(shí)，需要與采購人員進(jìn)行商討，選擇具備資質(zhì)的供應(yīng)商，對(duì)產(chǎn)品抽樣調(diào)查，對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)估，為后續(xù)選擇供應(yīng)商提供依據(jù)。除此之外，供應(yīng)商的材料到貨之后，還需要專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行清查，對(duì)于無用的材料進(jìn)行退換貨處理，避免其出現(xiàn)在工程施工現(xiàn)場中，并限定供貨人員將材料在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)替換成功。

3.3 保證壓力容器的使用期限

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，首先，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)壓力容器進(jìn)行維護(hù)。設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮工作環(huán)境的實(shí)際情況對(duì)壓力容器的零配件進(jìn)行加固，選用高質(zhì)量的材料提升壓力容器的可靠性。其次，在對(duì)材料進(jìn)行全面檢查的條件下，測量壓力容器內(nèi)外部的壓降以及耐腐蝕性，計(jì)算整個(gè)壓力容器設(shè)備的使用期限。為了提升測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，設(shè)計(jì)時(shí)，需要以最不利環(huán)境參數(shù)進(jìn)行建模，從而對(duì)整體環(huán)境參數(shù)進(jìn)行逐一調(diào)整。除此之外，設(shè)計(jì)人員還需要考慮用戶在實(shí)際應(yīng)用過程中的人為操作失誤，改善壓力容器的使用條件，做好承重組件以及壁厚參數(shù)計(jì)算，并制定壓力容器應(yīng)用使用政策[2]。

3.4 遵循設(shè)計(jì)人員管理體制

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，需要遵循壓力容器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，提升設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力以及綜合素養(yǎng)，做好設(shè)計(jì)內(nèi)容評(píng)估。企業(yè)還可以聘請專業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行培訓(xùn)，對(duì)質(zhì)量控制以及技術(shù)實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行深入了解，提升設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量。若工作人員自身存在較大的技術(shù)問題，要提高工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平，制訂管理操作方案。

3.5 明確設(shè)計(jì)的基本細(xì)節(jié)

在壓力容器的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況明確和注重設(shè)計(jì)人員對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)的基本細(xì)節(jié)。為了對(duì)壓力容器進(jìn)行熱處理，要熟悉壓力容器的運(yùn)行原理，設(shè)計(jì)壓力容器冷熱成型元件。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要注重噴嘴和壓力容器配件的熱處理情況，避免壓力容器結(jié)構(gòu)短路，盡可能地保證設(shè)備的使用壽命，確保壓力容器設(shè)備的安全與穩(wěn)定應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國越來越重視壓力容器設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步提高壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際情況嚴(yán)格應(yīng)用原材料，確保壓力容器的應(yīng)用安全性與合規(guī)性，遵循國家規(guī)章制度，完善企業(yè)壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量，積極與其他行業(yè)進(jìn)行自主合作，確保所使用材料的合規(guī)性，助推壓力容器設(shè)計(jì)的高質(zhì)量。