低溫壓力容器設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述及注意事項(xiàng)

張守偉

山東興泰機(jī)械裝備工程有限責(zé)任公司 山東臨沂 276017

為提升壓力容器的使用成效，滿足安全、生產(chǎn)等不同領(lǐng)域，生產(chǎn)企業(yè)有必要立足于實(shí)際，嚴(yán)格規(guī)范設(shè)計(jì)流程，優(yōu)化制造體系，有效解決壓力容器體系中存在的問題與短板。基于這種認(rèn)知，采取針對(duì)性舉措，積極解決常見問題[1]。

1 壓力容器概述

對(duì)壓力容器基本類型的梳理，有助于設(shè)計(jì)制造人員從多個(gè)維度出發(fā)，掌握壓力容器設(shè)計(jì)制造的主要要求以及工作重點(diǎn)，劃定壓力容器設(shè)計(jì)制造的框架，為后續(xù)壓力容器設(shè)計(jì)制造典型問題的探討、解決應(yīng)對(duì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的日益成熟，壓力容器的類型逐步豐富，適應(yīng)不同場(chǎng)景下的使用需求。現(xiàn)階段壓力容器從承壓等級(jí)、盛裝介質(zhì)、技術(shù)工藝等角度出發(fā)，可以將壓力容器劃分為不同的類型，確保技術(shù)工藝的高效性使用。具體來看，從壓力承受等級(jí)的角度來看，可以劃分為低壓容器、中壓容器、高壓容器以及超高壓容器等類型，用戶通過對(duì)壓力容器使用環(huán)境、生產(chǎn)要求等要素的統(tǒng)籌分析，對(duì)不同壓力等級(jí)的壓力容器做好選型工作。除了在不斷豐富壓力容器種類的同時(shí)，國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)了相關(guān)技術(shù)規(guī)范，例如《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》等相關(guān)技術(shù)文件的出臺(tái)，在很大程度上，對(duì)現(xiàn)有的壓力容器設(shè)計(jì)制造參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的梳理，引導(dǎo)設(shè)計(jì)、制造人員能夠在相關(guān)框架下，有針對(duì)性地做好壓力容器設(shè)計(jì)方案的設(shè)定以及制造流程的梳理等相關(guān)工作，確保設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不出現(xiàn)差錯(cuò)，施工流程不引發(fā)質(zhì)量問題。但是從過往經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)各類問題，這些問題的存在，使得設(shè)計(jì)制造的成效不佳，壓力容器的使用質(zhì)效、服務(wù)年限都在很大程度上與預(yù)期存在差距，無形之中，影響了壓力容器實(shí)際的使用效果[2]。

2 低溫壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

2.1 制造檢驗(yàn)的注意事項(xiàng)

低溫壓力容器制造前需對(duì)容器用鋼材進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，對(duì)于第三類容器和球罐用鋼材應(yīng)進(jìn)行全項(xiàng)目復(fù)驗(yàn)。低溫壓力容器設(shè)備在焊接之前要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來評(píng)定焊接工藝的合格與否，低溫容器的焊接處需要掌控好線能量大小，工藝評(píng)定范圍之內(nèi)可以使用較小的焊接線能量。焊縫表敏不允許存在咬邊等缺陷。如果低溫容器中存在a類縱向焊接接頭容器，工作人員就要制備好產(chǎn)品焊接部件，產(chǎn)品焊接部件就是在實(shí)際制作的時(shí)候讓制作焊工根據(jù)原產(chǎn)品的形狀進(jìn)行操作，確保在相同的焊接工藝與條件下，產(chǎn)品的焊接接頭能夠有效的焊接，不可以出現(xiàn)產(chǎn)品完成后再次補(bǔ)做的現(xiàn)象。低溫壓力容器采用設(shè)計(jì)文件規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)，熱處理等制造數(shù)據(jù)必須有記錄可追溯。

2.2 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]。

2.3 壓力容器法蘭的準(zhǔn)確計(jì)算

壓力容器法蘭設(shè)計(jì)過程中，為解決法蘭設(shè)計(jì)缺陷，在設(shè)計(jì)制造過程當(dāng)中，需要認(rèn)真做好相關(guān)工作，以此為出發(fā)點(diǎn)，吸收借鑒過往有益經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真做好壓力容器法蘭參數(shù)計(jì)算工作。例如工作人員可使用ANSYS有限元分析軟件完成壓力容器法蘭參數(shù)的計(jì)算與確定工作，快速掌握法蘭受力結(jié)構(gòu)以及荷載分布，切實(shí)增強(qiáng)壓力容器法蘭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及實(shí)用性。

2.4 低溫壓力容器的選材

低溫壓力容器的材料選擇比非低溫容器要求更高，低溫鋼材在冶煉方法、化學(xué)成分、熱處理等生產(chǎn)工藝有更加嚴(yán)格的規(guī)定。在設(shè)計(jì)低溫壓力容器時(shí)，首先要考慮選用在低溫下具有較好韌性的鋼材。要提高材料的低溫韌性，可以在冶煉的過程中加入必要的元素，例如可以加入適量的V、Nb等元素，或控制軋制和控制冷卻工藝，或進(jìn)行正火處理，細(xì)化晶粒，增加韌性?？晒┰O(shè)計(jì)時(shí)選用參考。鋼材在用于制造低溫壓力容器之前，需要進(jìn)行夏比V口低溫沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度應(yīng)根據(jù)容器受壓元件的最低設(shè)計(jì)溫度確定，應(yīng)等于或者低于設(shè)計(jì)溫度（一般情況下取等于設(shè)計(jì)溫度）；當(dāng)設(shè)計(jì)條件與低溫低壓力工況相符時(shí)，沖擊試驗(yàn)溫度按設(shè)計(jì)溫度増加50℃之后的值考慮，當(dāng)調(diào)整之后的沖擊試驗(yàn)溫度高于或等于0℃時(shí)，可不需進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn)。夏比V口沖擊試驗(yàn)方法，應(yīng)符合GB/T229《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》的規(guī)定，試驗(yàn)時(shí)每3個(gè)試樣為一組。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器用途較為廣泛，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、生物制藥以及民用生活有著極為深遠(yuǎn)的影響。為確保壓力容器實(shí)用價(jià)值的充分發(fā)揮，減少安全事故的發(fā)生機(jī)率，有必要對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)制造機(jī)制做出必要的完善，以有效提升壓力容器的使用成效，切實(shí)滿足現(xiàn)階段各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ趬毫θ萜鞯氖褂眯枨?。文章從多個(gè)角度出發(fā)，積極進(jìn)行深入探討，嘗試構(gòu)建完備的壓力容器設(shè)計(jì)制造體系。對(duì)容器的選材、強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、制造和檢驗(yàn)提出全面合理的要求，在保證經(jīng)濟(jì)適用的前提下，設(shè)計(jì)出安全可靠的容器。