壓力容器設計與制造分析

顧匯

無錫市康鵬化學設備制造有限公司 江蘇無錫 214000

1 壓力容器的主要特點

1.1 壓力容器對安全性要求極高

壓力容器是廣泛應用于各種行業的特種設備，例如高溫、高壓、低溫、深冷以及高腐蝕性等各種工況環境，同時又因其盛裝介質多數情況下為易燃、易爆的液化氣體或者具有高度危害的化學介質，直接涉及人的生命和工業生產安全，所以本著安全第一、預防為主的原則，在壓力容器的設計和制造過程中，我們必須嚴格執行相關法律、法規以及產品標準的規定，確保壓力容器在生產和使用全生命周期的安全可靠性。

1.2 壓力容器的設計制造具有極強的專業性

相對于普通工業生產設備的設計制造，壓力容器的設計和制造具有很強的專業性，在設計制造過程中涉及到了多種學科和多樣技術，例如需要冶金工業知識技術、力學知識技術，質量監測技術，任何一方面的不足都會影響壓力容器的設計和制造，這就要求從事壓力容器設計和制造的技術人員通常要掌握更加專業的技術知識并通過實踐累積經驗，將各種法律、法規及產品標準熟練的應用于實際工作中，堅持嚴謹、細致的工作態度和原則，同時與其他各環節相關人員緊密配合、積極溝通、相互協調，確保最終設計制造的壓力容器產品安全可靠[1]。

2 壓力容器設計制造過程中典型的常見問題及對策建議

2.1 設計人員受諸多因素影響而變得固步自封

設計人員在設計過程中，往往受到很多因素的約束，這些約束因素來自各個方面，有些因素是硬性固定不變的，如材料性能、成本控制要求及安全生產的法律、法規、標準等，這些不能由設計人員變通的約束因素可以稱之為外部約束條件，正是由于這些外部約束條件的制約，導致設計人員無法靈活運用，從而變得固步自封。

對策及建議：

設計是產品質量的最基本保障，為了確保壓力容器的質量和安全，并不斷提高壓力容器的設計人員技術水平和綜合素質，要求設計人員具有廣而深的多方面綜合知識，正確理解和運用國家法律、法規和標準規范，另外，應通過學習以及工程實踐靈活運用一系列相關知識，如力學、材料、計算、焊接、檢測、試驗、安裝、使用和維修等方面知識，從而使設計人員能在一定程度上控制某些設計約束條件，如成本控制、時間安排等，這些影響設計的因素可以稱之為內部約束條件，它們則不是一成不變的，設計人員完全可以根據具體情況進行控制，收集相關的現有數據資料，把某些條件放寬一些，從而形成幾個可行的設計方案，通過利用這些自由的內部約束條件最后經過評價和選擇來尋求“最佳”設計，從而充分發揮設計人員的創造性才能[2]。

2.2 設計人員對風險評估的經驗欠缺，不能有效評估潛在風險

在我國風險評估的概念引進較晚，在2009版《固定式壓力容器安全技術監察規程》一版中提出“對第Ⅲ類壓力容器，設計時應當出具包括主要失效模式和風險控制等內容的風險評估報告”的相關內容。直至目前，由于設計人員設計風險管控意識的淡薄以及缺乏對失效模式確定的設計經驗，導致對于風險管理的認識依舊停留在做風險評估報告這一表面，也致使大多數風險評估報告缺乏實際的指導意義。

對策及建議：

設計人員首先應該重視特定容器的風險控制管理，通過危害識別、風險評估和風險控制來完成風險管理在設計環節的工作。設計環節的風險評估應從以下幾個方面考慮：

（1）依據風險管控的理論，評價風險水平，采取措施來控制風險水平。

（2）告知用戶容器可能出現的破壞形式以及當發生破壞時應采取的措施，便于制定合適的應急預案。

（3）向用戶提供足夠的信息，保證容器使用安全。

2.3 關于材料代用的理解不夠深，間接影響產品質量

在壓力容器的設計和制造過程中，常常受到材料的采購和選擇困難或者是受經濟成本控制等影響而考慮材料代用，傳統的以優代劣、以厚代薄一直影響著很多設計人員的設計思路，這種情況在實際生產過程中屢見不鮮。材料選擇是設計過程中的重要組成部分，應作為設計風格的體現始終貫穿于壓力容器建造過程，而材料代用更不能用傳統設計思路隨意代之。

對策及建議：

判斷一種材料能否有效的替代另一種材料，應該根據壓力容器的設計使用條件，對兩種材料的化學成分，力學、焊接及其他冷熱加工性能以及耐腐蝕性能等，進行全面綜合分析比較。當我們說某種材料優于另一種材料時，實質上是說這種材料的某些性能優于另一種材料，并不意味著這種材料的所有性能都優于另一種材料。因此，在材料代用時，有必要詳細論證材料代用的可行性，并且從代用材料對工作介質的相容性、代用材料是否改變焊接工藝、焊材以及改變熱處理、無損檢測及產品焊接試件等方面慎重考慮是否應該代用。

3 結語

目前，壓力容器以其獨有的專業特性已成為石油、化工、機械、海洋等行業廣泛使用的核心設備之一；同時因其結構的特殊性、盛裝介質的復雜性以及使用環境工況的多樣性等特點，也使其具有極高的危險性，故而被列為特種設備之一，受國家法律、法規等強制管理，這也要求開展壓力容器設計和制造過程中，必須嚴格遵守相關法律、法規和技術標準規定，進而確保產品的使用安全性能[3]。