鄧晶晶 畢征

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。壓力容器作為一種基礎(chǔ)設(shè)備，在我國諸多工業(yè)行業(yè)，尤其是石化行業(yè)中，占據(jù)著重要的地位、發(fā)揮著重要的作用。但現(xiàn)階段，壓力容器設(shè)計(jì)過程中還存在著一些問題，嚴(yán)重影響著壓力容器的安全性、可靠性及使用壽命，必須采取有效的對策予以處理。本研究中，筆者對壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的處理對策。

關(guān)鍵詞：壓力容器;設(shè)計(jì)過程;常見問題

引言

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中所用到的壓力容器，安全性和穩(wěn)定性是其必須具備的兩項(xiàng)條件，只有具備這兩項(xiàng)條件才能保障此后工業(yè)生產(chǎn)的安全。壓力容器的安全性和穩(wěn)定性，需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行嚴(yán)格的把控才能得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前，設(shè)計(jì)過程會受到各方面因素的影響，從而也產(chǎn)生了許多常見的問題亟待解決。

1壓力容器設(shè)計(jì)原則

為確保壓力容器質(zhì)量達(dá)標(biāo)，滿足用戶要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則。第一，滿足工藝要求。壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，所面臨的工作環(huán)境和工作條件多種多樣，這就需要結(jié)合實(shí)際使用要求，從壓力、溫度、生產(chǎn)工藝等幾方面進(jìn)行綜合考慮，以滿足不同工藝要求。第二，確保靈活實(shí)用性。為方便壓力容器檢查與維護(hù)，應(yīng)在保證壓力容器使用安全，以及基本功能有效發(fā)揮的前提下，盡可能的簡化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低維護(hù)維修難度，節(jié)約設(shè)計(jì)制作成本。第三，保證使用安全。壓力容器是在特定壓力條件下使用的，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，如果因設(shè)計(jì)不合理造成故障問題，很容易引發(fā)安全事故，所以，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)著重考慮壓力容器的安全性能，提高其使用安全系數(shù)，延長其使用壽命。這些都是壓力容器設(shè)計(jì)過程中，所要遵循的基本原則。

2壓力容器設(shè)計(jì)過程中的常見問題

2.1忽視壓力容器的正常使用年限

壓力容器一旦超出實(shí)際使用壽命必將給企業(yè)帶來巨大的安全隱患。因此，必須對壓力容器的實(shí)際使用壽命做出正確規(guī)定，要按照要求由設(shè)計(jì)人員在壓力容器上標(biāo)注預(yù)計(jì)的使用年限，對已使用疲勞的器具更應(yīng)標(biāo)注清楚實(shí)際的循環(huán)使用次數(shù)。然而這種做法往往被設(shè)計(jì)人員所忽視，對年限的考慮也不合理。尤其在預(yù)計(jì)使用年限的估算上往往都是按照設(shè)計(jì)人員本身的經(jīng)驗(yàn)及慣例執(zhí)行的。因此很容易在實(shí)際估算過程中延長或縮短使用時(shí)間，而且無法將所有可能影響到壓力容器使用壽命的因素綜合考慮清楚，從而使壓力容器的設(shè)計(jì)方案有所變化，給壓力容器的質(zhì)量造成較大影響。

2.2在材料選擇上出現(xiàn)問題

壓力容器相關(guān)材料的選擇會對容器的性能、安全性、抗磨損能力、結(jié)構(gòu)和使用效果造成一定程度的影響，在設(shè)計(jì)過程中如果不對材料選擇問題加以重視，對其進(jìn)行充分考慮，很可能會對壓力容器的生產(chǎn)制作及使用造成不利。具體來說，常見的問題主要存在以下幾個(gè)方面：其一，材料類型選擇錯(cuò)誤。根據(jù)所設(shè)計(jì)的壓力容器要求的強(qiáng)度和質(zhì)地的不同，需要選擇不同類型的材料，如果不選擇相匹配的材料類型，在后續(xù)的工作中就會出現(xiàn)問題;其二，材料本身存在缺陷。在設(shè)計(jì)過程中，很可能由于選擇了自身帶有缺陷，品質(zhì)低劣的材料導(dǎo)致壓力容器的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性無法得到保障，影響到后續(xù)的使用;其三，沒有考慮材料的經(jīng)濟(jì)屬性。經(jīng)濟(jì)屬性也是材料選擇過程中一項(xiàng)必要的考量因素，如果不對其進(jìn)行充分的考慮，會直接對后續(xù)的生產(chǎn)制造工作造成影響。

2.3壓力容器設(shè)計(jì)過程中的熱處理問題

熱處理是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在壓力容器的設(shè)計(jì)中，熱處理是一種必不可少的處理手段。熱處理對恢復(fù)材料性能有著無法取代的作用。鋼板冷成形受壓元件就是很好的例子，這種容器在很多情況下都需要進(jìn)行熱處理，比如盛裝毒性為極度、高度危害介質(zhì)的容器;有應(yīng)力腐蝕性介質(zhì)的容器等，冷成形的變形率有時(shí)會不符合指標(biāo)的規(guī)定，這時(shí)進(jìn)行熱處理來恢復(fù)材料性能是最有效的一種技術(shù)手段。而設(shè)計(jì)者們在設(shè)計(jì)的時(shí)候，只關(guān)注到了壓力容器的殼體、封頭等，很容易忽略這個(gè)細(xì)節(jié)，不得不說是設(shè)計(jì)中的一個(gè)大問題。

3壓力容器設(shè)計(jì)中常見問題的防范策略

3.1使用年限的解決對策

在壓力容器使用年限的估算上，壓力容器的設(shè)計(jì)人員必須要認(rèn)真掌握有關(guān)壓力容器設(shè)計(jì)方面的所有技術(shù)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對壓力容器使用年限的研究力度，注重每一個(gè)可能會對壓力容器使用年限產(chǎn)生影響的因素。運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，對壓力容器的實(shí)際使用年限進(jìn)行科學(xué)估算，避免在壓力容器設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)延長或縮短使用年限的問題。設(shè)計(jì)人員必須要做好壓力容器的觀察工作，明確掌握壓力容器實(shí)際受到的腐蝕情況，若壓力容器受到嚴(yán)重腐蝕就會大幅縮短壓力容器的使用年限。因此，壓力容器的設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)壓力容器的實(shí)際腐蝕速率對壓力容器的使用壽命進(jìn)行合理估算。同時(shí)，結(jié)合壓力容器受到的外力情況，對壓力容器的諸多參數(shù)進(jìn)行更加精確的估算。此外，還可模擬實(shí)際工作環(huán)境，使工作數(shù)據(jù)更加接近實(shí)際。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)上必須設(shè)定統(tǒng)一的使用規(guī)則，考慮到壓力容器在實(shí)際工作過程中的復(fù)雜工作環(huán)境和可能出現(xiàn)的各種受力情況，務(wù)必做好壓力容器的消耗檢查工作，最大限度的保證壓力容器設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，確保壓力容器的運(yùn)行安全。

3.2科學(xué)選用容器材料

在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，第一點(diǎn)便是要選擇最為合適的材料，以提升材料應(yīng)用價(jià)值。首先，應(yīng)全面了解不同類型材料的特點(diǎn)及屬性，包括材料強(qiáng)度、韌性、受力特性、耐腐蝕性等，對其使用性能進(jìn)行評估和比較，結(jié)合壓力容器設(shè)計(jì)及使用要求，從性能較好的材料中做出選擇。其次，還需要根據(jù)壓力容器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及強(qiáng)度要求，從材料厚度方面進(jìn)行考慮，既要避免因厚度不足造成強(qiáng)度較弱問題，又要杜絕因厚度較厚造成壓力容器重量過大問題。另外，應(yīng)選用價(jià)格比較便宜的材料，以市場上常用材料為主，降低壓力容器設(shè)計(jì)制造成本，確保能夠順利完成批量生產(chǎn)。

3.3壓力容器設(shè)計(jì)過程中熱處理問題的對策

壓力容器設(shè)計(jì)過程中的熱處理問題是一個(gè)重要問題。壓力容器的設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行熱處理的地方要按照國家規(guī)定進(jìn)行熱處理，絕不能為了省下一些成本，就忽略了熱處理的重要性，從而埋下了安全隱患。鋼材經(jīng)過冷卻變形后，硬度和強(qiáng)度有所提升，但可塑性卻大大下降，若不進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，會使鋼鐵內(nèi)部的晶粒發(fā)生破碎。冷卻后的內(nèi)部變化劇烈，硬化程度大大提高，對于安全性是個(gè)大大的挑戰(zhàn)。針對鋼板進(jìn)行的熱處理是必不可少的，能夠有效增加鋼板的可塑性。

結(jié)語

科學(xué)合理的壓力容器設(shè)計(jì)，對壓力容器的安全性、穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。因此，在壓力容器的設(shè)計(jì)上必須要選擇具有極強(qiáng)專業(yè)技術(shù)的工作人員對壓力容器設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)考量，選用最為優(yōu)質(zhì)的材料，做好壓力容器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分析工作，全面考慮到壓力容器后期的維護(hù)與檢修工作。只有這樣，才能做好壓力容器的設(shè)計(jì)工作，使其在實(shí)際生產(chǎn)過程中得以穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[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)，2018，（19）：43.

[2]黃虹.簡析壓力容器設(shè)計(jì)的問題和對策[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018，（16）：49.

[3]范翠平，曹九玲.壓力容器設(shè)計(jì)中的常見問題及防范策略[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2019，13（01）：61-62.

[4]方海毅.關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)過程中常見的問題分析[J].化學(xué)工程與裝備，2019，（10）：127-128+144.

[5]王利軒.壓力容器設(shè)計(jì)過程中的問題與優(yōu)化方案[J].商品與質(zhì)量，2019（41）：181.