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摘 要：在石油、化工行業(yè)中，壓力容器是比較常見的必備設備，因其具有一定的特殊性，所以作為一種特殊設備被廣泛應用。由于其安全性能不穩(wěn)定，經常發(fā)生安全事故，對工業(yè)的生產具有不利影響，所以，在進行壓力容器設計的時候，必須要嚴格考慮其安全性，將安全事故的發(fā)生概率降至最低，以此確保工業(yè)生產安全，保證人們的生命安全。本文從壓力容器設計的基本要求開始，分析壓力容器設計中容易忽略的問題，進而針對這些問題提出預防策略。

關鍵詞：壓力容器；設計；問題與對策

引言

壓力容器質量的優(yōu)劣直接影響其是否能夠正常運行，關系到工業(yè)生產的安全。通常，壓力容器都是長期處在高溫、高壓、高腐蝕的環(huán)境中工作，環(huán)境惡劣、危險，壓力容器如果出現破損，就有可能引發(fā)爆炸、燃燒，有毒氣體的泄露等等，如（H2S，H2，NH3）。任何一種事故的發(fā)生，對于工業(yè)生產車間來說都是毀滅性的，對于工作人員的生命將造成不可挽回的傷害。所以，壓力容器質量的優(yōu)與劣，不僅關乎企業(yè)的經濟利益，更是關系到企業(yè)的發(fā)展與社會的和諧。因而必須對壓力容器的設計標準進行嚴格的管理，同時提高質量要求，保證壓力容器的安全，從而確保工業(yè)生產的正常運轉。

一、壓力容器設計的基本要求

1、工藝要求

鑒于壓力容器的質量如此重要，所以對其工藝有著相當高的要求，比如壁厚、容積、直徑等等。除此之外，還對工作溫度、密封結構和開孔補強設計也有著相當高的要求，以此達到工業(yè)生產的相關規(guī)范。

2、使用壽命的保障

目前大多數的壓力容器，并非為單一的靜設備，常常作為動設備的附屬設備，

用于工業(yè)生產的運轉。例如我們單位的壓力容器基本都是與壓縮機主機部分通過法蘭相連接，本質上由靜設備轉為動設備。所以就使得壓力容器長期處在比較復雜并且惡劣的環(huán)境中，如壓縮機的振動或氣體對設備本體的腐蝕等，就導致壓力容器材料具有容易老化、壁厚減薄、產生疲勞開裂等特點。所以，為了延長其使用壽命，在設計的時候需要提高其安全系數，從而提升壓力容器使用壽命。

3、確保使用安全

正常情況下，壓力容器存儲的都屬于高腐蝕、易燃易爆的物質，稍有不慎就可能引發(fā)火災甚至爆炸。隨著時間的推移，這些物質在壓力容器中的時間也增加，對于壓力容器的侵蝕就更加嚴重，出現能量聚集的現象，這種情況下，如果容器質量存在瑕疵，就有可能引發(fā)能量的瞬間釋放，引發(fā)強烈的破壞力。

4、提升使用便利性

如上所述，壓力容器的工藝要求都比較高，同時有要求其具有一定的便利性。為了在最大程度上滿足其便利性，在設計中就應該降低危險系數，提升安全屬性。在設計中，保證結構的穩(wěn)定性和合理性，一方面能夠在很大程度上提升制造和質檢的便利，另一方面對于設計質量的提升也具有很大的促進作用，還可以有效節(jié)約使用成本，增加企業(yè)的經濟效益。

二、壓力容器設計中容易忽略的問題

1、材料問題

如果設計壓力較大，并且以碳素鋼作為容器的材料，就應該適當增加設備殼體壁厚，這樣一來就會增加壓力容器的質量，增加成本。一般來說，當壓力容器的強度要求比較高，同時殼體壁厚大于8mm的時候，最好使用低合金鋼作為容器的材料。如果設計壓力不大，容器直徑大，并且對容器的剛度以及結構要求比較高的時候，最好選用普通碳素鋼作為容器材料。

2、法蘭問題

關于法蘭的設計，我國相關規(guī)范有著明確而又嚴格的要求。在設計中，出現法蘭問題的主要原因，就是設計人員對于法蘭的使用不夠了解，無法嚴格執(zhí)行相關設計標準，從而導致選擇不合適的法蘭，比如，由于設計的失當，導致其變形、泄露等問題的出現，所以，設計人員必須熟練掌握法蘭的設計標準與使用要求，在設計的時候選擇最恰當的法蘭類型。

3、分離罐設計問題

在分離罐的設計問題上，最容易出問題的就是分離罐的出氣口到進氣口的有效距離。如氣液分離器，如果有效距離出現較大的誤差，就會使氣液分離器分離不充分，發(fā)生出氣口仍是氣液混合物，導致分離罐無法正常工作。所以，在進行分離罐設計的時候，一定要對工藝參數進行詳細的計算，按照計算結果確定有效距離。

4、儲氣罐的設計問題

儲氣罐最主要的功能就是儲存氣體，這就要求其必須有一定的抗壓能力，所以容器的材料使用十分重要。尤其是立式儲氣罐，設計時的計算壓力應考慮液柱的靜壓力，避免壁厚計算時發(fā)生欠缺考慮，從而導致壁厚減薄現象的發(fā)生。其次根據儲氣罐的壓力要求選擇合理用材，然后對其尺寸進行合理的設計。

三、壓力容器設計相關對策

1、材料代用問題的解決措施

在進行壓力容器設計的過程中，很多時候由于一些外在因素的影響，出現厚板代薄板的情況，應該予以重視，在沒有進行受力分析的情況下，這種取代關系對于容器的受力具有非常不利的影響，必須采取一定的手段消除這種影響。比如說，當采用厚板之后，必須削平封頭與各個部位同主體之間的連接邊角，以此減小應力集中現象；另一方面，也要考慮到連接部位由于套筒焊接而發(fā)生的應力變化。 在實際的設計中，不能僅僅考慮容器材料的厚薄，而是應該關注其強度與剛度的要求，根據這兩者的具體要求，分別選擇合適的材料。

2、法蘭的選擇

在法蘭的選擇中，管法蘭比容器法蘭更加難以抉擇，因為管法蘭的壓力等級一定要比法蘭在設計溫度下的最大無沖擊壓力要大。在化工生產過程中，壓力容器處在高壓、高溫、高腐蝕的環(huán)境當中，如果選擇不銹鋼材質的法蘭，那么管法蘭的最大無沖壓力就會由于高溫環(huán)境的影響而有所下降，這樣的話，就必須選擇壓力更高的法蘭，保證在設計溫度條件下，管法蘭的設計壓力小于最大無沖擊壓力。

3、分離罐和儲氣罐的設計問題

在對分離罐進行設計的時候，應該根據容器的不同用途，對進氣口與出氣口之間的有效距離進行精確的計算，盡量減小誤差。在儲氣罐設計的時候，考慮到其使用壽命的問題，對儲氣罐的材料使用，直徑、尺寸問題進行合理的分析，特別是應該控制罐體的長度和直徑的比值，保證該比值在合理的范圍為內，這樣才能最大限度的發(fā)揮其使用性能，延長其使用壽命。

結語

綜上所述，工業(yè)企業(yè)在進行壓力容器的設計的時候，一定要考慮全面，不能忽略任何一個環(huán)節(jié)，同時，國家相關部門應該針對壓力容器的設計，制定嚴格的設計規(guī)范以及質量標準，全社會合力，保證壓力容器的質量，從而確保其性能的安全，保證使用過程的穩(wěn)定性。另一方面，設計人員應該不斷總結經驗教訓，積極學習各個企業(yè)的相關經驗，對容易出現的問題要反復核查，避免類似的問題影響容器質量，從設計上保證壓力容器的質量，確保其運行的安全，從而保證人們的生命財產安全，促進社會的和諧。

參考文獻：

【1】王婷，王靜，邱金梁.探討壓力容器設計要求及設計方法[J].化工管理，2013（4）

【2】李崇勇，關慶賀，張光.壓力容器設計壓力的確定[J].中國特種設備安全，2015（1）