壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范對(duì)策探究

1、<p>　　壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范對(duì)策探究</p><p>　　[摘 要]壓力容器作為一種工業(yè)特種設(shè)備，應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣泛。因此，設(shè)計(jì)部門和設(shè)計(jì)人員必須對(duì)壓力容器的安全性能進(jìn)行全面考慮，盡量將所有問題都防患于未然，提高壓力容器的安全性，進(jìn)而保障人民的生命和國家的財(cái)產(chǎn)安全。本文探討了壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范對(duì)策。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]壓力容器；

2、設(shè)計(jì)；問題；防范對(duì)策 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0195-01 </p><p>　　壓力容器的技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定都是為其質(zhì)量和安全服務(wù)的， 因此設(shè)計(jì)人員定要較少技術(shù)問題，保證壓力容器的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益。 </p><p>　　一、壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題 </p><

3、;p>　　1、關(guān)于壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限 </p><p>　　任何工業(yè)化產(chǎn)品都有著一定的使用壽命，一旦超過使用壽命，必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的整體或者某些部件老化，涉及不到安全問題的產(chǎn)品超過使用年限之后，就可以根據(jù)具體的情況進(jìn)行更換；而涉及到安全問題的產(chǎn)品一旦超出使用壽命，則難以保證其工作的安全性，就比如壓力容器。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)必須明確其使用年限，在使用的過程中一旦即將達(dá)到使用期限，則必須提前進(jìn)行更換。新版的

4、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的發(fā)布，規(guī)定了設(shè)計(jì)單位必須在設(shè)計(jì)圖紙中明確標(biāo)注此壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限，而舊版就沒有這項(xiàng)規(guī)定，由此標(biāo)志著壓力容器的使用年限問題已經(jīng)得到了國家的重視。但是明確標(biāo)注了使用年限的同時(shí)，也要明確標(biāo)注此使用年限的前提使用條件，因?yàn)楹芏嗥髽I(yè)人員在實(shí)際使用的過程中，雖然看到了年限，但是經(jīng)常采用習(xí)慣性的操作方式，這就會(huì)使得壓力容器的使用年限降低。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的使用年限往往是在理想環(huán)境中的使用年限，而在實(shí)際應(yīng)用中，溫度、介質(zhì)

5、等等因素都會(huì)或多或少給產(chǎn)品部件造成一定的影響從而又影響到產(chǎn)品的整體使用年限。 </p><p>　　2、 關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)材料 </p><p>　　工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的材質(zhì)對(duì)于產(chǎn)品整體的性能起著核心的作用，材料的不同使得各個(gè)產(chǎn)品的屬性也有所不同，對(duì)于壓力容器亦是如此，材料的問題是壓力容器設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題。然而以當(dāng)前的普遍現(xiàn)狀來看，在壓力容器的設(shè)計(jì)中，對(duì)于材料的選擇和取舍都要受著來自諸多方面

6、的影響，比如用戶有著特殊的要求，或者壓力容器需要在極特殊的環(huán)境下運(yùn)行，或者使用壓力容器的人員不一致，又或者對(duì)容器的體形、大小和外觀有著特殊的要求等等。對(duì)于壓力容器來說，比其他工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品對(duì)材料的要求要更高，因?yàn)閴毫θ萜鞯墓ぷ鳝h(huán)境往往過于極端，而倘若材料對(duì)所處的環(huán)境不耐受，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部外部的壓力或介質(zhì)的腐蝕給容器材料造成巨大的損傷而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)要針對(duì)不同種類的材料進(jìn)行相應(yīng)的檢測，包括耐力程度和抗腐蝕程度等。但是

7、在實(shí)際的設(shè)計(jì)中又經(jīng)常存在這樣的問題，用戶若提出要求將容器的材料進(jìn)行降低厚度處理，設(shè)計(jì)人員則會(huì)按照要求重新對(duì)容易材料變薄之后的各項(xiàng)耐力指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算以便重新設(shè)計(jì)，但是有相反的情況出現(xiàn)時(shí)，比如用戶要求將材料加厚，這時(shí)設(shè)計(jì)人員往往容易忽略容器材料加厚也可能造成脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，而不重新考慮。 </p><p>　　3、 關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問題 </p><p>　　在目前的壓力容器設(shè)計(jì)中，存

8、在很多這樣的情況，設(shè)計(jì)人員都會(huì)對(duì)壓力容器的殼體和封頭進(jìn)行熱處理，卻容易忽視接管設(shè)計(jì)中的熱處理問題。有關(guān)資料曾經(jīng)明確指出，鋼板冷成形受壓元件在很多的情況下都需要進(jìn)行熱處理。比如盛裝具有極高毒性和腐蝕性介質(zhì)的壓力容器，或者有應(yīng)力腐蝕性介質(zhì)的容器，又或者碳鋼及低合金鋼，成形后的厚度下降10%等等情況，一旦出現(xiàn)冷成形變形率不符合規(guī)定的情況，則必須采用相應(yīng)的熱處理來使材料恢復(fù)其原有的性能。 </p><p>　　4、關(guān)于壓

9、力容器設(shè)計(jì)中分氣缸和儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)問題 </p><p>　　在壓力容器的分氣缸設(shè)計(jì)中，其出氣口和進(jìn)氣口之間的有效距離經(jīng)常容易被忽視。而在設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)相應(yīng)的具體工藝參數(shù)使出氣口和進(jìn)氣口的距離得以準(zhǔn)確定位是非常重要的環(huán)節(jié)，另外控制好分氣缸的開口和環(huán)焊縫之間的距離也有著重要作用，能夠減小局部應(yīng)力的影響以更好地保證分氣缸的正常運(yùn)作。 </p><p>　　二、壓力容器設(shè)計(jì)過程中常見問題的防范

10、對(duì)策 </p><p>　　1、合理設(shè)計(jì)年限及開孔，防止應(yīng)力腐蝕 </p><p>　　壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限問題應(yīng)該嚴(yán)格遵循《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的要求，圖紙中應(yīng)該明確給出壓力容器的使用年限。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)容器各方面的影響因素，提高其可靠度，不斷減少其安全隱患。設(shè)計(jì)者可根據(jù)壓力容器材料的耐腐蝕能力、最大腐蝕速度及內(nèi)外部受到的壓力差等，計(jì)算出此壓力容器的最大腐蝕

11、承受度及最大腐蝕速率后，可依據(jù)公式計(jì)算出容器的安全使用年限。其次，由于外部使用環(huán)境對(duì)于容器有較大的影響，設(shè)計(jì)者應(yīng)模擬最惡劣的使用環(huán)境中推算其使用壽命。最后，設(shè)計(jì)者圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮到使用者對(duì)其壽命的影響，設(shè)計(jì)者應(yīng)在圖紙中標(biāo)明使用條件，規(guī)范要求容器使用中的承壓部件的狀況、容器壁厚等參數(shù)。 </p><p>　　壓力容器屬于厚壁接管，一般都需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中可參照殼體材料的特點(diǎn)、性質(zhì)、功能等進(jìn)行優(yōu)選和設(shè)計(jì)，要保

12、證接管補(bǔ)強(qiáng)材料的材質(zhì)同壓力容器殼體材料性質(zhì)一致，全面維護(hù)金屬材質(zhì)的融通性。在選擇厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)方法時(shí)，要確保接管材質(zhì)強(qiáng)度等級(jí)同被開孔容器材質(zhì)強(qiáng)度等級(jí)保持一致，然而，強(qiáng)度等級(jí)過高的接管材料并不能發(fā)揮正面的補(bǔ)強(qiáng)功效，甚至?xí)胸?fù)作用，這會(huì)在整體上影響容器結(jié)構(gòu)的牢固度與穩(wěn)定性。如果接管材料強(qiáng)度等級(jí)較低，則需對(duì)接管壁做增厚處理，保證其良好的補(bǔ)強(qiáng)效果，同時(shí)適度控制接管的有效流通面積，需要多重操作，不僅增加施工工序，也難以控制和確保開孔補(bǔ)強(qiáng)效果，有損容

13、器功能與作用的發(fā)揮。設(shè)計(jì)時(shí)可采用無縫鋼管技術(shù)，也可采用鍛件加工技術(shù)，來優(yōu)化厚壁連接補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，有效控制容器補(bǔ)強(qiáng)的誤差，如果補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的壓力很小，對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)的質(zhì)量與效果要求相對(duì)較小時(shí)，因此可以采用厚度適宜的無縫鋼管，相反，則應(yīng)該選擇鍛件加工技術(shù)。 </p><p>　　2、針對(duì)壓力容器材料替換引起的設(shè)計(jì)問題 </p><p>　　前面提到了材料的改變對(duì)壓力容器的影響，所以在各個(gè)部件的連接位置，還有

14、管道的彎折位置，無論是當(dāng)材料變厚還是變薄都要進(jìn)行相關(guān)的處理，比如當(dāng)材料變厚的時(shí)候封頭和各個(gè)地方鏈接的地方要削成平邊角，當(dāng)然還要考慮焊接對(duì)于材料的影響。 </p><p>　　3、針對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理問題的對(duì)策 </p><p>　　很多壓力容器的設(shè)計(jì)人員為了降低制作成本，在設(shè)計(jì)壓力容器的時(shí)候很多連接的部分都使用碳鋼或者低合金鋼，雖然這些材料可以利用無縫管制作，理論上可以滿足設(shè)計(jì)要求

15、，而且還減少成本，但是工作人員往往會(huì)忽略對(duì)這些材料進(jìn)行熱處理，因?yàn)樘间摶蛘叩秃辖痄撛诔尚椭蟛唤?jīng)過合適的熱處理，就會(huì)使得材料發(fā)生微小的晶體破碎，使其硬度和強(qiáng)度雖然有所上升，但是可塑性卻反而下降，這樣壓力容器在實(shí)際的應(yīng)用過程中就會(huì)出現(xiàn)裂紋，從而造成安全事故，所以應(yīng)該對(duì)這些材料進(jìn)行嚴(yán)格的符合國家標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求的熱處理過程。 </p><p>　　4、關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)中分氣缸和儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)問題 </p>

16、<p>　　對(duì)于壓力容器設(shè)計(jì)中分氣缸的設(shè)計(jì)問題，主要應(yīng)該控制好出氣口和進(jìn)氣口之間的距離，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)容器的實(shí)際用途進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算確定其距離。對(duì)于儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)也要把握好材料和尺寸，罐體的長度和直徑的比值必須設(shè)定在合理的范圍之內(nèi)，才能確保整體容器的使用性能。 </p><p>　　總之，作為壓力容器的設(shè)計(jì)者，應(yīng)當(dāng)全面貫徹和理解國家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在工作中，應(yīng)避免一些不應(yīng)該出現(xiàn)的錯(cuò)誤，你的一個(gè)小小的錯(cuò)

17、誤就可能會(huì)釀成一場災(zāi)難性的事故。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 柳秀梅，袁興海.化工壓力容器選材與補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)分析[J]. 化工管理. 2015（03） </p><p>　　[2] 周新房.淺談化工壓力容器設(shè)計(jì)選材問題[J]. 科技視界. 2014（26） </p><p>