淺析壓力容器設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及解決措施

宋大權(quán)

摘要：近些年，隨著工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)和質(zhì)量提出了更高的要求，壓力容器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到容器是否能夠達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此，壓力容器設(shè)計(jì)工作的意義重大，相關(guān)人員必須完成好壓力容器的設(shè)計(jì)工作。本文主要討論了我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和弊端，并根據(jù)實(shí)際情況提出了相應(yīng)的改善措施，希望能對(duì)有關(guān)單位和企業(yè)有所幫助。

摘要：壓力容器；容器設(shè)計(jì)；存在問(wèn)題；改善措施

一、前言

改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也越來(lái)越強(qiáng)，我國(guó)也在努力的發(fā)展著“中國(guó)制造”并爭(zhēng)取早日轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊?guó)創(chuàng)造”。同時(shí)，為了在國(guó)際上得到其他國(guó)家的認(rèn)可，不僅在軍事上讓別的國(guó)家刮目相看，還要在經(jīng)濟(jì)上提高我國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力和認(rèn)可度，所以我國(guó)必須要提高各個(gè)消費(fèi)品的產(chǎn)品質(zhì)量。我國(guó)的化工、石油等行業(yè)普遍都在使用壓力容器，原因是這些行業(yè)中所生產(chǎn)的成品和所用的原料都是具有毒性、體積較大、并且容易點(diǎn)燃和爆炸，所以如果壓力容器設(shè)計(jì)不合理的話就會(huì)造成壓力容器的質(zhì)量不合格，而這些質(zhì)量不合格的壓力容器使用到石油、化工等行業(yè)的話就會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。所以設(shè)計(jì)人員一定要非常認(rèn)識(shí)和仔細(xì)的設(shè)計(jì)壓力容器，并且嚴(yán)格制造。

二、我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和弊端

（一）經(jīng)濟(jì)性方面有所欠缺

設(shè)計(jì)的工作者們?cè)谶M(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要提前做好必要的準(zhǔn)備工作，要充分的對(duì)壓力容器的安全性進(jìn)行考慮，在選擇制造所需要的原材料時(shí)，要充分的考慮到原材料之間的焊接、所用設(shè)備所能承受的最高溫度是多少、每個(gè)不同的介質(zhì)之間的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)的壓力，同時(shí)還要對(duì)壓力容器進(jìn)行整體全面的分析，例如容器的冷熱加工功能和其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、容器的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)尤其是生產(chǎn)容器所需要的成本，因?yàn)閴毫θ萜鞯脑靸r(jià)成本直接與生產(chǎn)所使用的原材料和最終生產(chǎn)出的壓力容器總質(zhì)量相關(guān)，可以說(shuō)起著至關(guān)重要的作用。企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候通常會(huì)選擇價(jià)格較為便宜的原材料進(jìn)行容器的制造，雖然這樣有效地降低了企業(yè)的制造成本，但是同時(shí)也大大的降低了所生產(chǎn)出的壓力容器的質(zhì)量。

（二）對(duì)壓力容器的使用壽命上關(guān)注不夠

通常情況下，我們所使用的產(chǎn)品都有一定的使用壽命，不論是食品還是日常所用的工具，所以顯而易見(jiàn)壓力容器也是具有一定的使用壽命的，但是一般情況下國(guó)家都會(huì)要求像壓力容器這類機(jī)械類機(jī)器都擁有較長(zhǎng)的使用壽命，因?yàn)檫@類產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的成本是比較高的，而如果產(chǎn)品的使用壽命過(guò)短的話無(wú)疑會(huì)增加生產(chǎn)成本，但是設(shè)計(jì)的工作人員及其團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往會(huì)忽略使用壽命這一重要問(wèn)題，比如對(duì)壓力容器的有關(guān)單位進(jìn)行標(biāo)明、對(duì)預(yù)計(jì)使用壽命和所用的生產(chǎn)器具進(jìn)行標(biāo)注等等。對(duì)于以上所說(shuō)的這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)的工作人員及其團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分的考慮壓力容器的使用壽命，采用行業(yè)認(rèn)準(zhǔn)使用壽命估計(jì)法，并考慮壓力容器使用壽命的各個(gè)影響因素，最終定下壓力容器的使用壽命，并此項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行明確的標(biāo)注，比如：哪種原材料會(huì)降低壓力容器的使用壽命，而哪種優(yōu)質(zhì)的原材料能夠有效地保障產(chǎn)品的使用壽命。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)方案也會(huì)影響到壓力容器的質(zhì)量，不同的設(shè)計(jì)方案會(huì)生產(chǎn)出質(zhì)量不同的壓力容器，設(shè)計(jì)的工作人員或團(tuán)隊(duì)，可以在同一材質(zhì)的情況下，進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)方案來(lái)看看所生產(chǎn)出的壓力容器的使用壽命，但是這一方面的問(wèn)題并沒(méi)有受到生產(chǎn)企業(yè)以及設(shè)計(jì)人員的重視。

（三）非標(biāo)法蘭設(shè)計(jì)不夠標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)目前的設(shè)計(jì)中是以《壓力容器法蘭》作為參考依據(jù)的，所使用的公稱壓力小于 6.4MPa，對(duì)應(yīng)的公稱值直徑小于800ml；根據(jù)《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》中的提出的標(biāo)準(zhǔn)，其中于較大直徑的法蘭，公稱壓力小于 16MPa，公稱直徑小于 200ml。以上的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，在實(shí)際的操作中是無(wú)法對(duì)應(yīng)的，大多數(shù)都超過(guò)以上的指標(biāo)，針對(duì)這樣的情況，設(shè)計(jì)者要特別注意法蘭結(jié)構(gòu)的尺寸，在設(shè)計(jì)時(shí)要仔細(xì)精確計(jì)算，只有這樣才能滿足各方面要求。

三、壓力容器設(shè)計(jì)存在問(wèn)題的改善措施和方法

（一）科學(xué)合理的采購(gòu)材料

改善壓力容器的設(shè)計(jì)，首先要科學(xué)合理的采購(gòu)材料，這也是對(duì)設(shè)計(jì)人員的考驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員要選擇質(zhì)量過(guò)硬、溫度承受力較強(qiáng)、耐力較好、焊接功能較好的原材料，材料的好壞，直接影響設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的質(zhì)量。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要注意，設(shè)計(jì)在滿足相關(guān)指標(biāo)后，在保證經(jīng)濟(jì)條件的允許下，在各個(gè)細(xì)節(jié)上要進(jìn)一步優(yōu)化容器的使用壽命和使用安全性。

（二）重視設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的把控

人們常說(shuō)細(xì)節(jié)決定成敗，這話不無(wú)道理，所以設(shè)計(jì)的工作人員或團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要注意設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，在壓力容器進(jìn)行冷處理這一環(huán)節(jié)上，特別是在溫成型和冷成型所使用的原件上，設(shè)計(jì)的工作人員或團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)壓力容器的過(guò)程中，要充分地考慮到壓力容器所要開(kāi)展的主題，要提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，在設(shè)計(jì)時(shí)做到心中有數(shù)。有的時(shí)設(shè)計(jì)的工作人員或團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)忽略掉壓力容器所使用的封頭和接管以及產(chǎn)品附件及逆行熱處理工藝編排等一些問(wèn)題，不能夠同時(shí)的考慮到這些問(wèn)題，在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中沒(méi)能將細(xì)節(jié)方面處理到位，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)短板，所生產(chǎn)出的壓力容器的使用壽命不夠理想，也無(wú)法保證壓力容器的使用安全性，這將會(huì)給后期的使用單位帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患問(wèn)題。所以設(shè)計(jì)的工作人員或團(tuán)隊(duì)在對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定對(duì)壓力容器做好必要的細(xì)節(jié)處理。

（二）設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持區(qū)別對(duì)待的原則

在涉及人員或團(tuán)隊(duì)進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要秉持著區(qū)別對(duì)待的原則，這是十分重要的。就像世界上沒(méi)有兩片同樣的雪花一樣，不同的壓力容器在應(yīng)力下所表現(xiàn)的失效現(xiàn)象也是不同的。甚至有的時(shí)候壓力容器在同樣的應(yīng)力情況下，但是因?yàn)椴煌姆植?，所形成的失效現(xiàn)象還是會(huì)有所不同。壓力容器中有著許多的負(fù)荷，比如，壓力容器自身的重量所產(chǎn)生的壓力、容器內(nèi)外部所形成的不同的壓力、容器和外界的溫差以及壓力容器內(nèi)部零件所帶來(lái)的壓力等等，所以壓力容器承受著許多的負(fù)荷，這些不同的負(fù)荷通常情況下會(huì)在壓力容器上通過(guò)三個(gè)力表現(xiàn)出來(lái)：一是初次應(yīng)力、二是二次應(yīng)力、三是峰值應(yīng)力。這三種力的出現(xiàn)情況是不一定的，有時(shí)會(huì)一起出現(xiàn)有時(shí)會(huì)單獨(dú)出現(xiàn)，所以要分不同的情況來(lái)進(jìn)行對(duì)待。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上內(nèi)容我們可知：壓力容器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到容器是否能夠達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此，壓力容器設(shè)計(jì)工作的意義重大，相關(guān)人員必須完成好壓力容器的設(shè)計(jì)工作。本文主要討論了我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和弊端，主要包括：經(jīng)濟(jì)性方面有所欠缺、對(duì)壓力容器的使用壽命上關(guān)注不夠、非標(biāo)法蘭設(shè)計(jì)不夠標(biāo)準(zhǔn)，本文也根據(jù)實(shí)際情況提出了改善措施，主要包括：科學(xué)合理的采購(gòu)原材料、重視細(xì)節(jié)上的把控、設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持區(qū)別對(duì)待的原則，同時(shí)也希望以上內(nèi)容能對(duì)有關(guān)單位和企業(yè)有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雅麗 . 關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題及設(shè)計(jì)優(yōu)化的探討 [J].科技與企業(yè)，2013，5（22）：369.

[2] 李英鋒 . 低溫壓力容器設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析 [J]. 化工管理，2013，6（20）：110.

[3]孟雅薇，葛志強(qiáng).關(guān)于低溫壓力容器設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，6（32）：114.

[4]張國(guó)杰，趙振遠(yuǎn).壓力容器設(shè)計(jì)若干技術(shù)問(wèn)題解析[J].化工管理，2016（09）：77.

[5] 張磊，謝文喆 . 壓力容器設(shè)計(jì)及容易忽視的問(wèn)題 [J]. 石化技術(shù)，2016（10）：203，198.

（作者單位：利豐工程技術(shù)（天津）有限公司）