基于壓力容器設計問題的探討

王文濤

（沈陽東方鈦業股份有限公司，遼寧沈陽 110168）

基于壓力容器設計問題的探討

王文濤

（沈陽東方鈦業股份有限公司，遼寧沈陽 110168）

針對壓力容器設計問題對其使用壽命的影響進行介紹，在此基礎上重點探討在設計環節中比較常見的問題，以及所帶來的使用安全影響。并對設計階段解決此類問題的有效措施進行總結，幫助提升設計工作質量。

壓力容器；容器設計；設計問題；設計措施

1 壓力容器設計問題對其使用壽命的影響

設計過程中受參數信息誤差的影響，壓力容器很難計算出一個準確的使用壽命，并且在這樣的環境下，也增大了壓力容器的運營風險性，一旦使用中的壓力容器出現參數不達標的現象，內部的受力環境也會發生明顯變化，最終造成容器損壞，危及到操作的安全。設計期間對容器使用壽命判斷計算也是十分重要的，關系到后續使用環節中檢修更換的時間。一旦容器超出了設計的安全使用計算壽命，繼續投入使用在性能穩定性上自然得不到保障。除設計期間各項參數計算不合理之外，對金屬材料受到氧化腐蝕的時間進行計算也不合理，這樣的環境下所開展的容器壓力值測定也受到了嚴重的影響。針對壓力容器的使用壽命問題需要在設計階段采用技術方法來解決，對使用壽命做出合理的判斷后續性能穩定性提升也可以順利進行[1]。

2 壓力容器設計期間的常見問題

2.1 低溫壓力容器界線問題

在對低溫壓力容器的使用期間的界線進行確定時，通常會定義在-20℃，但在對材料的低溫狀態下性能判斷仍然存在誤差問題，這樣并不能達到理想的使用效果，對于低溫界線的確定也是從缺口部分來進行的。鋼材料在壓力環境下，自身使用性能穩定性會發生很大的變化，因此在設計期間會將壓力控制在材料所能夠承受的范圍內，這樣才不會造成嚴重的隱患問題。鋼材在設計階段所選擇的厚度與使用溫度有很關系，進入到低溫使用環境下，需要將鋼材的厚度加大，這樣才能夠確保其內部壓力保持在使用穩定的環境下，但目前的設計環節中由于對低溫界線確定不明確，在此基礎上開展的后續設計也不能判斷出合理的鋼材選擇厚度，長時間在這樣的環境下不利于壓力容器的安全使用。

2.2 最大允許工作壓力問題

壓力容器所能夠承受的壓力也有一個確定的數據值，設計期間由于對最大工作壓力計算不合理，容器使用期間對壓力的控制自然也不能達到質量安全標準。最大壓力值是根據容器外層厚度的計算來進行的，計算出材料在損壞前所能夠處于的最薄弱狀態，根據這一數值對最大工作壓力值做出計算。這一參數的確定需要結合使用環境受力分析實驗來得到，也是設計環境中比較容易出現問題的，并且問題發生通常也是關聯的，通常是由于材料的厚度選擇不合理造成的，在所計算的最大壓力值中并沒有達到使用規定的安全標準，同時也與實際情況之間存在很大的誤差。

2.3 壓力容器的焊接問題

在對接縫處進行焊接處理時，需要根據使用中的壓力值計算來進行，這樣才能更合理地判斷其中所存在的問題。焊接材料選擇，焊接過程中的溫度控制都很容易出現誤差問題，需要在設計階段對這些參數值做出計算，在此基礎上開展的焊接施工才能更加安全穩定。焊接問題在設計階段比較常見，同時也關系到設計任務開展是否可以順利進行[2]。壓力容器的密閉性一旦不達標，使用期間會出現不同程度的泄漏問題，威脅到使用者的人身安全，對內部材料也不能起到保護作用。

3 解決壓力容器設計問題的對策

3.1 根據設計計算參數結果選擇材料

在設計任務開展前，要對壓力容器的各項使用參數進行詳細計算，在此基礎上所進行的工作任務也不會受到影響，并且能夠更合理的判斷其中所存在的問題。鋼材厚度選擇可以通過使用中的最大壓力值計算得出，并對低溫界線做出判斷，各項參數確定之后，接下來開展的設計任務也可以更順利進行。同時在設計期間還需要對容器使用環境中存在的隱患問題做出判斷，包括材料可能會受到的腐蝕影響，這樣才能夠更好地提升壓力容器質量安全。

3.2 確定最大允許工作壓力配合焊接

明確壓力容器使用過程中的最大允許工作壓力，在此基礎上所開展的焊接任務也不會受到其影響，技術人員在對焊接材料的選擇上也有了明確的針對方向，避免影響到后續施工任務的正常開展。所計算的結果需要進行檢驗，反復驗證后進入到最終的制作環節，對于焊接溫度控制也需要科學精準，否則很容易影響到材料使用階段的穩定性，一旦鋼材變形，容器內的壓力也會因此而發生改變。確定最大允許工作壓力值后，所進行的焊接處理才能更穩定開展，將壓力容器的接縫處理在理想的運行使用范圍內。焊接時間在規定值范圍內，以免因時間過長造成鋼材發生高溫性能變化，使用后不能承受壓力造成安全隱患。

3.3 壓力容器設計的焊接接頭系數

在對焊接接頭部分的系數進行計算確定時，根據常見的技術性問題來探討其原理，確定焊接接頭系數有利于容器制作過程對焊接時間的控制。針對壓力容器的使用安全以及焊接問題，設計人員要嚴格按照規定來進行計算，并以提升使用安全性為前提，在此基礎上重點探討可能遇到的問題，在焊接處理過程中針對常見問題采取規避措施，達到更理想的工作效果，最終的工作質量也能夠得到保障。明確了設計階段常見的問題，有針對性的采取解決預防措施，更有助于提升工作任務的完成質量，壓力容器使用過程中的安全控制也更能順利進行。

4 結束語

設計者應認真研究標準和法規的技術及管理規定，提高解決壓力容器設計問題的能力，特別是解決特殊結構壓力容器的能力，以增加設計、建造中的技術含量，保障壓力容器安全。

[1] 劉亞明.壓力容器設計過程中的常見問題及防范對策探究[J].科技風，2013，（10）.

[2] 王雅麗.關于壓力容器設計中常見問題及設計優化的探討[J].科技與企業，2013，（11）.

Discussion on Pressure Vessel Design

Wang Wen-tao

Introduces the influence of pressure vessel design problem on its service life.On this basis，it focuses on the more common problems in the design process and the impact of the use of safety.And the design stage to solve such problems to sort out effective measures to help improve the quality of the completion of the design work.

pressure vessel；container design；design problem；design measure

TH49

B

1003–6490（2016）09–0055–02

2016–08–10

王文濤（1983—），男，遼寧阜蒙人，工程師，主要從事壓力容器設計工作。