王文濤

（沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司，遼寧沈陽 110168）

基于壓力容器設(shè)計(jì)問題的探討

王文濤

（沈陽東方鈦業(yè)股份有限公司，遼寧沈陽 110168）

針對壓力容器設(shè)計(jì)問題對其使用壽命的影響進(jìn)行介紹，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中比較常見的問題，以及所帶來的使用安全影響。并對設(shè)計(jì)階段解決此類問題的有效措施進(jìn)行總結(jié)，幫助提升設(shè)計(jì)工作質(zhì)量。

壓力容器；容器設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)問題；設(shè)計(jì)措施

1 壓力容器設(shè)計(jì)問題對其使用壽命的影響

設(shè)計(jì)過程中受參數(shù)信息誤差的影響，壓力容器很難計(jì)算出一個準(zhǔn)確的使用壽命，并且在這樣的環(huán)境下，也增大了壓力容器的運(yùn)營風(fēng)險性，一旦使用中的壓力容器出現(xiàn)參數(shù)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，內(nèi)部的受力環(huán)境也會發(fā)生明顯變化，最終造成容器損壞，危及到操作的安全。設(shè)計(jì)期間對容器使用壽命判斷計(jì)算也是十分重要的，關(guān)系到后續(xù)使用環(huán)節(jié)中檢修更換的時間。一旦容器超出了設(shè)計(jì)的安全使用計(jì)算壽命，繼續(xù)投入使用在性能穩(wěn)定性上自然得不到保障。除設(shè)計(jì)期間各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算不合理之外，對金屬材料受到氧化腐蝕的時間進(jìn)行計(jì)算也不合理，這樣的環(huán)境下所開展的容器壓力值測定也受到了嚴(yán)重的影響。針對壓力容器的使用壽命問題需要在設(shè)計(jì)階段采用技術(shù)方法來解決，對使用壽命做出合理的判斷后續(xù)性能穩(wěn)定性提升也可以順利進(jìn)行[1]。

2 壓力容器設(shè)計(jì)期間的常見問題

2.1 低溫壓力容器界線問題

在對低溫壓力容器的使用期間的界線進(jìn)行確定時，通常會定義在-20℃，但在對材料的低溫狀態(tài)下性能判斷仍然存在誤差問題，這樣并不能達(dá)到理想的使用效果，對于低溫界線的確定也是從缺口部分來進(jìn)行的。鋼材料在壓力環(huán)境下，自身使用性能穩(wěn)定性會發(fā)生很大的變化，因此在設(shè)計(jì)期間會將壓力控制在材料所能夠承受的范圍內(nèi)，這樣才不會造成嚴(yán)重的隱患問題。鋼材在設(shè)計(jì)階段所選擇的厚度與使用溫度有很關(guān)系，進(jìn)入到低溫使用環(huán)境下，需要將鋼材的厚度加大，這樣才能夠確保其內(nèi)部壓力保持在使用穩(wěn)定的環(huán)境下，但目前的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中由于對低溫界線確定不明確，在此基礎(chǔ)上開展的后續(xù)設(shè)計(jì)也不能判斷出合理的鋼材選擇厚度，長時間在這樣的環(huán)境下不利于壓力容器的安全使用。

2.2 最大允許工作壓力問題

壓力容器所能夠承受的壓力也有一個確定的數(shù)據(jù)值，設(shè)計(jì)期間由于對最大工作壓力計(jì)算不合理，容器使用期間對壓力的控制自然也不能達(dá)到質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。最大壓力值是根據(jù)容器外層厚度的計(jì)算來進(jìn)行的，計(jì)算出材料在損壞前所能夠處于的最薄弱狀態(tài)，根據(jù)這一數(shù)值對最大工作壓力值做出計(jì)算。這一參數(shù)的確定需要結(jié)合使用環(huán)境受力分析實(shí)驗(yàn)來得到，也是設(shè)計(jì)環(huán)境中比較容易出現(xiàn)問題的，并且問題發(fā)生通常也是關(guān)聯(lián)的，通常是由于材料的厚度選擇不合理造成的，在所計(jì)算的最大壓力值中并沒有達(dá)到使用規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)，同時也與實(shí)際情況之間存在很大的誤差。

2.3 壓力容器的焊接問題

在對接縫處進(jìn)行焊接處理時，需要根據(jù)使用中的壓力值計(jì)算來進(jìn)行，這樣才能更合理地判斷其中所存在的問題。焊接材料選擇，焊接過程中的溫度控制都很容易出現(xiàn)誤差問題，需要在設(shè)計(jì)階段對這些參數(shù)值做出計(jì)算，在此基礎(chǔ)上開展的焊接施工才能更加安全穩(wěn)定。焊接問題在設(shè)計(jì)階段比較常見，同時也關(guān)系到設(shè)計(jì)任務(wù)開展是否可以順利進(jìn)行[2]。壓力容器的密閉性一旦不達(dá)標(biāo)，使用期間會出現(xiàn)不同程度的泄漏問題，威脅到使用者的人身安全，對內(nèi)部材料也不能起到保護(hù)作用。

3 解決壓力容器設(shè)計(jì)問題的對策

3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)結(jié)果選擇材料

在設(shè)計(jì)任務(wù)開展前，要對壓力容器的各項(xiàng)使用參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上所進(jìn)行的工作任務(wù)也不會受到影響，并且能夠更合理的判斷其中所存在的問題。鋼材厚度選擇可以通過使用中的最大壓力值計(jì)算得出，并對低溫界線做出判斷，各項(xiàng)參數(shù)確定之后，接下來開展的設(shè)計(jì)任務(wù)也可以更順利進(jìn)行。同時在設(shè)計(jì)期間還需要對容器使用環(huán)境中存在的隱患問題做出判斷，包括材料可能會受到的腐蝕影響，這樣才能夠更好地提升壓力容器質(zhì)量安全。

3.2 確定最大允許工作壓力配合焊接

明確壓力容器使用過程中的最大允許工作壓力，在此基礎(chǔ)上所開展的焊接任務(wù)也不會受到其影響，技術(shù)人員在對焊接材料的選擇上也有了明確的針對方向，避免影響到后續(xù)施工任務(wù)的正常開展。所計(jì)算的結(jié)果需要進(jìn)行檢驗(yàn)，反復(fù)驗(yàn)證后進(jìn)入到最終的制作環(huán)節(jié)，對于焊接溫度控制也需要科學(xué)精準(zhǔn)，否則很容易影響到材料使用階段的穩(wěn)定性，一旦鋼材變形，容器內(nèi)的壓力也會因此而發(fā)生改變。確定最大允許工作壓力值后，所進(jìn)行的焊接處理才能更穩(wěn)定開展，將壓力容器的接縫處理在理想的運(yùn)行使用范圍內(nèi)。焊接時間在規(guī)定值范圍內(nèi)，以免因時間過長造成鋼材發(fā)生高溫性能變化，使用后不能承受壓力造成安全隱患。

3.3 壓力容器設(shè)計(jì)的焊接接頭系數(shù)

在對焊接接頭部分的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定時，根據(jù)常見的技術(shù)性問題來探討其原理，確定焊接接頭系數(shù)有利于容器制作過程對焊接時間的控制。針對壓力容器的使用安全以及焊接問題，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照規(guī)定來進(jìn)行計(jì)算，并以提升使用安全性為前提，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討可能遇到的問題，在焊接處理過程中針對常見問題采取規(guī)避措施，達(dá)到更理想的工作效果，最終的工作質(zhì)量也能夠得到保障。明確了設(shè)計(jì)階段常見的問題，有針對性的采取解決預(yù)防措施，更有助于提升工作任務(wù)的完成質(zhì)量，壓力容器使用過程中的安全控制也更能順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)者應(yīng)認(rèn)真研究標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的技術(shù)及管理規(guī)定，提高解決壓力容器設(shè)計(jì)問題的能力，特別是解決特殊結(jié)構(gòu)壓力容器的能力，以增加設(shè)計(jì)、建造中的技術(shù)含量，保障壓力容器安全。

[1] 劉亞明.壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題及防范對策探究[J].科技風(fēng)，2013，（10）.

[2] 王雅麗.關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)中常見問題及設(shè)計(jì)優(yōu)化的探討[J].科技與企業(yè)，2013，（11）.

Discussion on Pressure Vessel Design

Wang Wen-tao

Introduces the influence of pressure vessel design problem on its service life.On this basis，it focuses on the more common problems in the design process and the impact of the use of safety.And the design stage to solve such problems to sort out effective measures to help improve the quality of the completion of the design work.

pressure vessel；container design；design problem；design measure

TH49

B

1003–6490（2016）09–0055–02

2016–08–10

王文濤（1983—），男，遼寧阜蒙人，工程師，主要從事壓力容器設(shè)計(jì)工作。