郭俊強(qiáng)

摘要：本文簡述了壓力容器設(shè)計的要求，對壓力容器設(shè)計中的常見問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時提出了相應(yīng)的解決對策，以供參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器設(shè)計；問題；策略

壓力容器在化工石油領(lǐng)域作為承載石油壓力的主要設(shè)備，容器的安全性與可靠性十分重要，壓力容器承載壓力的大小不一，進(jìn)行的設(shè)計也不一樣，一旦設(shè)計上出現(xiàn)任何問題，都會對人的生命的安全性產(chǎn)生威脅，因此，壓力容器對于質(zhì)量的要求極高。

一、壓力容器設(shè)計的要求

（1）相關(guān)設(shè)計部門需具備比較完善的質(zhì)量保障制度，且具有較強(qiáng)的操作性和指導(dǎo)性，可以有效的應(yīng)用和落實到具體的設(shè)計中；（2）壓力容器的設(shè)計必須滿足工藝生產(chǎn)的要求，其參數(shù)必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有滿足以上因素的產(chǎn)品，才能夠保證該產(chǎn)品在運(yùn)用過程中具有一定的承壓力；（3）由于化工行業(yè)中所用到的物料具有腐蝕性及毒性，且燃性較強(qiáng)，極易出現(xiàn)火災(zāi)，甚至發(fā)生爆炸；因此，壓力器在運(yùn)行過程中必須安全可靠；（4）壓力器投入使用之后一定要達(dá)到使用壽命，由于化工物料具有一定的腐蝕性，嚴(yán)重情況下會腐蝕并穿透壓力容器，因此設(shè)計人員需考慮運(yùn)用何種手段確保壓力容器擁有較長的使用壽命，進(jìn)而在一定程度上降低成本；（5）壓力容器需具有制作方便、操作簡單、維修方便等特點；這就需要設(shè)計人員注意到：一方面，壓力容器設(shè)計需更加的簡單、更加的容易制造、安全性更高；另一方面，壓力容器設(shè)計可以滿足特殊使用的要求，容器頂蓋可以隨意拆除，進(jìn)而能夠隨時滿足各種需求，在極大程度上降低成本。

二、壓力容器設(shè)計中的常見問題

（一）熱處理問題

壓力容器設(shè)計過程中，在熱處理方面，應(yīng)注意以下幾個問題：第一，對低合金鋼材料以及碳鋼材料，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行沖擊試驗，奧氏體不銹鋼材料以及變形率大于5%的材料，如低合金鋼材料以及碳鋼材料，均為冷成型受壓元件，對于這些材料，應(yīng)在成型后進(jìn)行熱處理，以達(dá)到恢復(fù)材料性能的目的；第二，低合金鋼材料以及碳鋼材料，在成型后減薄量超過10%，需進(jìn)行熱處理；第三，低合金鋼材料以及碳鋼材料，在成型前厚度在16毫米以上的，需進(jìn)行熱處理；第四，明確注明有應(yīng)力腐蝕的容器，需進(jìn)行熱處理；第五，容器中裝有高度、極度毒性危害介質(zhì)的容器，需進(jìn)行熱處理。但壓力容器的實際設(shè)計過程中，對容器殼體的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，沒有給予足夠的重視，對成型的容器，也沒有進(jìn)行二次熱加工，從而嚴(yán)重影響著壓力容器的質(zhì)量與壽命。

（二）忽略正常使用年限

近年來，在壓力容器設(shè)計領(lǐng)域，業(yè)界越來越重視容器的使用壽命，必須采取有效的措施，來避免因超過設(shè)計使用壽命而導(dǎo)致壓力容器造成的安全問題。但現(xiàn)階段，壓力容器的實際設(shè)計過程中，明確標(biāo)注壓力容器使用年限的企業(yè)很少，這顯示目前設(shè)計人員的考慮不夠全面、對相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不夠重視。除此之外，一些使用者，在壓力容器使用過程中雖然已經(jīng)看到了設(shè)計使用年限，但為了降低成本、缺乏安全意識或者是出于其他考慮，仍然隨意延長壓力容器的實際所用年限。面對這樣的問題，壓力容器設(shè)計過程中，應(yīng)綜合考慮壓力容器使用壽命的影響因素，包括腐蝕裕量、最大腐蝕速率等等，以科學(xué)確定壓力容器的合理使用年限，并明確標(biāo)注。

（三）材料方面存在的問題

材料在很大程度上影響著壓力容器的性能，因此，壓力容器設(shè)計中，應(yīng)高度重視材料使用方面的問題。壓力容器實際設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)客戶要求、工藝條件以及壓力容器的使用工況等因素，合理選擇制作材料，這也就決定著，壓力容器的制作材料并不是一成不變的，而是隨著各種因素不斷發(fā)生改變的，這就給材料選擇增加了很大的難度。壓力容器的實際設(shè)計過程中，若是面臨材料厚度增加的現(xiàn)象，設(shè)計人員若沒有進(jìn)行綜合、全面的分析，而是進(jìn)行簡單分析、粗略計算，認(rèn)為材料的承壓能力也會隨著厚度的增加而加強(qiáng)，便有可能導(dǎo)致殼體受力由平面應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)變狀態(tài)，使得厚壁容器更容易出現(xiàn)平面應(yīng)變脆性斷裂。

三、壓力容器設(shè)計中常見問題的解決對策

（一）熱處理對策

實踐表明，壓力容器設(shè)計過程中，對厚度20毫米、直徑400毫米的低合金鋼、碳鋼對接管，應(yīng)設(shè)計為無縫鋼管。從理論上來看，雖然低合金鋼卷制可以滿足相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，但若是不進(jìn)行熱處理，便會給壓力容器的各項性能產(chǎn)生影響，從而給接管環(huán)節(jié)帶來諸多問題。具體表現(xiàn)在，若不對低合金鋼、碳鋼對接管進(jìn)行熱處理，那么在鋼板冷卷之后，便會使得晶粒出現(xiàn)歪扭、破碎的問題。與此同時，鋼材冷卻變形后，硬度和強(qiáng)度得到了很大的提升，但其塑性卻大大降低，這對于壓力容器的制造帶來了較大的不便。直徑越小、鋼板越厚的簡體，在進(jìn)行冷卷之后，發(fā)生變形的幾率也就越大，冷作硬化程度越高，大大增加了鋼板的內(nèi)應(yīng)力，降低了鋼板的塑性，加大了出現(xiàn)裂紋的危險性。通過采取再結(jié)晶退火的方法，降低鋼板的硬度、強(qiáng)度，加強(qiáng)鋼板的塑性，有利于優(yōu)化鋼材的力學(xué)性能。

（二）使用年限問題的處理對策

設(shè)計人員在壓力容器設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，充分考慮壓力容器的使用年限。首先，充分考慮各種外部因素，如壓力容器的使用工況、介質(zhì)、空氣濕度、溫度等；其次，考慮材料的耐腐蝕性，以內(nèi)外壓力差、腐蝕速度等因素為根據(jù)，計算容器的耐腐蝕能力，確定壓力容器的合理使用年限，并標(biāo)注相關(guān)注意事項。除此之外，對于使用者來說，對已經(jīng)接近或超過設(shè)計使用年限的設(shè)備，應(yīng)加強(qiáng)檢查，避免安全事故的發(fā)生。

（三）材料問題的處理對策

壓力容器材料一般情況下可以代用，將薄材料更換為厚材料的時候，會導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)的變化，尤其是要注意殼體部分、加厚的封頭間的連接，有必要的情況下可采取削邊處理的方法。同時，管板、筒體的連接結(jié)構(gòu)也有相似的問題，增加的厚度較大的情況下，還會導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的變化，如殼體、接管之間的V型焊縫可能變成X型焊縫，從而可以降低焊縫填充量，也有可能減少焊接應(yīng)力、殘余變形，增強(qiáng)焊接接頭的力學(xué)性能。

四、結(jié)束語

總之，壓力容器對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。因此，設(shè)計人員在對壓力容器進(jìn)行設(shè)計時，必須嚴(yán)格按照其設(shè)計要求及國家的相關(guān)法律法規(guī)，從而確保壓力容器具有較好的安全性和可靠性，并通過不斷的提高設(shè)計人員的專業(yè)能力及水平，從而確保壓力容器的設(shè)計質(zhì)量，確保壓力容器可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧賢.壓力容器設(shè)計過程中的常見問題及防范措施[J].化工管理，2015（35）：15.

[2]黃虹.簡析壓力容器設(shè)計的問題和對策[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（16）：49.