摘 要：壓力容器作為我國工業(yè)生產(chǎn)中的重要裝置，在各工業(yè)領(lǐng)域中有著舉足輕重的地位。然而，壓力容器的危險性普遍較大，在很大程度上也直接左右著工業(yè)企業(yè)的人員與財產(chǎn)安全，故而，不要提高對壓力容器技術(shù)設(shè)計的研究有著重要的積極意義。本文對國內(nèi)壓力容器設(shè)計中普遍存在的一些常見問題展開分析，并提出針對性的解決策略，旨在為壓力容器設(shè)計提供一定參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；工業(yè)設(shè)計；問題與策略

0.引言

當(dāng)前，隨著社會水平的不斷快速發(fā)展，壓力容器的類別也更為多樣化。以壓力容器承壓等級而言，主要可分為低壓、中壓、高壓以及超高壓容器等；而根據(jù)按盛裝介質(zhì)而言，則又可以分成易燃有毒、非易燃無毒、劇毒等；根據(jù)工業(yè)加工工藝，可分成反應(yīng)容器、換熱容器、分離容器以及貯運容器等。最近幾年，為了全面強化對市場壓力容器的安全監(jiān)管力度，我國政府出臺了有關(guān)的法令法規(guī)，明確的對壓力容器的設(shè)計、生產(chǎn)、檢查等進(jìn)行明文規(guī)定。然而，國內(nèi)很多行業(yè)所實際應(yīng)用壓力容器時還是存在一系列問題，究其原因還在在于壓力容器的設(shè)計工作不符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.壓力容器設(shè)計存在的常見問題

1.1使用年限超標(biāo)

毋庸置疑，所有工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備都一定的使用壽命，而超出使用壽命勢必會給工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟、安全造成損失。國內(nèi)所頒布的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[1]中就對壓力容器的使用壽命做出了明確的規(guī)定，在生產(chǎn)設(shè)計壓力容器過程中，設(shè)計單位必須要在設(shè)計圖紙中標(biāo)注好壓力容器的使用年限，而對于一些長時間疲勞使用的器具更需要標(biāo)注清楚循環(huán)使用的次數(shù)。一般來說，預(yù)計壓力容器的使用年限，設(shè)計者會按照慣例使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而忽略了影響壓力容器壽命的現(xiàn)實因素：例如優(yōu)質(zhì)原材料生產(chǎn)的壓力容器的使用年限會更長，而在材料一致的基礎(chǔ)上，堅持按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)壓力容器會更加安全可靠，設(shè)計方案的不同勢必會給壓力容器的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

1.2未考慮原材料因素

壓力容器所使用到的原材料并未一層不變，大多數(shù)時候都需要按照壓力容器的使用實際狀態(tài)、適用環(huán)境的要求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對于受力水平與腐蝕程度的不同、壓力容器內(nèi)應(yīng)力的反復(fù)變化也會使得壓力容器的材料產(chǎn)生一定程度的變化，而這些不斷變化情況都需要設(shè)計人員充分考慮進(jìn)去。然而，在顯示的設(shè)計中，設(shè)計人員通常都會在材料厚度出現(xiàn)較明顯變化時，方才觀察出原材料的抗壓水平，以此來判斷其是否達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。一旦設(shè)計人員遇到材料厚度出現(xiàn)增加的狀態(tài)，又會誤以為是材料可以承受的外界壓力的能力的表現(xiàn)，而放棄開展進(jìn)一步細(xì)致分析與計算[2]。在這種背景下，一旦發(fā)生壓力容器的外壁遭遇不同力時，壓力容器壁會面臨承受多方向的大小拉力，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)霈F(xiàn)脆性斷裂。

1.3熱處理問題

鋼板熱處理規(guī)定中，鋼板冷成形受壓元件在絕大部分情況下都應(yīng)當(dāng)實施熱處理，例如部分盛裝毒性為極度、高度危害介質(zhì)的壓力容器；應(yīng)力腐蝕性介質(zhì)的壓力容器；碳鋼及低合金鋼的的壓力容器等。一旦冷成形變形率不沒有達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就需要利用相應(yīng)的熱處理方可提高材料的性能。設(shè)計人員固然都會觀察對壓力容器的殼體、封頭等大型部件實施熱處理，然而在一些接管的設(shè)計中，卻有所忽略。

2.壓力容器設(shè)計策略

2.1年限設(shè)計防范策略

設(shè)計人員最大限度上權(quán)衡壓力容器實際應(yīng)用環(huán)境、以更為全面的提高壓力容器的安全可靠性等，盡可能地規(guī)避安全風(fēng)險隱患[3]。按壓力容器的使用材料，測算其耐腐蝕性水平以及容器內(nèi)外部的壓力差異等，從而測算出壓力容器精確的腐蝕性與承受度，最終制定出合理的使用年限測算。另外，為了能夠讓壓力容器的日常使用壽命標(biāo)準(zhǔn)更加可科學(xué)，設(shè)計人員還需要模擬在最惡劣操作應(yīng)用環(huán)境下，測算出壓力容器在此背景下的使用年限。將操作人員可能會出現(xiàn)的不當(dāng)操作也權(quán)衡在內(nèi)，在最壞的情況下壓力容器的實際表現(xiàn)，在設(shè)計圖紙的醒目位置設(shè)計安全提醒，且完善壓力容器的使用條件，對壓力容器的承力部件和壁厚參數(shù)等實施測量，設(shè)計科學(xué)的使用年限。

2.2材料防范

在材料擇取階段，設(shè)計人員要重點關(guān)注壓力容器的材料來源、其材料的力學(xué)屬性能不能達(dá)到環(huán)境要求的使用條件，耐腐蝕性和承受力是否渡河要求等。在操作者或客戶對壓力容器提出變更要求時，設(shè)計人員決不可純粹考慮材料的減少所引發(fā)安全隱患，還應(yīng)當(dāng)全面考慮到材料的增加也會產(chǎn)生安全風(fēng)險的情況。如果要將壓力容器的壁變薄，設(shè)計者就需要重新對容器的受力情況展開分析，進(jìn)而測算出壓力容器能夠承受的最大減薄水平；相反，如果操作者需要將壓力容器變厚時，設(shè)計人員也應(yīng)當(dāng)測算壓力容器變厚之后每一個容器方向部位的拉應(yīng)力，預(yù)防出現(xiàn)平面應(yīng)變以及脆性干裂現(xiàn)象的產(chǎn)生?？偠灾趬毫θ萜鞯脑O(shè)計期間，設(shè)計人員必須重視材料的變更防范，實施積極正面的應(yīng)對策略。

2.3氣密性防范

在氣密性試驗前應(yīng)首先開展液壓試驗，以此來確保容器的液壓合格。氣密性試驗階段，需確保安全附件安裝無誤，確保過程的安全性。擇取合適的氣密性氣體，如空氣、氮氣等反應(yīng)水平十分慢的惰性氣體。在進(jìn)行氣密性試驗過程中，應(yīng)當(dāng)保證壓力處于緩慢上升的態(tài)勢，決不可讓壓力迅速升到所需的壓力位。在完成規(guī)定的壓力位后，需維續(xù)這一壓力10min，再將壓力降至設(shè)計好的壓力位。對壓力容器焊縫處涂肥皂水進(jìn)行全面檢查。一旦發(fā)現(xiàn)壓力容器并未出現(xiàn)泄露，可判定符合標(biāo)準(zhǔn)；如果出現(xiàn)泄露，則需要對壓力容器展開修補，在修補后，再繼續(xù)開展氣密性試驗。試驗溫度至少50℃。

3.結(jié)束語

綜上所述，國家有關(guān)部門和工業(yè)企業(yè)必須充分重視壓力容器的設(shè)計工作，全方位加強壓力容器的質(zhì)量及性能，與此同時，在長期的實踐過程中，相關(guān)設(shè)計人員也要持續(xù)總結(jié)壓力容器設(shè)計中存在的現(xiàn)實問題，并積極學(xué)習(xí)與借鑒其他單位的積極經(jīng)驗，以健全壓力容器的設(shè)計工作，強化壓力容器的安全可靠性，不使人民生命與財產(chǎn)遭受損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬炳賢.壓力容器設(shè)計若干技術(shù)問題解析[J].硫磷設(shè)計與粉體工程，2011，15（06）：11-12.

[2] 薛明德，黃克智，李世玉.壓力容器設(shè)計方法的進(jìn)步[J].化工設(shè)備與管道，2012，17（06）：12-13.

[3] 邸廣民，吳冬果.淺談壓力容器設(shè)計中容易忽視的問題[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2010，24（10）：222-224.

作者簡介：何春艷（1985.07-），女，漢族，河北省秦皇島市人，大學(xué)本科，哈爾濱電氣股份有限公司助理工程師，從事壓力容器設(shè)計工作。