淺談壓力容器設(shè)計(jì)對制造檢驗(yàn)的影響

裘星 賈文婧

摘要：壓力容器在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，由于其工作環(huán)境較為復(fù)雜，且工作時壓力容器內(nèi)部會受到高溫、高壓、高腐蝕性等惡劣因素的考驗(yàn)，所以壓力容器的質(zhì)量和安全性能十分重要，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。本文分析了壓力容器的設(shè)計(jì)對后期制造檢驗(yàn)的影響，并對此提出解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器設(shè)計(jì);制造檢驗(yàn);分析設(shè)計(jì)法

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)科技不斷持續(xù)發(fā)展，推動下工業(yè)化程度也越來越高，使得壓力容器的使用更加廣泛。這就對壓力容器的安全要求提出更高要求，由于影響壓力容器質(zhì)量的因素是多方面的，比如溫度、壓力等很多因素都會影響到壓力容器的質(zhì)量，如果壓力容器質(zhì)量出現(xiàn)問題，將會出現(xiàn)安全隱患，極易引發(fā)事故。所以制造檢驗(yàn)則是對該容器進(jìn)行全面的檢查，從而提高設(shè)備的安全性能。因此，要對壓力容器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，挖掘并改善影響制造檢驗(yàn)的因素，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.壓力容器設(shè)計(jì)對制造檢驗(yàn)造成的影響

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的規(guī)?；沟脡毫θ萜鞯膽?yīng)用逐漸廣泛，但近年來，壓力容器的問題逐漸暴露在大眾視野里，引起了高度重視。我國已出臺相關(guān)法律條例，多方向、多角度的對壓力容器的設(shè)計(jì)以及使用進(jìn)行規(guī)范，并取得不錯的成效。但仍存在一些因素影響后續(xù)的制造檢驗(yàn)工作。其中的因素之一就是設(shè)計(jì)時材料選擇不當(dāng)。壓力容器的設(shè)計(jì)對材料有著嚴(yán)格的要求，材料的選擇關(guān)系到壓力容器的參數(shù)能否達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。所以，為確保壓力容器的設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)壓力容器實(shí)際特點(diǎn)，對零部件材料的選取進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)和挑選。但是，在進(jìn)行選擇時，設(shè)計(jì)人員難免會受到外部因素的影響，這時需要設(shè)計(jì)人員明確思路，把控好質(zhì)量要求，使得后續(xù)的制造檢驗(yàn)得以順利展開，從而提高壓力容器的安全性能。

壓力容器相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。經(jīng)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在檢測過程中，非低溫容器的長度以及比例未按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行。例如檢測長度需要大于焊接接頭的20%，同時還需要在250mm以上的要求。還有設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時需要保證后續(xù)在進(jìn)行焊縫作業(yè)時，焊縫不能被覆蓋，也就是要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行焊縫設(shè)計(jì)時，要做到開孔和焊縫把保證一定的距離，否則將不能進(jìn)行焊縫工藝。

2.降低壓力容器設(shè)計(jì)對制造檢驗(yàn)影響的有效措施

2.1明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

一般情況下，壓力容器的設(shè)計(jì)首先是以客戶使用需求為基礎(chǔ)，同時根據(jù)該容器使用的具體背景進(jìn)而選擇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、確定具體的涉及參數(shù);其次，分析壓力容器的具體結(jié)構(gòu)，還要計(jì)算容器的強(qiáng)度和應(yīng)力;最后，科學(xué)繪制設(shè)計(jì)圖紙，提供技術(shù)文件等資料[1]。為減少對制造檢驗(yàn)的影響，設(shè)計(jì)人員首先要做的就是明確壓力容器的工藝要求，并規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。壓力容器的硬性條件是以具體需求為基準(zhǔn)，一般是該容器設(shè)計(jì)的直徑、容積以及戒指兼容性等方面的規(guī)格須得滿足壓力容器在壓力、溫度和工藝生產(chǎn)中的需求，還有管口和支座等結(jié)構(gòu)須得切實(shí)滿足使用需求。

2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)理念

壓力容器的制造屬于特種設(shè)備，其設(shè)計(jì)質(zhì)量會影響到后續(xù)的制造以及使用，不規(guī)范的設(shè)計(jì)不僅會影響到制造檢驗(yàn)，還會造成安全事故。因此，在設(shè)計(jì)壓力容器過程中，設(shè)計(jì)單位以及設(shè)計(jì)人員需要高度熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、制造規(guī)范以及所涉及到的材料標(biāo)準(zhǔn)。對于設(shè)計(jì)人員來說，若是對上述幾個方面不夠了解或者接受程度低，極易導(dǎo)致設(shè)計(jì)參數(shù)不符合要求，從而造成設(shè)計(jì)方案的不合格。例如設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時，仍按照較為老舊的標(biāo)準(zhǔn)，無法提升設(shè)備檢測精度。還存在部分設(shè)計(jì)人員過分注重自身主觀想法和經(jīng)驗(yàn)，而制造方在復(fù)核時又為遵循相關(guān)指標(biāo)，最終導(dǎo)致壓力容器的設(shè)計(jì)不符合制造檢驗(yàn)，從而造成損失。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要對各方面進(jìn)行綜合考慮，使各項(xiàng)參數(shù)以及使用的材料符合實(shí)際需求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法

第一，常規(guī)設(shè)計(jì)法。該方法主要是按照彈性失效準(zhǔn)則進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)。簡單來說，該原理利用的是力壓容器的屈服極限，當(dāng)該設(shè)備到達(dá)這一極限時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，失去自身的彈性[2]。之后，再通過應(yīng)力分析法就可以在設(shè)計(jì)時排除掉局部應(yīng)力、邊緣應(yīng)力等方面對壓力容器設(shè)計(jì)的影響，進(jìn)而降低壓力容器的設(shè)計(jì)為制造檢驗(yàn)帶來的影響。

第二，分析設(shè)計(jì)法。該方法相較于常規(guī)設(shè)計(jì)法更為嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)，專業(yè)性更高。由于常規(guī)設(shè)計(jì)法不能滿足高強(qiáng)度的要求和較大的承載力，因此，在不斷的發(fā)展中，分析設(shè)計(jì)法應(yīng)運(yùn)而生。該方法不再利用彈性失效準(zhǔn)則，而是使用最大剪應(yīng)力理論作為設(shè)計(jì)壓力容器的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。最大剪應(yīng)力指的是材料屈服的相對應(yīng)力參數(shù)，一旦能夠達(dá)到該數(shù)值，那么材料就不會出現(xiàn)損壞以及失去彈性的情況。另外，除了這兩種設(shè)計(jì)方法，較為常用的還有可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等。

2.4設(shè)計(jì)合理的材料

在設(shè)計(jì)壓力容器過程中，材料的選取直接影響到該設(shè)備后續(xù)的制造檢驗(yàn)和使用效果。由于該設(shè)備的使用環(huán)境較為惡劣，因此，設(shè)計(jì)人員需要調(diào)查、分析所設(shè)計(jì)的壓力容器的具體使用環(huán)境，進(jìn)而選取既符合我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)又適用于后續(xù)使用的材料。同時，還要對選擇的材料進(jìn)行試驗(yàn)，查看是否能夠投入使用。在此過程中，若是發(fā)現(xiàn)材料選購困難或是無法采購的材料，設(shè)計(jì)人員需要依照相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造要求，選用其他符合要求的材料代替。在決定使用其他材料代替前，需要向相關(guān)部門提交申請報(bào)告，由專門的管理人員和技術(shù)人員考慮方案的可行性，在得到相關(guān)部門審批同意后，方可進(jìn)行更換。

2.5加強(qiáng)對相關(guān)設(shè)計(jì)資料的審查

相關(guān)管理人員以及管理部門應(yīng)加強(qiáng)對制造單位設(shè)計(jì)以及材料等相關(guān)資料的審查力度，資料主要包括壓力容器的設(shè)計(jì)方案、工藝文件以及材料說明等。除了對相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，還要檢查文件是否齊全、材料的實(shí)用性以及材料試驗(yàn)報(bào)告。另外，還要注意審查設(shè)計(jì)變更、材料替換手續(xù)以及主要受壓組件的檢驗(yàn)證書等。全面的對壓力容器的各個設(shè)計(jì)方面進(jìn)行檢查，進(jìn)而提高該設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低對制造檢驗(yàn)的影響。

3.結(jié)論

綜上所述，在對壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。不僅如此，由于該容器的廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)者不可只著眼于某單一的設(shè)計(jì)目標(biāo)，還要考慮到安全性能以及實(shí)用性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而利于后期的制造檢驗(yàn)以及日后的生產(chǎn)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃占旗.鋼制壓力容器設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)中無損檢測的要求[J].設(shè)備管理與維修，2019（22）：147-148.

[2]徐偉.采用分析法設(shè)計(jì)壓力容器時有關(guān)制造檢驗(yàn)要求的探討[J].化工管理，2017（19）：30.

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