淺析壓力容器設計對制造檢驗的影響

趙世超（天津華泰壓力容器有限公司，天津　300350）

淺析壓力容器設計對制造檢驗的影響

趙世超
（天津華泰壓力容器有限公司，天津300350）

隨著社會經濟快速發展和科學技術的不斷進步，社會各行業對壓力容器的需求不斷提高，同時對壓力容器設計也提出了新要求。本文在介紹壓力容器的基礎上，著重分析了壓力容器設計原則，并闡述了壓力容器設計對制造檢驗的影響。

壓力容器設計；制造檢驗；影響

壓力容器作為現代工業發展中不可缺少的重要設備，其廣泛的應用于石油化工、能源工業及其他科研等領域中。然而，由于壓力容器自身應用過程中常常處于高溫或高壓等極限狀態，如果壓力容器自身設計缺陷或者現場操作工作人員操作不當等，則極易導致壓力容器發生爆炸起火等危害，對現場人身安全和正常生產造成嚴重安全隱患。因此，國內壓力容器設備的發展理應面向安全化發展并且在產品出廠以及使用過程中，必須按照國家規定的標準進行設備性能的技術檢驗以保證國內壓力容器的安全性和可靠性［1］。

1　壓力容器概述

對壓力容器而言，其主要指的是能夠承載一定壓力的密閉容器，通常由非金屬和金屬材質制造而成，可以盛裝高壓狀態的液體或氣體。壓力容器按照其設計壓力不同，可分為超高壓（耐壓≥100.0MPa）、高壓（耐壓范圍為10.0MPa—100.0MPa）、中壓（耐壓范圍為1.6MPa—10.0MPa）和低壓（耐壓范圍為0.1MPa—1.6MPa）四個壓力等級［2］。

壓力容器設計制造過程涉及了多個學科、行業，其中，壓力容器設計過程中設計機械設計、工程制造設計和力學分析等專業，而壓力容器制造則涉及了機械加工、無損檢測、冶金制造、安全防護以及防腐等領域。隨著社會經濟的快速發展，壓力容器在各行業中應用日漸廣泛特別是在核動力反應堆、化工生產中的反應裝置、分離裝置的外殼等設備中。同時，壓力容器行業目前收到國家產業政策及相關產業政策等鼓勵，良好產業政策環境有利于本行業未來的持續發展。

2　壓力容器設計概述

由于壓力容器通常應用于高溫高壓條件下，同時部分壓力容器受容器內存放物質腐蝕等，因此在對壓力容器設計過程中應具有一定要求，具體表現為［3］：（1）壓力容器在設計過程中應確保其使用運行過程中安全性、可靠性，特別是要求壓力容器滿足工業生產中高溫、高壓、耐腐蝕等條件，避免壓力容器發生泄漏或爆炸等危害；（2）由于壓力容器在操作使用過程中常需要后檢修維護，這就要求壓力容器在設計過程中必須為其日常使用和維修提供便利，有利于壓力容器制造和檢驗難度的降低；（3）在設計壓力容器過程中，應著重考慮壓力容器制造成本，這就要求壓力容器設計中應盡量降低產生的設計成本和制造檢驗的成本等。

常見的壓力容器設計方法主要包括常規設計方法和分析設計方法［4］。其中，在常規設計方法中，其設計原則以彈性失效準則為主，就是當容器達到最大應力點時就變成塑性狀態，失去本身的彈性；在分析設計方法中，其融合了新的設計理念和失效觀點設計原理，為確保壓力容器結構安全性，應采取更加高端的彈塑性甚至塑性失效準則。同時，在設計壓力容器時還應注意一些問題，例如壓力容器結構不連續應力問題、壓力容器制造技術、現代壓力容器設計采用一些新的設計手法等。

3　壓力容器設計對制造檢驗的影響

壓力容器制造檢驗主要包括壓力容器外部檢驗、壓力容器內部檢驗和壓力容器全面檢驗三部分［5］。其中，在壓力容器外部檢驗方面，主要針對壓力容器外表面變形、局部過熱、裂紋、泄漏等進行檢驗，同時也對壓力容器附件的安全可靠性和螺栓的緊固性等檢驗，此外還包括壓力容器底部基礎牢固性等進行檢驗；在壓力容器內部檢驗方面，著重對壓力容器內部腐蝕磨損問題進行檢驗，通常采取射線探傷和超聲波等方法進行檢驗，同時還應對壓力容器壁厚、焊接質量以及容器缺陷等部位進行檢驗；在壓力容器全面檢驗方面，通常進行耐壓試驗，并對壓力容器主要焊縫進行無損探傷抽檢或全部焊縫檢查等。

在壓力容器制造檢驗過程中，壓力容器設計尤為重要，其對壓力容器安全檢驗技術影響尤為顯著［6］。一方面，對壓力容器進行定期檢驗，特別是在壓力容器停機過程中，對壓力容器的安全狀況進行檢驗。另一方面，對壓力容器耐壓性能進行定期檢驗。第三，對壓力容器進行特殊情況下的檢驗，例如無法進行定期檢驗或者不能按期進行定期檢驗的壓力容器，均應當制定可靠的安全保障措施等。

4　壓力容器制造和檢驗要點

（1）嚴格控制壓力容器制造程序，即圖紙審核——技術交底及容器排版——材料復驗、標識移植——小料組對——焊接、試板焊接及理化試驗——無損檢測——熱處理——耐壓實驗——產品最終檢驗；（2）加強壓力容器制造過程中材料復驗，包括材料表面質量、材質質量、材料化學成分與力學性能，如韌性、塑性和強度的等性能是否滿足設計要求；（3）加強壓力容器下料組對過程中的檢驗，著重就封頭焊縫的位置、筒體下料的具體尺寸、直線度允差等是否滿足標準要求進行檢驗；（4）加強壓力容器的無損檢驗，一方面要求無損檢測人員必須持有相關部門培訓證；另一方面通過檢測手段使焊接接頭滿足圖紙及相關標準的要求；（5）加強壓力容器的耐壓試驗，耐壓實驗過程中對試驗介質溫度和環境溫度進行標定使其滿足國標要求，耐壓試驗過程中需由政府技術監督部門進入現場檢驗，對其耐壓試驗的有效性進行明確。

5　結語

總而言之，隨著國內石油化工等行業的快速發展，其對壓力容器各項性能參數提出了更高要求。為提升壓力容器耐壓、耐高溫和耐腐蝕性等，通常通過優化壓力容器設計方式等方法，以改善壓力容器制造檢驗效果。可見，壓力容器設計對于其制造檢驗具有顯著影響，其也是確保我國壓力容器行業持續、健康、穩定發展的重要基礎，應引起足夠的重視。

［1］許鋒.壓力容器設計的合理性對制造、檢驗及經濟性的影響［J］.海峽科技，2012，02（62）：32-33.

［2］司華福.壓力容器及管道的設計、制造和安全檢驗的技術研究［J］.科技論壇，（08）.

［3］張持.壓力容器結構設計的某些原則［J］.貴州化工，2006，31（03）：24-26.

［4］種法賀，昝玉超.壓力容器設計對制造檢驗的影響［J］.山東工業技術，246.

［5］壓力容器壓力管道設計與管理規則單位資格許可阻化工設備與防腐蝕［Z］.2003（03）.

［6］李崇勇，關慶賀，張光.壓力容器設計壓力的確定［J］.中國特種設備安全，2015（01）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.213