壓力容器設計中的問題與防范措施

李福強

（江蘇信得石油機械股份有限公司，江蘇 鹽城 224753）

伴隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化建設也取得很大進展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力容器是一種重要的設備，直接關系到工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?；诖?。我國很多的研究人員加大壓力容器方面的研究。與此同時，相關單位要逐步規(guī)范壓力容器的設計、制作、質(zhì)量和維修等方面的標準?？墒牵瑝毫θ萜髟谠O計過程中還存在很多的問題，直接影響到壓力容器的整體質(zhì)量，阻礙了基本功能的發(fā)揮。為了有效提升壓力容器的設計質(zhì)量，需要充分了解設計中存在的問題，同時制定出合理的預防措施。

1 設計原則

1.1 焊縫需要與應力集中保持合理間距

設計人員在設計壓力容器的時候要注重焊縫部位的處理，正確的選擇焊縫的具體位置，確保符合容器的實際需求，避免因為質(zhì)量問題，在實際運用過程中帶來不利影響。因此，在選擇焊縫位置的時候，要和應力集中保持恰當?shù)木嚯x。針對于壓力集中處，有一定的復雜性，如果是在比較混亂應力的情況下，在焊縫的時候就會直接影響到后續(xù)的使用，造成容器的損壞。所以，在壓力容器設計前期要重點分析焊縫的合理區(qū)域，進而確保焊縫處理的科學性。

1.2 對于結(jié)構(gòu)不連續(xù)處需要進行圓滑過渡

壓力容器的整體結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)一些不連續(xù)的區(qū)域，這些部分對容器有著很大的影響，處理不到位直接破壞了整體結(jié)構(gòu)。尤其是要以力學角度進行分析，導致局部應力出現(xiàn)混亂，從而嚴重影響到具體應用。所以，對于一些不連續(xù)部位的圓滑處理是非常重要的，主要是對于相應轉(zhuǎn)角的處理，從而有效提升曲率半徑。

2 問題分析

2.1 材料選擇問題

在設計壓力容器的時候，最主要的是如何選擇容器材料，材料質(zhì)量對壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量有著非常重要的影響，甚至會影響到壓力容器的強度、使用年限、結(jié)構(gòu)性能等，經(jīng)過全面分析，材料問題表現(xiàn)在以下幾個方面：①在選擇材料型號的時候存在一定的缺陷，如，壓力容器設計過程中選擇材料質(zhì)地和強度并不能達到容器生產(chǎn)的標準；②在選擇壓力容器材料的過程中，一個重要因素就是材料的厚度，如果材料厚度不符合設計標準，就會直接影響到容器結(jié)構(gòu)性能和強度，對容器使用的可靠性帶來不利影響；③針對于選擇材料應用方面，如果缺少一定的經(jīng)濟屬性，那么在后期生產(chǎn)過程中，就會存在一定的問題，影響到壓力容器的正常生產(chǎn)。

2.2 熱處理問題

壓力容器生產(chǎn)過程中，熱處理也是一個非常重要的環(huán)節(jié)，同時熱處理質(zhì)量直接影響到容器運用的效果。因此，在容器處理的設計環(huán)節(jié)，要具備一定的合理性，依據(jù)壓力容器熱處理的具體狀況分析，存在的主要問題有以下幾個方面：①在設計容器熱處理的過程中，并沒有一個規(guī)范的標準，存在一定的缺陷在后續(xù)生產(chǎn)過程中的熱處理環(huán)境會出現(xiàn)操作不當?shù)那闆r；②在壓力容器熱處理設計過程中，最主要的一個問題還是由于缺乏完整性。如，當前設計人員雖然注重容器殼體和封頭部位的設計，設計效果也很理想，但是，在接管熱處理設計環(huán)節(jié)，通常會忽視容器的安全性，直接影響到了容器的整體應用效果。

2.3 法蘭設計問題

在設計壓力容器的時候，要重視法蘭設計，作為壓力容器的重要組成內(nèi)容，在設計法蘭的過程中存在的一些問題直接會導致容器的使用效果降低，從而引發(fā)嚴重的問題。因此，在壓力容器設計過程中要合理控制法蘭設計。目前我國在法蘭設計過程中，最主要的問題就是尺寸設計和強度設計方面并不能符合最基本的標準，引發(fā)了后續(xù)的安全問題，導致強度和尺寸問題最主要是由于計算機執(zhí)行程序缺乏科學性，尤其是在實際匹配過程中效果并不是很理想，存在很多的問題，導致比較嚴重的后果。

2.4 使用壽命問題

在壓力容器設計過程中，人們比較重視使用年限問題，在實際設計的時候很容易出現(xiàn)一些問題，設計人員在具體設計過程中并不是很重視容器使用年限方面的設計，使壓力容器設計并不是很明確使用壽命。在后期生產(chǎn)過程中帶來不利影響，嚴重的會埋下很大的安全隱患問題。此外，在壓力容器設計過程中，盡管標記出壓力容器的具體使用年限，但是，設計人員通常會依據(jù)自己的工作實踐經(jīng)驗來確定壽命數(shù)值。所以存在很大的偏差，導致使用壽命出現(xiàn)問題。

3 防范策略

3.1 對材料進行優(yōu)化選擇

壓力容器設計環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)材料問題，導致容器整體質(zhì)量出現(xiàn)問題，在具體設計環(huán)節(jié)，要合理優(yōu)化和控制材料選擇，確保材料的應用的價值真正的發(fā)揮出來。在優(yōu)化材料選擇的過程中，涵蓋了以下幾點內(nèi)容（2）系統(tǒng)的分析壓力容器運用的材料性能和特點，特別是深入的分析材料的耐腐蝕性、韌性、強度和受力等性能，保證容器材料具備比較高的應用效果；（2）在選擇容器材料的過程中，要明確材料的具體厚度，依據(jù)壓力容器的具體要求，合理的確定容器材料的厚度，保證容易應用可靠性能的提升；（3）壓力容器生產(chǎn)過程中不管使用何種材料都有嚴格執(zhí)行比較強的力度，確保經(jīng)濟性能達到預期的效果，避免材料價格過高，影響生產(chǎn)的可行性。

3.2 對熱處理進行規(guī)范

在壓力容器的設計過程中，熱處理環(huán)節(jié)的設計還存在很多的問題和缺陷。設計人員要進行比較規(guī)范和標準的設計，通過不斷優(yōu)化設計方案，更加規(guī)范設計壓力容器熱處理，主要通過程序化和系統(tǒng)化兩個方向入手。程序化是在設計圖紙中明確壓力容器熱處理的具體工序和內(nèi)容，從而保證熱處理的質(zhì)量。系統(tǒng)性主要是通過全面的分析壓力容器質(zhì)量的各類影響因素，綜合考慮熱處理設計的相關部位，保證壓力容器質(zhì)量達到相關標準。

3.3 對法蘭進行精準計算

在設計壓力容器法蘭的時候，設計的精確度，主要是通過科學計算來明確法蘭的厚度、尺寸等指標。針對于計算過程中的影響因素，例如，受力情況，連接方式，法蘭結(jié)構(gòu)材料等，通過全面的分析保證法蘭借工環(huán)節(jié)的質(zhì)量達到相關標準，進而提高容器整體質(zhì)量。

3.4 改善使用壽命

針對于壓力容器的使用年限來說，設計人員要依據(jù)各類指標和有關規(guī)定，進行系統(tǒng)的分析，根據(jù)相關標準進行合理的設計。并且，設計人員要全面遵循最基本的原則，在設計圖紙中要明確標注出壓力容易的使用年限。從而科學設計出容器使用壽命，同時要全面分析容器的使用環(huán)境，確保應用可靠性的提升，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題。依據(jù)壓力容器使用的材料，科學計算內(nèi)部和外部的壓力差一級耐腐蝕性能，從而計算出使用年限。

4 結(jié) 語

本文分析了壓力容器設計原則，全面分析了壓力集中和結(jié)構(gòu)不連貫區(qū)域需要注意的地方，根據(jù)設計中存在的一些問題，如材料選擇問題，使用壽命問題，法蘭設計問題和熱處理設計問題等。提出了合理的防范措施。通過對壓力容器設計的不斷完善，提高了容器使用的可靠性，確保的日常應用的安全性，使壓力容器的性能充分發(fā)揮出來。