壓力容器設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題與解決措施

趙朋朋

濱州市耀華工程設(shè)計(jì)有限公司 山東濱州 256600

1 壓力容器特點(diǎn)概述

1.1 壓力容器安全系數(shù)高

壓力容器作為特種設(shè)備，主要應(yīng)用于高溫、高壓、深冷以及腐蝕性環(huán)境之中，由于涉及到的生產(chǎn)原來(lái)大多具備易燃、易爆的化學(xué)性質(zhì)，要求生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)、制造的過(guò)程中，需要強(qiáng)調(diào)壓力容器的安全性，盡量避免生產(chǎn)、使用過(guò)程中發(fā)生突發(fā)事故，造成生命財(cái)產(chǎn)損失。

基于這種實(shí)際，在壓力容器生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要，從實(shí)際出發(fā)，嚴(yán)格遵循相關(guān)政策法律法規(guī)，規(guī)范設(shè)計(jì)、生產(chǎn)行為，以保證壓力容器的安全性，從源頭上避免安全事故的發(fā)生。

1.2 壓力容器專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)

與其他設(shè)備不同，壓力容器設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)有著較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。通過(guò)冶金、力學(xué)、機(jī)械加工以及自動(dòng)化等相關(guān)理論的高效使用，確保壓力容器可以較好地適應(yīng)不同場(chǎng)景的使用需求，以保證壓力容器的耐久性。這種特點(diǎn)要求相關(guān)企業(yè)以及工作人員，嚴(yán)格遵循相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則，依托各類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)手段，理順加工制造流程，確保設(shè)計(jì)、制造各項(xiàng)工作得到順利開(kāi)展。

尤其是考慮到壓力容器的用途多元，對(duì)操作壓力、溫度環(huán)境等較為敏感，隨著壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的日益復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)，工作人員往往面臨較大的壓力，依托專(zhuān)業(yè)化知識(shí)與技術(shù)，有效處理各類(lèi)問(wèn)題，確保壓力容器作用的充分發(fā)揮。

2 壓力容器設(shè)計(jì)制造典型問(wèn)題分析

2.1 壓力容器選材不合理

壓力容器在設(shè)計(jì)制造工作開(kāi)展之前，為從源頭上進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題的把控，工作人員需要結(jié)合壓力容器的使用場(chǎng)景，對(duì)壓力容器的材料開(kāi)展選型工作，避免材料選用不合理，造成壓力容器質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。例如部分工作人員在壓力容器設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，由于對(duì)其使用場(chǎng)景、使用目標(biāo)把握不清，材料性質(zhì)評(píng)估不明，導(dǎo)致工作人員沒(méi)有能夠按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及壓力容器的使用要求，對(duì)材料進(jìn)行針對(duì)性選擇，這種情況如果沒(méi)有得到妥善基礎(chǔ)，勢(shì)必引發(fā)壓力容器在設(shè)計(jì)、加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，增加使用風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.2 壓力容器設(shè)計(jì)不符標(biāo)準(zhǔn)

在壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)工作者并沒(méi)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(guò)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。

2.3 壓力容器法蘭設(shè)計(jì)缺陷

壓力容器在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，暴露出法蘭設(shè)計(jì)缺陷，尤其在法蘭結(jié)構(gòu)的尺寸以及強(qiáng)度等方面存在較為明顯的問(wèn)題，比如選擇的法蘭壓力等級(jí)較低，螺栓載荷過(guò)大或者過(guò)小等問(wèn)題。從過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，壓力容器法蘭結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)于整個(gè)壓力容器的實(shí)用性有著深遠(yuǎn)影響。例如部分工作人員在壓力容器法蘭設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，沒(méi)有嚴(yán)格按照技術(shù)指標(biāo)，對(duì)法蘭尺寸做出針對(duì)性的細(xì)化調(diào)整，導(dǎo)致部分法蘭在設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)法蘭與壓力容器匹配度較低的情況。這種情況的發(fā)生，無(wú)疑使得壓力容器整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。在高溫、高壓等極端環(huán)境下，法蘭極易發(fā)生破損、變形、泄露等問(wèn)題，進(jìn)而誘發(fā)整個(gè)壓力容器結(jié)構(gòu)問(wèn)題的發(fā)生。

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(guò)程中，熱處理是壓力容器設(shè)計(jì)中比較常處理的問(wèn)題，該過(guò)程必須規(guī)范且合規(guī)，需要專(zhuān)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(wú)縫鋼管材料。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[2]。

3.2 選擇高質(zhì)量的原材料

在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)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(gòu)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(zhuān)業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行清查，對(duì)于無(wú)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(chǎng)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 壓力容器壽命的有效設(shè)計(jì)

在壓力容器壽命設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)制造人員需要從實(shí)際出發(fā)，真正認(rèn)識(shí)到壓力容器使用壽命設(shè)計(jì)的有效性，科學(xué)界定壓力容器使用壽命的數(shù)值。將壽命數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)，融入到壓力容器設(shè)計(jì)制造各個(gè)環(huán)節(jié)，確保壓力容器質(zhì)量的提升，減少故障的發(fā)生。在完成壓力容器壽命設(shè)計(jì)工作之后，設(shè)計(jì)制造人員需要充分考量評(píng)估設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力等相關(guān)要素，立足于壓力容器的使用場(chǎng)景，在完成原材料選型工作后，充分借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)方案作出必要的評(píng)估，針對(duì)性地完成壓力容器設(shè)計(jì)方案的細(xì)化調(diào)整，以確保壓力容器壽命設(shè)計(jì)更加符合預(yù)期[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，壓力容器作為特種設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活等諸多領(lǐng)域，在實(shí)際使用過(guò)程中，勢(shì)必需要相關(guān)企業(yè)從實(shí)際出發(fā)，立足于每臺(tái)壓力容器特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)典型問(wèn)題的深入探討，嘗試建立健全壓力容器設(shè)計(jì)制造體系，帶動(dòng)壓力容器設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。