簡析壓力容器設(shè)計(jì)的問題和對(duì)策

黃 虹（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

簡析壓力容器設(shè)計(jì)的問題和對(duì)策

黃 虹
（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

摘 要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，特別是科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域方面也在取得越來越多舉世矚目的成就，其中壓力容器的設(shè)計(jì)作為我國工業(yè)設(shè)計(jì)的重要組成部分，近幾年引起了越來越多相關(guān)技術(shù)人員的注意，原因是使用壽命年限的問題、結(jié)構(gòu)材料的改變以及壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理問題對(duì)壓力容器有一定的影響。筆者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)者們經(jīng)常會(huì)在這些方面出現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞。本文首先針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題進(jìn)行分析，再針對(duì)這些問題提出了相關(guān)的防范措施。

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)缺陷；防范對(duì)策

一、壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題

由于大多數(shù)的工業(yè)企業(yè)都會(huì)用到壓力容器，特別是石油化工行業(yè)的企業(yè)，所以壓力容器可以說是目前工業(yè)領(lǐng)域中最為重要的設(shè)備之一，具有舉足輕重的地位。但是以我國目前的技術(shù)而言，在壓力容器的設(shè)計(jì)方面還存在很多的問題，從設(shè)計(jì)、建造到安裝，每一個(gè)細(xì)節(jié)都需要保證它的安全性和可靠性。特別是壓力容器的設(shè)計(jì)問題，需要設(shè)計(jì)人員十分出色的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還要避免在壓力容器設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題，這就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)于壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題有一定的了解和把握。

1 壓力容器設(shè)計(jì)的使用壽命問題

新版的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)圖紙上明確標(biāo)注出該壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限，要嚴(yán)格避免壓力容器因?yàn)槌鲈O(shè)計(jì)的使用年限而導(dǎo)致的安全隱患，所以通過新的規(guī)定可以看出，使用年限對(duì)壓力容器的實(shí)際應(yīng)用效果有很大的影響，但是即使操作人員看到設(shè)計(jì)圖紙上的壓力容器的設(shè)計(jì)使用壽命，往往也沒有引起重視，而且最為重要也是最容易被忽視的就是設(shè)備所處的環(huán)境、溫度、壓力、材料等對(duì)使用年限的影響，特別是由于操作人員沒有認(rèn)真閱讀操作手冊(cè)，經(jīng)常違規(guī)操作，使得壓力容器的使用年限大大減少。

2 結(jié)構(gòu)材料的改變對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)的影響

一般情況下，客戶的實(shí)際需要、壓力容器的周邊環(huán)境、壓力容器的大小和外觀要求等因素經(jīng)常會(huì)改變壓力容器的材料，但是材料的改變會(huì)影響整個(gè)壓力容器的各種屬性，可以說是壓力容器設(shè)計(jì)過程中最為重要的因素之一，特別是壓力容器材料的選擇更是超過一般的工業(yè)設(shè)備。因?yàn)閴毫θ萜鞯牟牧系母淖儠?huì)影響其內(nèi)外部的受力情況和耐腐蝕情況，一般設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)壓力容器的實(shí)際需用，分析其受力情況和耐腐蝕需求，從而選擇壓力容器的材料，但是當(dāng)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的壓力容器的容器壁變薄或者變厚的時(shí)候，設(shè)計(jì)者往往會(huì)忽略容器的材料選擇，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3 壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理的問題

在有關(guān)鋼板的熱處理的相關(guān)規(guī)定中，可以查到鋼板冷成型受壓元件在大多數(shù)情況下需要熱處理，比如裝的液體毒性很強(qiáng)的時(shí)候，還有腐蝕性很強(qiáng)的時(shí)候，碳鋼極低的合成鋼在成型后厚度會(huì)降低，如果想讓成型變形率符合相關(guān)規(guī)定的指標(biāo)要求，就需要采用熱處理從而使其恢復(fù)到材料的原本性能，一般設(shè)計(jì)者在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，都會(huì)注意容器壁和封頭的熱處理，但是在很多接管處的設(shè)計(jì)上，卻忽略了要進(jìn)行相關(guān)熱處理，從而導(dǎo)致材料變形，不符合相關(guān)規(guī)定的指標(biāo)要求。

二、壓力容器設(shè)計(jì)過程中常見問題的防范對(duì)策

1 針對(duì)使用年限的防范對(duì)策

根據(jù)最新的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》的要求，設(shè)計(jì)者應(yīng)該在每張壓力容器設(shè)計(jì)圖紙上明確標(biāo)注出其設(shè)計(jì)使用年限，設(shè)計(jì)者可以從以下三點(diǎn)考慮設(shè)計(jì)使用年限：第一點(diǎn)從壓力容器材料的耐腐蝕角度考慮，要通過材料的最大腐蝕速度和內(nèi)外部壓力差計(jì)算出該容器的最大腐蝕承受度，從而確定其使用年限；第二點(diǎn)是參考?jí)毫θ萜鲗?shí)際使用過程中所處的外部環(huán)境，因?yàn)橥獠凯h(huán)境的影響是僅次于腐蝕的影響因素之一，為了保證工程的安全，設(shè)計(jì)者應(yīng)該在最惡劣的使用環(huán)境中得出壓力容器的使用壽命；最后一點(diǎn)是要全面考慮操作者的不正當(dāng)、不正規(guī)操作給壓力容器帶來的影響，并且在設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注操作規(guī)范，給操作者相關(guān)的提醒。

2 針對(duì)壓力容器材料替換引起的設(shè)計(jì)問題

前面提到了材料的改變對(duì)壓力容器的影響，所以在各個(gè)部件的連接位置，還有管道的彎折位置，無論是當(dāng)材料變厚還是變薄都要進(jìn)行相關(guān)的處理，比如當(dāng)材料變厚的時(shí)候封頭和各個(gè)地方鏈接的地方要削成平邊角，當(dāng)然還要考慮焊接對(duì)于材料的影響。

3 針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理問題的對(duì)策

很多壓力容器的設(shè)計(jì)人員為了降低制作成本，在設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候很多連接的部分都使用碳鋼或者低合金鋼，雖然這些材料可以利用無縫管制作，理論上可以滿足設(shè)計(jì)要求，而且還減少成本，但是工作人員往往會(huì)忽略對(duì)這些材料進(jìn)行熱處理，因?yàn)樘间摶蛘叩秃辖痄撛诔尚椭蟛唤?jīng)過合適的熱處理，就會(huì)使得材料發(fā)生微小的晶體破碎，使其硬度和強(qiáng)度雖然有所上升，但是可塑性卻反而下降，這樣壓力容器在實(shí)際的應(yīng)用過程中就會(huì)出現(xiàn)裂紋，從而造成安全事故，所以應(yīng)該對(duì)這些材料進(jìn)行嚴(yán)格的符合國家標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求的熱處理過程。

結(jié)語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓力容器設(shè)計(jì)作為我國工業(yè)設(shè)計(jì)的重要組成部分引起了越來越多技術(shù)人員的注意。壓力容器作為我國一項(xiàng)重要的工業(yè)設(shè)備，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在設(shè)計(jì)的工作中嚴(yán)格以“安全第一，預(yù)防為主”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，在我國最新規(guī)定的基礎(chǔ)上，要全面考慮，從各個(gè)角度提高壓力容器的可靠性。筆者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)者們經(jīng)常會(huì)在使用壽面年限的問題、結(jié)構(gòu)材料的改變以及壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理問題這些方面出現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞，本文首先針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題進(jìn)行分析，之后針對(duì)這些問題提出了相關(guān)的防范措施。

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中圖分類號(hào)：TH49

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