壓力容器設(shè)計(jì)制造的問(wèn)題及解決對(duì)策

任偉強(qiáng) 劉海松

【摘 要】壓力容器作為一種特種設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位，被廣泛應(yīng)用在制藥、化工、冶金以及石油等領(lǐng)域，同時(shí)，壓力容器由于承受較大的壓力因此存在一定的危險(xiǎn)性，因此各相關(guān)部門對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造以及使用等過(guò)程都具有嚴(yán)格的流程規(guī)范，介于此本文對(duì)壓力同期設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，最根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)提出的問(wèn)題提供了一些合理的解決措施。

【關(guān)鍵詞】壓力容器：設(shè)計(jì)制造；問(wèn)題；對(duì)策

1壓力容器的主要特點(diǎn)

1.1壓力容器對(duì)安全性要求極高

壓力容器的工作環(huán)境較為惡劣，經(jīng)常在高溫、高壓以及高腐蝕環(huán)境中進(jìn)行加工生產(chǎn)，而且其加工對(duì)象多數(shù)情況下都為易燃、易爆、或者由高度污染性的物質(zhì)，因此在進(jìn)行壓力容器制作時(shí)，必須將其質(zhì)量放在首位，嚴(yán)格按照規(guī)定的制造標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，確保壓力容器在使用和生產(chǎn)過(guò)程中的安全性。

1.2壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程具有極強(qiáng)的專業(yè)性

相對(duì)于普通工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的制造，壓力容器的設(shè)計(jì)和制造具有極強(qiáng)的專業(yè)性，在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中涉及到了多種學(xué)科和多樣技術(shù)，例如需要冶金工業(yè)的知識(shí)與技術(shù)、需要機(jī)械加工及其自動(dòng)化方面的知識(shí)和技術(shù)、還需要化學(xué)防腐技術(shù)、質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)技術(shù)甚至需要計(jì)算機(jī)軟件操作開(kāi)發(fā)技術(shù)，因此為了保證壓力容器設(shè)計(jì)制造的順利實(shí)施，各部門各行業(yè)的相關(guān)人員應(yīng)該相互配合、互相協(xié)調(diào)，共同完成任務(wù)。

1.3壓力容器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣

現(xiàn)階段許多行業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)制造都會(huì)借助于壓力容器，而且不同行業(yè)中應(yīng)用的壓力容器具有不同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，甚至同一工業(yè)領(lǐng)域需要運(yùn)用的壓力容器也略有不同，因此壓力容器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)具有多樣性。從另一角度來(lái)說(shuō)，雖然壓力容器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)多樣，但是在制造和生產(chǎn)過(guò)程中他們的工藝流程、機(jī)械部件和零件形狀等卻具有很大的相似性，設(shè)計(jì)制造企業(yè)應(yīng)該對(duì)這些相似信息進(jìn)行充分的利用和分析，提高企業(yè)在壓力容器市場(chǎng)中企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2壓力容器設(shè)計(jì)與制造存在的問(wèn)題

2.1選材及設(shè)計(jì)問(wèn)題

壓力容器的生產(chǎn)制造建立在合理的生產(chǎn)材料以及完善的工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，這2個(gè)因素對(duì)壓力容器的制造質(zhì)量有非常大的影響。但是，一些壓力容器制造廠家仍然存在生產(chǎn)材料選擇不當(dāng)問(wèn)題，這也是目前我國(guó)壓力容器在應(yīng)用過(guò)程中事故率較高的原因之一。這個(gè)問(wèn)題最直觀的反應(yīng)就是很多壓力容器制造企業(yè)一味追求利益的最大化，這種現(xiàn)象對(duì)壓力容器的材料市場(chǎng)有很大的干擾作用；另外，很多壓力容器制造企業(yè)自身的生產(chǎn)工藝存在一些缺陷，一些壓力容器生產(chǎn)廠家為了追求利益的最大化，不斷降低壓力容器的制造指標(biāo)，使壓力容器的罐體厚度與標(biāo)準(zhǔn)工藝要求有較大差距，導(dǎo)致壓力容器實(shí)際能承載的壓力值達(dá)不到生產(chǎn)需求，引發(fā)壓力容器爆炸等嚴(yán)重的安全事故。

2.2使用壽命方面

眾所周知，任何的產(chǎn)品都有其使用壽命，尤其是壓力容器這類的設(shè)備產(chǎn)品，都需要有很長(zhǎng)的使用壽命，如果使用壽命較短，必然會(huì)浪費(fèi)制作成本，在技術(shù)人員進(jìn)行研發(fā)的過(guò)程中，一定要充分考慮各種材料對(duì)壓力容器使用壽命影響，選取最佳的材料進(jìn)行制作。

2.3焊接技術(shù)方面

對(duì)壓力容器來(lái)說(shuō)，在焊接的過(guò)程中難免會(huì)導(dǎo)致焊接接頭與其他地方出現(xiàn)溫度不同，出現(xiàn)焊接熱應(yīng)力的出現(xiàn)，加上鋼制材料自身的組織應(yīng)力，兩種應(yīng)力共同為壓力容器帶來(lái)了很大的影響。

2.4熱處理問(wèn)題

在壓力容器設(shè)計(jì)中，還有一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是容器的熱處理，并且熱處理質(zhì)量也會(huì)對(duì)容器應(yīng)用的可靠性造成直接影響，因此，在熱處理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，以我國(guó)當(dāng)前容器熱處理實(shí)際現(xiàn)狀來(lái)看，其存在的問(wèn)題不容樂(lè)觀，其問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下方面，①在熱處理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，缺少嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一些熱處理設(shè)計(jì)的缺陷較為明顯，會(huì)在后期生產(chǎn)的熱處理環(huán)節(jié)中造成操作不當(dāng)?shù)葐?wèn)題。②在容器熱處理環(huán)節(jié)中，還有一個(gè)較為重要的問(wèn)題，就是完整性問(wèn)題，比如，當(dāng)前在設(shè)計(jì)中雖然對(duì)容器殼體以及封頭較為重視，同時(shí)，其效果也較為理想，但是，在接管熱處理環(huán)節(jié)中，對(duì)其有著較為嚴(yán)重的忽視現(xiàn)象在，對(duì)于容器安全性而言，造成一定影響。

3壓力容器設(shè)計(jì)與制造的有效措施

3.1合理選材并規(guī)范工藝設(shè)計(jì)

要想從根本上解決壓力容器的選材問(wèn)題，就要求壓力容器的制造企業(yè)在材料采購(gòu)過(guò)程中嚴(yán)格按國(guó)家關(guān)于壓力容器制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，而且在整個(gè)材料選擇過(guò)程中必須由相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，堅(jiān)決杜絕不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的材料進(jìn)入生產(chǎn)制造場(chǎng)地。同時(shí)還要求盛放工業(yè)介質(zhì)的材料必須具備較強(qiáng)的耐腐蝕性能，而壓力容器的承壓值設(shè)計(jì)一定要能滿足其生產(chǎn)過(guò)程中的最大承壓值。高壓容器設(shè)計(jì)過(guò)程中溢流閥的設(shè)計(jì)一定要保證其溢流開(kāi)啟的極限壓力不能超過(guò)壓力容器的最大承壓值。如果壓力容器選擇進(jìn)口材料，還需要保證其化學(xué)成分滿足生產(chǎn)要求，并且對(duì)容器整體進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)損檢測(cè)。

3.2使用年限設(shè)計(jì)的防范策略

筆者對(duì)如何設(shè)計(jì)壓力容器的使用年限的問(wèn)題，提出壓力容器設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)壓力容器使用年限的過(guò)程中一定要進(jìn)行多方面的考量，必須要嚴(yán)格參照有關(guān)部門對(duì)于壓力容器使用年限的要求，保證壓力容器的使用年限能夠在要求的時(shí)間內(nèi)根據(jù)工業(yè)企業(yè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)最佳的使用時(shí)間。也要注意壓力容器在實(shí)際使用過(guò)程中材料、腐蝕性承受以及存在的安全隱患的影響，使壓力容器能夠安全、可靠的在使用年限里進(jìn)行使用。還有就是壓力容器的設(shè)計(jì)人員不但對(duì)壓力容器的實(shí)際使用年限進(jìn)行多方面的考量，還要對(duì)壓力容器使用過(guò)程中使用者操作失誤的情況考慮在內(nèi)，必須要在設(shè)計(jì)圖紙的合適位置表明壓力容器的使用年限、安全提醒、以及正確的使用方法。這樣才能設(shè)計(jì)出使用年限合理的壓力容器。

3.3壓力容器焊接技術(shù)

1）壓力容器焊接在處理的時(shí)候，在保證壓力容器性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)該根據(jù)要求最大程度地減少焊接的縫隙。2）在針對(duì)一些高強(qiáng)度的鋼進(jìn)行處理的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行焊前預(yù)熱，從而才能保證焊接區(qū)域和其他區(qū)域的溫度能保持一致，降低內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，在設(shè)計(jì)內(nèi)壓容器的過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)定，對(duì)壓力容器施加的在外載荷一定要高于壓力容器在工作時(shí)候的外載荷，從而確保壓力容器在工作的時(shí)候不會(huì)發(fā)生因外載荷發(fā)生意外。

3.4對(duì)熱處理進(jìn)行規(guī)范

對(duì)于再熱處理環(huán)節(jié)存在的缺陷以及問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行有效的規(guī)范、優(yōu)化，在規(guī)范壓力容器熱處理設(shè)計(jì)，主要從程序化以及全面性兩方面入手。程序化是指，對(duì)容器熱處理內(nèi)容以及流程，在圖紙中進(jìn)行明確規(guī)定，保證熱處理質(zhì)量能夠得到明顯提升。全面性是指，對(duì)所有影響壓力器容器質(zhì)量的因素進(jìn)行全面分析，對(duì)需要進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的部位進(jìn)行綜合考慮，以保證容器質(zhì)量。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)與制造，一定要嚴(yán)格符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，在容器的制造方面，例如在選材的過(guò)程中，要選取優(yōu)質(zhì)的材料，在焊接工藝上，要達(dá)到焊接水平的要求。應(yīng)該重視制造過(guò)程的監(jiān)督，隨時(shí)檢查質(zhì)量是否合格。只有這樣，才能更好地滿足壓力容器的設(shè)計(jì)與制造方面的要求，制造出更優(yōu)質(zhì)的壓力容器，推動(dòng)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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（作者單位：寬城升華壓力容器制造有限責(zé)任公司）