壓力容器設計的常見問題與解決措施

趙朋朋

濱州市耀華工程設計有限公司 山東濱州 256600

1 壓力容器特點概述

1.1 壓力容器安全系數高

壓力容器作為特種設備，主要應用于高溫、高壓、深冷以及腐蝕性環境之中，由于涉及到的生產原來大多具備易燃、易爆的化學性質，要求生產企業在設計、制造的過程中，需要強調壓力容器的安全性，盡量避免生產、使用過程中發生突發事故，造成生命財產損失。

基于這種實際，在壓力容器生產設計環節需要，從實際出發，嚴格遵循相關政策法律法規，規范設計、生產行為，以保證壓力容器的安全性，從源頭上避免安全事故的發生。

1.2 壓力容器專業性較強

與其他設備不同，壓力容器設計、制造環節有著較強的專業性，涉及到多個學科領域。通過冶金、力學、機械加工以及自動化等相關理論的高效使用，確保壓力容器可以較好地適應不同場景的使用需求，以保證壓力容器的耐久性。這種特點要求相關企業以及工作人員，嚴格遵循相關產品設計原則，依托各類專業技術手段，理順加工制造流程，確保設計、制造各項工作得到順利開展。

尤其是考慮到壓力容器的用途多元，對操作壓力、溫度環境等較為敏感，隨著壓力容器結構設計的日益復雜，設計、制造等環節，工作人員往往面臨較大的壓力，依托專業化知識與技術，有效處理各類問題，確保壓力容器作用的充分發揮。

2 壓力容器設計制造典型問題分析

2.1 壓力容器選材不合理

壓力容器在設計制造工作開展之前，為從源頭上進行質量問題的把控，工作人員需要結合壓力容器的使用場景，對壓力容器的材料開展選型工作，避免材料選用不合理，造成壓力容器質量問題的發生。例如部分工作人員在壓力容器設計制造過程中，由于對其使用場景、使用目標把握不清，材料性質評估不明，導致工作人員沒有能夠按照相關技術規范以及壓力容器的使用要求，對材料進行針對性選擇，這種情況如果沒有得到妥善基礎，勢必引發壓力容器在設計、加工環節出現各類問題，增加使用風險[1]。

2.2 壓力容器設計不符標準

在壓力容器設計過程中，設計工作者并沒有遵循壓力容器設計控制系統的規章制度，并且設計人員對壓力容器的設計缺少了解，難以熟悉壓力容器本身的安裝、維護、操作以及質量管控等。另外，設計人員自身的業務水平過低，也會直接影響整個壓力容器的最終質量，對此，需要對該情況進行自主整治，減少或消除壓力容器設計控制系統設計不合規導致的其他不良現象。

2.3 壓力容器法蘭設計缺陷

壓力容器在設計與制造過程中，暴露出法蘭設計缺陷，尤其在法蘭結構的尺寸以及強度等方面存在較為明顯的問題，比如選擇的法蘭壓力等級較低，螺栓載荷過大或者過小等問題。從過往經驗來看，壓力容器法蘭結構的安全性與穩定性，對于整個壓力容器的實用性有著深遠影響。例如部分工作人員在壓力容器法蘭設計環節，沒有嚴格按照技術指標，對法蘭尺寸做出針對性的細化調整，導致部分法蘭在設計過程中，出現法蘭與壓力容器匹配度較低的情況。這種情況的發生，無疑使得壓力容器整體結構出現下降的趨勢。在高溫、高壓等極端環境下，法蘭極易發生破損、變形、泄露等問題，進而誘發整個壓力容器結構問題的發生。

3 壓力容器設計舉措

3.1 規范壓力容器熱處理流程

在壓力容器的設計過程中，熱處理是壓力容器設計中比較常處理的問題，該過程必須規范且合規，需要專注于設計的方方面面，為提升熱處理效果提供前提條件，且需要針對性地引進標準化工藝，結合不同施工細節進行工藝完善。相關實踐表明，設計厚度為20mm、直徑400mm的低合金鋼或碳素鋼可作為無縫鋼管材料。即使低合金鋼滿足設計需求，還是會影響壓力容器的不同功能以及應用效果，如果未及時對其進行處理，會導致結果出現較大的偏差。例如，鋼板冷軋后的晶粒變形和破壞等情況。材料冷卻之后，還需要提升鋼的強度和硬度，改善材料的延展性，完善鋼板材料的機械性能，為壓力容器的安全性以及穩定性提供良好保證[2]。

3.2 選擇高質量的原材料

在壓力容器的設計過程中，設計工作人員應選擇耐熱性和焊接功能較強的材料，以提高壓力容器結構的封閉性以及強度為主要目標。若某種材料的指標都符合要求，在其投入使用時，還要優化容器的安全性指標，確保材料應用的穩定性。選擇原材料時，需要與采購人員進行商討，選擇具備資質的供應商，對產品抽樣調查，對樣品進行評估，為后續選擇供應商提供依據。除此之外，供應商的材料到貨之后，還需要專業人員對其進行清查，對于無用的材料進行退換貨處理，避免其出現在工程施工現場中，并限定供貨人員將材料在規定的時間內替換成功。

3.3 壓力容器壽命的有效設計

在壓力容器壽命設計過程中，設計制造人員需要從實際出發，真正認識到壓力容器使用壽命設計的有效性，科學界定壓力容器使用壽命的數值。將壽命數值作為標準，融入到壓力容器設計制造各個環節，確保壓力容器質量的提升，減少故障的發生。在完成壓力容器壽命設計工作之后，設計制造人員需要充分考量評估設計制造標準、個人經驗、技術能力等相關要素，立足于壓力容器的使用場景，在完成原材料選型工作后，充分借助計算機技術對壓力容器設計方案作出必要的評估，針對性地完成壓力容器設計方案的細化調整，以確保壓力容器壽命設計更加符合預期[3]。

4 結語

現階段，壓力容器作為特種設備，廣泛應用于工業生產、社會生活等諸多領域，在實際使用過程中，勢必需要相關企業從實際出發，立足于每臺壓力容器特點，通過對典型問題的深入探討，嘗試建立健全壓力容器設計制造體系，帶動壓力容器設計制造產業的升級。