浅谈压力容器设计中应注意的问题

2017-12-25王欢李野王欢身份证号09990068060李野身份证号07498806045

新商务周刊 2017年3期

文/王欢李野

压力容器是现代工业生产中应用领域非常广泛的器件，由于生产领域、环境的复杂性和多变性，使得压力容器在具体的生产过程中会出现这样那样的故障和问题。例如，在石油化工领域和化肥产品的生产中，由于往往使用的是常规材料制作的压力容器，在生产中一旦温度过高超过压力容器材料本身的承受能力，压力容器就会遭到破坏并且出现一定的生产事故。基于此，工业生产中，应特别注重压力容器的设计与使用。

压力容器；设计；问题；措施

在实际的生产中，影响压力容器正常运转的因素有很多，其中最重要的影响因素是压力容器本身的质量优劣。因为压力容器一般都是应用在极端生产条件下，温度、压力都非常高，且环境往往具有较强的腐蚀性。正是因为这样，压力容器在使用中一旦由于质量问题发生破裂，则极容易引起爆炸、燃烧甚至是释放出有毒气体危急周围人们的生命财产安危。正是因为这样，工业生产领域中压力容器的质量优劣，直接影响着企业生产成本、经济生产的效率和利益，尤其与周围人的生命财产安全紧密相关。因此，对于压力容器设计和质量管理应制定严格的执行标准，以从根本上减少安全隐患。

1 压力容器的设计要求

压力容器是化工、石油、机械、冶金、核能、航空、航天等行业广泛应用的承压装置，要求压力容器在设计和生产过程中能够保障设备的安全性和可靠性。

1.1 保障安全性

安全是第一位的，保障压力容器设备运行的安全性是压力容器在设计之初就必须要考虑的问题。由于压力容器工作的环境大都十分危险，所以要求压力容器必须具备充足的强度和稳定性以及密封性，才能保证设备在使用中的安全性。压力容器内部的零部件之间除了螺栓的连接处之外，基本上都是经过焊接处理的，因此在载荷的应力作用下，必须要求设备本体材料和焊接接头处能够具备足够的强度。由于焊接接头是后期焊接的，在焊接过程中可能会产生某些缺陷，而这些缺陷会导致设备整体质量的下降。因此在压力容器的设计之初，就对焊接部位的设计强度和后期检验过程制定了严格的要求。保障即使在承受足够的载荷应力作用下，焊接部位也具备足够的强度，不会发生变形。

压力容器的密封性关系到工作人员的生命安全和工厂正常运行的大事。高质量的压力容器就是要求压力容器或者焊接部位即使在载荷应力的作用下，也不会突然变形。压力容器的设计还要考虑对容器本身的耐腐蚀性，压力容器的工作环境中有大量的腐蚀气体或液体，因此容器本身材质的耐腐蚀性也是极为重要的。

1.2 符合使用要求，保障成本

压力容器在设计上的结构形式，工艺条件及规格大小都是由设备在具体应用中根据实际工艺需要来决定的。因此设备的设计必须能满足工艺条件的要求，如能耐高温（或低温），高压，耐腐蚀；另外需满足设备在工艺上的作用，如储存，换热，反应。

2 压力容器设计中要注意的问题

2.1 容器本身材料的选择

制作压力容器所需要的材质必须能够承受住压力容器在运行中所承受的高温、高压或者腐蚀性情况，此外制作成本也是压力容器在设计中所必须要考虑的问题，不合理的选择材料只会浪费资金。

在压力容器的结构尺寸和压力强度都较大、并且以材料的强度为主的情况下，低合金钢是第一选择；在压力容器的结构尺寸和压力强度较低、并且以结构或者刚度为主的情况下，碳素钢就能满足压力容器的制作过程，这样就能制造出低成本高安全性的压力容器了。压力容器的选材和制作过程应该满足我国制定的相关法律和法规以及工厂内部的质量要求。

压力容器的设计首先要考虑设备的安全性和可靠性，其次要考虑设备的经济效益。在保障压力容器的使用寿命的前提之下合理选材，在保障压力容器的设计工艺达到所需标准的要求之下对结构进行简化，以便于设备的大规模生产和检验，减少后期维修的步骤，降低设备的生产成本，增加更多的收益。

2.2 法兰的选择

我国对于容器法兰和管法兰的生产标准都有着明确的要求，在不同压力容器的设计制作中法兰的选择应该根据情况的不同选择也是不同的，各地要统一法兰的使用标准，以免在后期法兰容器的使用安装过程中出现尺寸不一的情况。

容器法兰的选择中以内径为公称直径的压力容器法兰应该按照我国制定的《压力容器法兰》来进行选择，以外径作为公称直径的压力容器的法兰选择应该按照《钢制管法兰》来进行选择。

管法兰在选择上要比容器法兰复杂，因为管法兰的压力等级一定要比法兰在设计温度下的最大无冲击压力要大。例如在化工企业的生产过程中，压力容器大都处于高温、高压的环境下，如果管法兰的材质选用不锈钢来制作，那么在高温的环境影响下，管法兰的最大无冲击压力会大量降低，所以一定要选用更高压力的法兰，使得管法兰的材质在设计温度下的设计压力低于最大无冲击压力。

2.3 小直径压力容器的材料要求

在对小直径的容器进行设计的过程中，最常用的就是无缝钢管作为筒体的方式，这种方法不仅可以节省其他检测的比例，还可以节约施工成本节省时间，在设计的过程中要注意对筒体无缝的要求达到《钢制化工容器材料的选用规定》的规定：第一在采用钢管作为压力容器的壳体时，生产商要按照相关规定来对钢管进行力学性能的测试，测试结果必须达到标准钢管的要求。奥氏体不锈钢钢管可以不做韧性冲击的测试。第二在进行二、三类压力容器壳体的钢管的制作时，生产商必须按照应用设备的液压实验的压强来对钢管进行水压测试，只有达到标准的钢管才能投入使用，一类压力容器壳体的钢管，可以免除复试。