壓力容器相關技術現狀與展望

摘 要：將理論知識與工作實際相結合，對現在壓力容器相關技術進行了簡要的梳理與總結。

關鍵詞：壓力容器；標準；設計；焊接；失效

21世紀以來，隨著我國經濟的不斷發展，壓力容器研究的理論水平與從業人員的技術素養的不斷提高，我國壓力容器的制造水平得到了很大的進步。本文將結合理論與實際，在法規標準，設計，焊接，失效等方面對當今壓力容器技術進行總結，并對其未來的發展方向進行展望。

1 行業發展，標準先行

壓力容器行業健康發展的前提是必須要有一套適應時代的法規，標準體系。壓力容器是一種特種設備，在廣大工業領域中有著普遍的應用。其工作環境一般較為危險，常在高溫（低溫），高壓下運行，其中的介質也多為易燃易爆的有害物，如果有意外發生，將對當地環境，及周邊人員產生較大的傷害。為此，必須嚴格規范壓力容器的制造與使用，降低事故發生的可能性，并控制其危害程度。當下，各個國家按照自己的技術水平與生產要求并結合了本國的國情制定出了與之相符的技術標準。中國也綜合考慮自身國情，出臺了囊括法律、法規、規章、綜合技術法規以及技術標準的一系列相關規范。十幾年來，汲取從業人員的共同智慧，該體系不斷地完善，有效促進了壓力容器行業的健康發展?！吨腥A人民共和國特種設備安全法（草案）》，《特種設備安全監察條例》，《特種設備安全監察條例》，《固定式壓力容器安全技術監察規程》等的先后頒布表明我國壓力容器技術標準體系的初步設立。而且圍繞著GB 150.1 ～ 4—2011《壓力容器》衍生出各類材料與零部件標準，其涵蓋的范圍已同等于國外的ASME-Ⅷ-Ⅰ，AD規范等。

2 設計趨于輕型化

壓力容器設計的輕型化是綜合考慮安全，經濟與資源環保等綜合方面的的產生的趨勢，是目前壓力容器設計的發展方向。不斷提高材料的強度、適當降低安全系數的要求、使用具有更高屈服強度的材料、采用應變強化技術、分析設計方法的不斷普及以及對壓力容器結構的優化都可以幫助我們進一步實現壓力容器設計的輕量化。由于我國目前壓力容器設計輕型化發展相對較慢，相關領域的基礎研究沒有跟上，首先要提高基礎研究的水平，，如復雜結構壓力容器塑性垮塌壓力計算方法、壓力容器局部失效判據、輕型化對容器制造和檢驗要求的影響等。

3 焊接技術是關鍵

焊接技術廣泛應用于壓力容器的制造領域，焊接技術的好壞優劣與壓力容器的質量，成本，可靠性，生產效率息息相關?？芍?，焊接技術水平的提高對于提高壓力容器技術水平有很大的幫助，這已經是設計單位，生產部門，與客戶的共識。壓力容器多種多樣，工作條件各有不同，從高壓到低壓，從高溫到低溫，從強腐蝕到無腐蝕，從強輻射到無輻射，需要我們運用不同的焊接技術。目前，高壓容器的生產主要是用于核電站，火電站，與各類化工廠，此類壓力容器的制造包括有筒節縱縫和環縫的焊接、各種接管的馬鞍型焊縫的焊接以及各種表面的耐蝕、耐磨層和密封面的堆焊等。被焊接件的強度越來越高（ 500～900 MPa ） 、厚度也斷增大（ 150～700 mm） ，這對焊接技術提出了更高的要求，但也是其發展的一次契機。如目前出現了一種新的焊接技術——窄間隙埋弧焊技術。如果要焊接厚壁容器，當其壁厚達到了100mm以上時，傳統的焊接技術已經不能很好的滿足焊接的要求，與此同時也浪費了能源，資源，與人力。

近些時間以來，不少企業高度重視窄間隙焊接技術，許多單位也在生產時運用不同形式的窄間隙焊接技術。但是對于窄間隙埋弧焊技術的的定位，大家有不同的看法。一部分人員認為對于厚壁容器，其焊接最主要是降低間隙，減少時間，提高效率。但是事實并不如此，厚壁容器的焊縫的穩定性是最重要的，如果一旦出現焊接的差錯，越小的焊縫越難被修復，甚至于無法修復，必須重新進行坡口的加工，而這樣一來與我們對效率的追求背道而馳。

4 壓力容器的失效

失效指產品失去了應有的功能。而壓力容器的失效，是指其在設計的使用時間與使用環境（溫度、壓力、介質等）下，按照相關失效準則的規定，失去了該容器所能發揮的功能。壓力容器的失效分析技術通常包括：失效的預測，診斷，與預防。 而失效診斷是壓力容器失效技術的核心，而我們研究的最終目頂是進行失效的預防與預測。失效的診斷發生在失效之后，而失效預防及預測是在失效發生之前運用的技術。

對于發生失效的的處理，我們應該遵循以下步驟：

1）首先要保護失效發生的現場

2）調查與取樣

<1>失效現場的調查主要包括：失效部位，裂紋及碎片的名稱，尺寸大小，以及形狀的記錄。周圍的可疑物件，和工作人員的說明；

<2>應該調查的材料為：壓力容器類型、生產商、生產日期、生產批次，用戶、使用地點、開機時間、操作者、維護者、使用記錄、維修記錄、操作章程。材料檢驗記錄、生產工藝記錄、質檢記錄、驗收記錄和質量保證合同及其技術文件，相關的法規，標準以及類似案例；

3）失效分析試驗

通常包括：無損檢測，金相檢測，材料性能測試，成分分析，斷口分析；檢測材料的選擇，保護，和清理。檢測材料的宏觀及微觀檢查和并進行斷裂力學分析。進行檢測時應充分考慮其有效性，經濟性，必要性。通常先用簡單的方法，必要情況下可用更加復雜，費用更高的方法；

4）對結果進行評定

通常失效的原因是多方面的，應該盡量分清主要原因與次要原因。

5）提出解決及預防方案

6）對失效分析結果進行總結

通過對失效分析結果的總結，進而在今后的設計，生產，運行，維護等任務時吸取教訓，冰面類似問題的產生。

作者簡介：

汪健濤（1970--），男，河南開封人，助理工程師，研究方向：壓力容器檢驗。