壓力容器設(shè)計中的問題與防范措施

李福強(qiáng)

（江蘇信得石油機(jī)械股份有限公司，江蘇 鹽城 224753）

伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化建設(shè)也取得很大進(jìn)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力容器是一種重要的設(shè)備，直接關(guān)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(guān)單位要逐步規(guī)范壓力容器的設(shè)計、制作、質(zhì)量和維修等方面的標(biāo)準(zhǔn)。可是，壓力容器在設(shè)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(shè)計質(zhì)量，需要充分了解設(shè)計中存在的問題，同時制定出合理的預(yù)防措施。

1 設(shè)計原則

1.1 焊縫需要與應(yīng)力集中保持合理間距

設(shè)計人員在設(shè)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(shí)際需求，避免因為質(zhì)量問題，在實(shí)際運(yùn)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(yīng)力集中保持恰當(dāng)?shù)木嚯x。針對于壓力集中處，有一定的復(fù)雜性，如果是在比較混亂應(yīng)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(shè)計前期要重點(diǎn)分析焊縫的合理區(qū)域，進(jìn)而確保焊縫處理的科學(xué)性。

1.2 對于結(jié)構(gòu)不連續(xù)處需要進(jìn)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(xué)角度進(jìn)行分析，導(dǎo)致局部應(yīng)力出現(xiàn)混亂，從而嚴(yán)重影響到具體應(yīng)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(yīng)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(shè)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?xí)绊懙綁毫θ萜鞯膹?qiáng)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(shè)計過程中選擇材料質(zhì)地和強(qiáng)度并不能達(dá)到容器生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)；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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，就會直接影響到容器結(jié)構(gòu)性能和強(qiáng)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(yīng)用方面，如果缺少一定的經(jīng)濟(jì)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(yùn)用的效果。因此，在容器處理的設(shè)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(shè)計容器熱處理的過程中，并沒有一個規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)?shù)那闆r；②在壓力容器熱處理設(shè)計過程中，最主要的一個問題還是由于缺乏完整性。如，當(dāng)前設(shè)計人員雖然注重容器殼體和封頭部位的設(shè)計，設(shè)計效果也很理想，但是，在接管熱處理設(shè)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(yīng)用效果。

2.3 法蘭設(shè)計問題

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

2.4 使用壽命問題

在壓力容器設(shè)計過程中，人們比較重視使用年限問題，在實(shí)際設(shè)計的時候很容易出現(xiàn)一些問題，設(shè)計人員在具體設(shè)計過程中并不是很重視容器使用年限方面的設(shè)計，使壓力容器設(shè)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(yán)重的會埋下很大的安全隱患問題。此外，在壓力容器設(shè)計過程中，盡管標(biāo)記出壓力容器的具體使用年限，但是，設(shè)計人員通常會依據(jù)自己的工作實(shí)踐經(jīng)驗來確定壽命數(shù)值。所以存在很大的偏差，導(dǎo)致使用壽命出現(xiàn)問題。

3 防范策略

3.1 對材料進(jìn)行優(yōu)化選擇

壓力容器設(shè)計環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)材料問題，導(dǎo)致容器整體質(zhì)量出現(xiàn)問題，在具體設(shè)計環(huán)節(jié)，要合理優(yōu)化和控制材料選擇，確保材料的應(yīng)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(diǎn)內(nèi)容（2）系統(tǒng)的分析壓力容器運(yùn)用的材料性能和特點(diǎn)，特別是深入的分析材料的耐腐蝕性、韌性、強(qiáng)度和受力等性能，保證容器材料具備比較高的應(yīng)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(yīng)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(yán)格執(zhí)行比較強(qiáng)的力度，確保經(jīng)濟(jì)性能達(dá)到預(yù)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(jìn)行規(guī)范

在壓力容器的設(shè)計過程中，熱處理環(huán)節(jié)的設(shè)計還存在很多的問題和缺陷。設(shè)計人員要進(jìn)行比較規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，通過不斷優(yōu)化設(shè)計方案，更加規(guī)范設(shè)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(shè)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(shè)計的相關(guān)部位，保證壓力容器質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 對法蘭進(jìn)行精準(zhǔn)計算

在設(shè)計壓力容器法蘭的時候，設(shè)計的精確度，主要是通過科學(xué)計算來明確法蘭的厚度、尺寸等指標(biāo)。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(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(shè)計人員要依據(jù)各類指標(biāo)和有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行系統(tǒng)的分析，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的設(shè)計。并且，設(shè)計人員要全面遵循最基本的原則，在設(shè)計圖紙中要明確標(biāo)注出壓力容易的使用年限。從而科學(xué)設(shè)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(yīng)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(xué)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(shè)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(shè)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(shè)計問題和熱處理設(shè)計問題等。提出了合理的防范措施。通過對壓力容器設(shè)計的不斷完善，提高了容器使用的可靠性，確保的日常應(yīng)用的安全性，使壓力容器的性能充分發(fā)揮出來。