简析压力容器设计的问题和对策

黄 虹（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

简析压力容器设计的问题和对策

黄 虹
（林德工程（杭州）有限公司，浙江 杭州 310007）

摘 要：随着社会的不断进步，特别是科学技术的不断发展，工业领域方面也在取得越来越多举世瞩目的成就，其中压力容器的设计作为我国工业设计的重要组成部分，近几年引起了越来越多相关技术人员的注意，原因是使用寿命年限的问题、结构材料的改变以及压力容器设计过程中热处理问题对压力容器有一定的影响。笔者结合自己多年的工作经历，发现设计者们经常会在这些方面出现设计漏洞。本文首先针对压力容器设计过程中的常见问题进行分析，再针对这些问题提出了相关的防范措施。

关键词：压力容器；设计缺陷；防范对策

一、压力容器设计过程中的常见问题

由于大多数的工业企业都会用到压力容器，特别是石油化工行业的企业，所以压力容器可以说是目前工业领域中最为重要的设备之一，具有举足轻重的地位。但是以我国目前的技术而言，在压力容器的设计方面还存在很多的问题，从设计、建造到安装，每一个细节都需要保证它的安全性和可靠性。特别是压力容器的设计问题，需要设计人员十分出色的专业知识，同时还要避免在压力容器设计中出现问题，这就需要设计人员对于压力容器设计过程中的常见问题有一定的了解和把握。

1 压力容器设计的使用寿命问题

新版的《固定式压力容器安全技术监察规程》要求设计单位在设计图纸上明确标注出该压力容器的设计使用年限，要严格避免压力容器因为超出设计的使用年限而导致的安全隐患，所以通过新的规定可以看出，使用年限对压力容器的实际应用效果有很大的影响，但是即使操作人员看到设计图纸上的压力容器的设计使用寿命，往往也没有引起重视，而且最为重要也是最容易被忽视的就是设备所处的环境、温度、压力、材料等对使用年限的影响，特别是由于操作人员没有认真阅读操作手册，经常违规操作，使得压力容器的使用年限大大减少。

2 结构材料的改变对压力容器设计的影响

一般情况下，客户的实际需要、压力容器的周边环境、压力容器的大小和外观要求等因素经常会改变压力容器的材料，但是材料的改变会影响整个压力容器的各种属性，可以说是压力容器设计过程中最为重要的因素之一，特别是压力容器材料的选择更是超过一般的工业设备。因为压力容器的材料的改变会影响其内外部的受力情况和耐腐蚀情况，一般设计者会根据压力容器的实际需用，分析其受力情况和耐腐蚀需求，从而选择压力容器的材料，但是当已经设计好的压力容器的容器壁变薄或者变厚的时候，设计者往往会忽略容器的材料选择，从而导致事故的发生。

3 压力容器设计过程中热处理的问题

在有关钢板的热处理的相关规定中，可以查到钢板冷成型受压元件在大多数情况下需要热处理，比如装的液体毒性很强的时候，还有腐蚀性很强的时候，碳钢极低的合成钢在成型后厚度会降低，如果想让成型变形率符合相关规定的指标要求，就需要采用热处理从而使其恢复到材料的原本性能，一般设计者在进行压力容器设计的时候，都会注意容器壁和封头的热处理，但是在很多接管处的设计上，却忽略了要进行相关热处理，从而导致材料变形，不符合相关规定的指标要求。

二、压力容器设计过程中常见问题的防范对策

1 针对使用年限的防范对策

根据最新的《压力容器安全技术监察规范》的要求，设计者应该在每张压力容器设计图纸上明确标注出其设计使用年限，设计者可以从以下三点考虑设计使用年限：第一点从压力容器材料的耐腐蚀角度考虑，要通过材料的最大腐蚀速度和内外部压力差计算出该容器的最大腐蚀承受度，从而确定其使用年限；第二点是参考压力容器实际使用过程中所处的外部环境，因为外部环境的影响是仅次于腐蚀的影响因素之一，为了保证工程的安全，设计者应该在最恶劣的使用环境中得出压力容器的使用寿命；最后一点是要全面考虑操作者的不正当、不正规操作给压力容器带来的影响，并且在设计图纸上标注操作规范，给操作者相关的提醒。

2 针对压力容器材料替换引起的设计问题

前面提到了材料的改变对压力容器的影响，所以在各个部件的连接位置，还有管道的弯折位置，无论是当材料变厚还是变薄都要进行相关的处理，比如当材料变厚的时候封头和各个地方链接的地方要削成平边角，当然还要考虑焊接对于材料的影响。

3 针对压力容器设计过程中热处理问题的对策

很多压力容器的设计人员为了降低制作成本，在设计压力容器的时候很多连接的部分都使用碳钢或者低合金钢，虽然这些材料可以利用无缝管制作，理论上可以满足设计要求，而且还减少成本，但是工作人员往往会忽略对这些材料进行热处理，因为碳钢或者低合金钢在成型之后不经过合适的热处理，就会使得材料发生微小的晶体破碎，使其硬度和强度虽然有所上升，但是可塑性却反而下降，这样压力容器在实际的应用过程中就会出现裂纹，从而造成安全事故，所以应该对这些材料进行严格的符合国家标准的指标要求的热处理过程。

结语

总而言之，随着科学技术的不断发展，压力容器设计作为我国工业设计的重要组成部分引起了越来越多技术人员的注意。压力容器作为我国一项重要的工业设备，设计人员应该在设计的工作中严格以“安全第一，预防为主”的原则进行设计，在我国最新规定的基础上，要全面考虑，从各个角度提高压力容器的可靠性。笔者结合自己多年的工作经历，发现设计者们经常会在使用寿面年限的问题、结构材料的改变以及压力容器设计过程中热处理问题这些方面出现设计漏洞，本文首先针对压力容器设计过程中的常见问题进行分析，之后针对这些问题提出了相关的防范措施。

参考文献

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[4]丁子荣，刘立峰.压力容器设计中几个问题的探讨[J].科技资讯，2011（17）.

中图分类号：TH49

文献标识码：A