压力容器设计中的常见问题及防范策略

谢红梅

摘 要：压力容器在工业生产中起到至关重要的作用，但是其具有较高的危险性，对工业企业的经济财产安全具有直接影响。本文主要从压力容器设计中常见的几个问题入手，重点对压力容器设计中常见问题的防范策略进行了分析和阐述，希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。

关键词：压力容器；设计；材料；热处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.202

1 引言

压力容器指的是用来盛装气体或者液体，并具有一定压力的密闭性容器设备。随着经济及科技的迅猛发展，压力容器的种类日渐增多，依据承压等级来划分，压力容器可以分为低压、中压、高压和超高压容器；依据盛装介质来划分，压力容器可以分为易燃有毒、非易燃无毒以及剧毒等；依据制造工艺来划分，压力容易可以分为换热容器、反应容器、贮运容器和分离容等类型。

2 压力容器设计中常见的几个问题

2.1 忽略压力容器常规的使用寿命

近年来，压力容器的使用年限逐步成为国家关注的焦点，应尽量避免因压力容器使用超限而造成安全问题出现。《固容规》有着非常明确的规定：在进行图纸设计的过程，设计单位必须对压力容器的设计使用年限予以重点标注。然而在实际操作过程中，大部分设计单位对这项规定并未严格执行，忽略了对压力容器使用年限的标注，同时部分使用者虽然注意了压力容器的设计使用年限，但在实际操作过程中凭借自身经验，对其使用年限进行任意延长。因此，在压力容器的设计过程中，设计人员应对影响容器使用寿命的各类因素予以充分考虑，并在设计图中对设计使用寿命予以重点标注。

2.2 设计人员错误估计了材料的变化

材料的使用是压力容器设计的关键环节。依据压力容器使用工况、制作工艺及实际需求，其制造材料也不尽相同。加上，受力情况不同、腐蚀程度不同对材料造成的影响也不同。因此，在实际操作过程中，压力容器的设计人员需要对这些影响因素进行综合考虑，一旦选用材料出现变化，那么其受力情况及其他指标也会相应地出现变化，需要重新计算。部分设计人员误认为增加材料厚度就会提升容器的承压能力，实际并非如此。材料厚度增加，壳体的受力就会从平面应力状态转变为平面应变状态，极易导致壳体变脆，甚至出现断裂危险。

2.3 设计过程中的热处理问题

多数情况下，钢板冷成型受压元件需要经过一定的热处理工艺。例如，所盛装的液体具有较强的毒性和腐蚀性时，合成钢在成型后会降低一定的厚度，要想成型变形率达到相关指标的要求，就必须采用热处理工艺，确保材料原本性能的恢复。然而在实际操作过程中，设计人员通常会对容器壁和封头的热处理进行重点关注，却忽略了接管处的热处理，导致材料变形的情况出现，无法达到相关标准要求。

3 解决策略

3.1 关于压力容器使用年限设计的防范策略

具体来说，需要做到以下几个方面：第一，在对压力容器进行使用年限设计的过程中，设计人员必须对容器使用的实际环境进行充分考虑，尽可能降低安全隐患的发生频率；第二，依据使用材料，对压力容器的内外部压力以及耐腐性能力进行测算，以便实现对使用年限的合理计算；第三，设计人员还应该在最恶劣环境下对压力容器的使用寿命进行模拟；第四，把操作不当等因素考虑在内，并在图纸相应位置予以警示。

3.2 关于压力容器设计材料变更的防范策略

在选择材料的过程中，工作人员要对材料的属性能否满足压力容器的使用要求予以重点关注。一旦用户对压力容器提出了更为苛刻的要求，比如要求容器变薄等，设计人员则必须重新分析容器的受力情况，从而得出容器能够承受的最大减薄程度；如果要求容器变厚，设计人员则需要对容器变厚之后的拉应力予以重点控制，以防出现干裂情况。总而言之，设计人员需要对材料变更予以高度重视，并采取合理措施解决问题。

3.3 关于设计过程中热处理问题的防范策略

为降低成本，很多压力容器设计单位在设计接管部分的过程中，使用了一些低合金钢管或者碳钢，虽然在理论上符合设计要求，但是却忽略了热处理问题。这主要是由于合金钢板或者碳钢经过冷却卷制成型后，如果没有经过热处理，极易导致钢铁内部微小晶粒出现歪扭、破碎情况，钢板的可塑性大大降低。这明显与压力容器安全生产的原则不符，所以过厚的钢板经过冷却加工之后，必须进行结晶退火等一系列热处理工艺，科學提升钢板的可塑性，为确保压力容器的安全性和可靠性打下坚实基础。

4 结语

总而言之，压力容器是一项重要的特种设备，危险性较高，因此设计人员必须谨遵“安全第一、预防为主”的原则，在对国家标准及规定予以充分了解的基础上，对压力容器进行设计，以便有效提升容器使用的安全性和稳定性，确保国家及企业财产免遭损失。

参考文献：

[1]刘亚明.压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究[J].科技风，2013（19）：36-37.

[2]申长吉.压力容器设计过程中常见的问题分析[J].自动化应用，2011（06）：79-80.

[3]李鸿雁.浅谈压力容器设计应注意的问题[J].黑龙江科技信息，2015（19）：51-52.