压力容器设计压力的可靠性探讨

王运生

【摘 要】常规的设计方法由于主观随意性较强，安全系数的可信度较低。在压力容器设计中应用可靠性设计，不仅可以克服常规设计方法的弊端，还能提高容器的可靠性，保障容器的经济性以及安全性，因此需要大力地普及。

【关键词】压力容器；设计；可靠性

为了可以更好地推动我国压力容器的稳步发展，这就必须要提升我国自行设计压力容器的技术水平，才能更好地加强压力容器在生产中的重要性。在我国20世纪的70年代以来，我国已经逐渐意识到应用力学理论对压力容器设计的重要研究价值，并开始着手开始相应的工作，并且经过四十多年的努力，我国工业领域在压力容器的设计方面取得很大的进步和发展。

1 压力容器的科学定义

一般来说，压力容器与一般的容器相比，主要有三个方面的不同，其一，工作压力。其二，内直径，其三，工作介质。只有满足以上三种条件，才是压力容器。

同时，压力容器的用途方面非常广泛，其中主要是在石化，能源以及科研等多个国民经济部门都有着非常重要的作用，从内部结构上看，压力容器本体上可以分为筒体、封头、法兰以及密封元件，以及开孔、接管以及支座等几个方面共同组成的，此外，还需要有配置安全装置，表计以及一些不同生产工艺作用的内件，如果是压力容器由于密封和承压等原因，很容易受到外界影响，就会发生一系列的爆炸，甚至会危及现场的工作人员和设备以及财产的安全，从国内外的发展过程中来看，世界各国都已经将其列为重要的检查产品，并能由国家制定相应的机构按照国家相应的标准进行监督和技术检验。

2 压力容器设计的可靠性要求

在当前的石油化学产业生产过程中，生产环节都是非常复杂的，一些设备生产工艺工程中任何设备出现的故障都会影响产品的质量，或者使得生产根本就无法进行，危及到人身设备运行的稳定性，但是，随着我国石化工业的快速发展，压力容器在各个领域都得到广泛的运用，但是我们也应该要知道，在工业应用的高温、高压容器都需要承受较大的压力和温度的介质，并且，操作条件非常苛刻，为此，在设计压力容器对材料选择和强度计算等方面要求较高。

2.1 设备运行的可靠性

在压力容器的设计过程中，其中最为重要的便是设计的安全性，只有这样，才能进一步确保完成相应的生产活动，而且，石油化工压力容器一定要承受工艺生成过程中所需要的压力，以及温度和具备工艺生成过程中需要的规格和结构，同样的，一般的化工生产物料是具有强烈的毒性和腐蚀性，如果是处理不好，就很容易引发火灾，甚至是爆炸安全事故，只要压力容器工作中能够存储一定的能量，如果是一旦被释放出来，压力容器的内部存储功能就会在很短时间内进行释放，具有很大的破坏力。

2.2 使用寿命的操作维修方便

在整体上看，化工物料能够对壳体结构材料进行腐蚀，这是影响石油化工的压力容器寿命的主要因素，如果是没有对壳体结构进行研究，化工物料能使得容器器壁减薄，所以，在进行压力容器进行设计压力时，就必须要深入分析附加腐蚀的因素，只有这样，才能确保压力容器设计压力的可靠性，同时，为了能更好地满足某些特殊要求，我们就可以对顶盖需要装拆的实验容器进行设计，尽量采用快拆的密封结构，这样就能够有效地避免使用笨重的主螺栓进行衔接，这样就能够在一定程度上避免容器的制造成本。

2.3 经济实用性

为了能够更好地加强压力容器的设计，这就必须要加强对安全性得到考虑，同时，在设计压力容器上，一定要尽量考虑到其结构上的简单，能够便于制造和探伤，如果是存在一些一些超标，也能够及时的发现，并得到妥善的处理，不单单能够有效地降低压力容器的制造成本，还能够极大节约原料和减少维修费用。

3 压力容器的设计压力可靠性问题

在压力容器的设计过程中，必须要设计出安全、可靠和经济的容器。在系统设置的安全阀，压力容器的设计压力与工作压力这是我们必须要考虑的问题之一，但是，在对安全阀整定的压力设计上可以选取容器的工作压力，这样，压力容器的安全性就能够得到保证，但是，如何来进一步加强技术上的可靠性，这是一个非常值得探讨的问题，而且，在实际设计中，设计压力以及安全阀的整定压力可靠性已经成为系统化的工程，例如，P与PZ和PW关系上的具体数值和工艺流程有关，也就是在最高的工作压力的选取和安全阀的回座压力有着密切的关系。如果是安全阀在压力容器的正常运行状态下处于泄露，或者是开启之后不能正常的回归到原位，这样就会成为系统安全的一个压力控制器，却并不能起到一个防止压力超额安全值的作用。

3.1 压力特征和压力差

在很多的研究过程中，相应的论述了容器的变化以及气体安全阀压力特性的关系，切实根据自身的标准的规定，从安全性的考虑上看，压力容器的设计压力应该要能够整体上大于安全阀的整定压力，这样就能够确保安全阀的压力保持在一定的范围内，压力容器在短时期内能够允许的工作压力大于安全阀的排放压力，同时，压力容器所设计的压力基本是上等于安全阀的整定压力，这是现阶段最为经济性的选择。另外，我们还需要注意，在安全阀回座压力是安全阀排放后可以重新进行与阀座进行接触，也就是能够开启高度变为零时，安全阀进口静压力，如果是泄露之后的压力，就是通常在安全阀密封试验压力或者是密封丧失的压力，这是当前安全阀芯和阀座之间的密封保证值。

从以上情况分析中可以看出，为了能够确保压力容器设计的安全性，就必须要确保压力容器的正常工作压力，其中就包括是正常运行的一切工况，例如是启动、停车和流程波动等压力变化，并能够使得最高的工作压力小于安全阀的回座压力。第二，在压力容器在最高的正常工作压力小于安全阀的密封试验压力，这样就能够确保安全阀的正常运行状态，确保安全阀的各项正常功能，而不应该将安全阀变为系统的一个压力控制器。

3.2 压力容器设计过程中需注意的问题

在我国目前的压力容器设计过程中，常规的设计就是计算的电算化以及画图电脑化，设计者不仅仅要通过依赖电算，还要对国际相应的标准进行理解，如果是忽视计算过程，只是注重计算结果，这样就会容易产生错误的结论和安全隐患。

尤其是在材料化工选用钢材时，就必须要考虑到设备的设计压力和设计温度，能够巧妙地处理好材料的焊接性能，另外，为了能够考虑到经济的合理性，就不能够盲目提高钢板等级，在设计压力较大时，以及结构尺寸过大时，如果是选用碳素钢作为壳体材料，这样不仅仅会严重导致了设备壳体壁厚增大，质量上的增加，还会增加制造运输和安装土建等基础性的建设费用，所以，我们就必须要注重选用材料，才能更好确保压力容器的设计压力可靠性。

4 结束语

总的来说，为了能够更好地加强压力容器的设计可靠性，这就必须要注重设计过程中所出现的问题，并提出相应的解决策略分析，只有这样，才能稳步推进压力容器设计的科学高效性。

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[责任编辑：刘展]