淺析壓力容器設計存在的問題及解決措施

宋大權

摘要：近些年，隨著工業化水平的不斷發展，工業化生產對壓力容器的設計和質量提出了更高的要求，壓力容器設計的優劣直接影響到容器是否能夠達到國家相關標準，因此，壓力容器設計工作的意義重大，相關人員必須完成好壓力容器的設計工作。本文主要討論了我國壓力容器設計存在的問題和弊端，并根據實際情況提出了相應的改善措施，希望能對有關單位和企業有所幫助。

關鍵詞：壓力容器;容器設計;存在問題;改善措施

一、前言

改革開放以來，國家大力發展經濟，近幾年我國經濟快速發展，伴隨著經濟的發展，科學技術也越來越強，我國也在努力的發展著“中國制造”并爭取早日轉變為“中國創造”。同時，為了在國際上得到其他國家的認可，不僅在軍事上讓別的國家刮目相看，還要在經濟上提高我國的競爭力和認可度，所以我國必須要提高各個消費品的產品質量。我國的化工、石油等行業普遍都在使用壓力容器，原因是這些行業中所生產的成品和所用的原料都是具有毒性、體積較大、并且容易點燃和爆炸，所以如果壓力容器設計不合理的話就會造成壓力容器的質量不合格，而這些質量不合格的壓力容器使用到石油、化工等行業的話就會造成嚴重的安全事故。所以設計人員一定要非常認識和仔細的設計壓力容器，并且嚴格制造。

二、我國壓力容器設計存在的問題和弊端

（一）經濟性方面有所欠缺

設計的工作者們在進行壓力容器設計的時候，一定要提前做好必要的準備工作，要充分的對壓力容器的安全性進行考慮，在選擇制造所需要的原材料時，要充分的考慮到原材料之間的焊接、所用設備所能承受的最高溫度是多少、每個不同的介質之間的特點以及設計的壓力，同時還要對壓力容器進行整體全面的分析，例如容器的冷熱加工功能和其經濟價值、容器的內外部結構尤其是生產容器所需要的成本，因為壓力容器的造價成本直接與生產所使用的原材料和最終生產出的壓力容器總質量相關，可以說起著至關重要的作用。企業為了實現利潤最大化目標，設計人員在進行壓力容器設計的時候通常會選擇價格較為便宜的原材料進行容器的制造，雖然這樣有效地降低了企業的制造成本，但是同時也大大的降低了所生產出的壓力容器的質量。

（二）對壓力容器的使用壽命上關注不夠

通常情況下，我們所使用的產品都有一定的使用壽命，不論是食品還是日常所用的工具，所以顯而易見壓力容器也是具有一定的使用壽命的，但是一般情況下國家都會要求像壓力容器這類機械類機器都擁有較長的使用壽命，因為這類產品在生產過程中的成本是比較高的，而如果產品的使用壽命過短的話無疑會增加生產成本，但是設計的工作人員及其團隊在進行壓力容器設計的時候，往往會忽略使用壽命這一重要問題，比如對壓力容器的有關單位進行標明、對預計使用壽命和所用的生產器具進行標注等等。對于以上所說的這些問題，設計的工作人員及其團隊在進行壓力容器的設計時，應該充分的考慮壓力容器的使用壽命，采用行業認準使用壽命估計法，并考慮壓力容器使用壽命的各個影響因素，最終定下壓力容器的使用壽命，并此項內容進行明確的標注，比如：哪種原材料會降低壓力容器的使用壽命，而哪種優質的原材料能夠有效地保障產品的使用壽命。與此同時，設計方案也會影響到壓力容器的質量，不同的設計方案會生產出質量不同的壓力容器，設計的工作人員或團隊，可以在同一材質的情況下，進行不同的設計方案來看看所生產出的壓力容器的使用壽命，但是這一方面的問題并沒有受到生產企業以及設計人員的重視。

（三）非標法蘭設計不夠標準

我國目前的設計中是以《壓力容器法蘭》作為參考依據的，所使用的公稱壓力小于 6.4MPa，對應的公稱值直徑小于800ml;根據《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》中的提出的標準，其中于較大直徑的法蘭，公稱壓力小于 16MPa，公稱直徑小于 200ml。以上的標準數值，在實際的操作中是無法對應的，大多數都超過以上的指標，針對這樣的情況，設計者要特別注意法蘭結構的尺寸，在設計時要仔細精確計算，只有這樣才能滿足各方面要求。

三、壓力容器設計存在問題的改善措施和方法

（一）科學合理的采購材料

改善壓力容器的設計，首先要科學合理的采購材料，這也是對設計人員的考驗，設計人員要選擇質量過硬、溫度承受力較強、耐力較好、焊接功能較好的原材料，材料的好壞，直接影響設計出產品的質量。與此同時，設計人員還要注意，設計在滿足相關指標后，在保證經濟條件的允許下，在各個細節上要進一步優化容器的使用壽命和使用安全性。

（二）重視設計細節上的把控

人們常說細節決定成敗，這話不無道理，所以設計的工作人員或團隊在進行壓力容器設計的時候，一定要注意設計的細節，在壓力容器進行冷處理這一環節上，特別是在溫成型和冷成型所使用的原件上，設計的工作人員或團隊在設計壓力容器的過程中，要充分地考慮到壓力容器所要開展的主題，要提前做好相應的準備，在設計時做到心中有數。有的時設計的工作人員或團隊在進行壓力容器設計時，往往會忽略掉壓力容器所使用的封頭和接管以及產品附件及逆行熱處理工藝編排等一些問題，不能夠同時的考慮到這些問題，在設計和制造的過程中沒能將細節方面處理到位，從而導致設計出現短板，所生產出的壓力容器的使用壽命不夠理想，也無法保證壓力容器的使用安全性，這將會給后期的使用單位帶來嚴重的安全隱患問題。所以設計的工作人員或團隊在對壓力容器進行設計的時候一定對壓力容器做好必要的細節處理。

（三）設計時堅持區別對待的原則

在涉及人員或團隊進行壓力容器設計的時候一定要秉持著區別對待的原則，這是十分重要的。就像世界上沒有兩片同樣的雪花一樣，不同的壓力容器在應力下所表現的失效現象也是不同的。甚至有的時候壓力容器在同樣的應力情況下，但是因為不同的分布，所形成的失效現象還是會有所不同。壓力容器中有著許多的負荷，比如，壓力容器自身的重量所產生的壓力、容器內外部所形成的不同的壓力、容器和外界的溫差以及壓力容器內部零件所帶來的壓力等等，所以壓力容器承受著許多的負荷，這些不同的負荷通常情況下會在壓力容器上通過三個力表現出來：一是初次應力、二是二次應力、三是峰值應力。這三種力的出現情況是不一定的，有時會一起出現有時會單獨出現，所以要分不同的情況來進行對待。

四、結束語

通過以上內容我們可知：壓力容器設計的優劣直接影響到容器是否能夠達到國家相關標準，因此，壓力容器設計工作的意義重大，相關人員必須完成好壓力容器的設計工作。本文主要討論了我國壓力容器設計存在的問題和弊端，主要包括：經濟性方面有所欠缺、對壓力容器的使用壽命上關注不夠、非標法蘭設計不夠標準，本文也根據實際情況提出了改善措施，主要包括：科學合理的采購原材料、重視細節上的把控、設計時堅持區別對待的原則，同時也希望以上內容能對有關單位和企業有所幫助。

參考文獻：

[1]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，2013，5（22）：369.

[2]李英鋒.低溫壓力容器設計常見問題分析 [J].化工管理，2013，6（20）：110.

[3] 孟雅薇，葛志強.關于低溫壓力容器設計的若干問題的分析[J].科技創新與應用，2012，6（32）：114.

[4] 張國杰，趙振遠.壓力容器設計若干技術問題解析[J].化工管理，2016（09）：77.

[5]張磊，謝文喆.壓力容器設計及容易忽視的問題 [J].石化技術，2016（10）：203，198

（作者單位：利豐工程技術（天津）有限公司）