压力容器设计与制造分析

顾汇

无锡市康鹏化学设备制造有限公司 江苏无锡 214000

1 压力容器的主要特点

1.1 压力容器对安全性要求极高

压力容器是广泛应用于各种行业的特种设备，例如高温、高压、低温、深冷以及高腐蚀性等各种工况环境，同时又因其盛装介质多数情况下为易燃、易爆的液化气体或者具有高度危害的化学介质，直接涉及人的生命和工业生产安全，所以本着安全第一、预防为主的原则，在压力容器的设计和制造过程中，我们必须严格执行相关法律、法规以及产品标准的规定，确保压力容器在生产和使用全生命周期的安全可靠性。

1.2 压力容器的设计制造具有极强的专业性

相对于普通工业生产设备的设计制造，压力容器的设计和制造具有很强的专业性，在设计制造过程中涉及到了多种学科和多样技术，例如需要冶金工业知识技术、力学知识技术，质量监测技术，任何一方面的不足都会影响压力容器的设计和制造，这就要求从事压力容器设计和制造的技术人员通常要掌握更加专业的技术知识并通过实践累积经验，将各种法律、法规及产品标准熟练的应用于实际工作中，坚持严谨、细致的工作态度和原则，同时与其他各环节相关人员紧密配合、积极沟通、相互协调，确保最终设计制造的压力容器产品安全可靠[1]。

2 压力容器设计制造过程中典型的常见问题及对策建议

2.1 设计人员受诸多因素影响而变得固步自封

设计人员在设计过程中，往往受到很多因素的约束，这些约束因素来自各个方面，有些因素是硬性固定不变的，如材料性能、成本控制要求及安全生产的法律、法规、标准等，这些不能由设计人员变通的约束因素可以称之为外部约束条件，正是由于这些外部约束条件的制约，导致设计人员无法灵活运用，从而变得固步自封。

对策及建议：

设计是产品质量的最基本保障，为了确保压力容器的质量和安全，并不断提高压力容器的设计人员技术水平和综合素质，要求设计人员具有广而深的多方面综合知识，正确理解和运用国家法律、法规和标准规范，另外，应通过学习以及工程实践灵活运用一系列相关知识，如力学、材料、计算、焊接、检测、试验、安装、使用和维修等方面知识，从而使设计人员能在一定程度上控制某些设计约束条件，如成本控制、时间安排等，这些影响设计的因素可以称之为内部约束条件，它们则不是一成不变的，设计人员完全可以根据具体情况进行控制，收集相关的现有数据资料，把某些条件放宽一些，从而形成几个可行的设计方案，通过利用这些自由的内部约束条件最后经过评价和选择来寻求“最佳”设计，从而充分发挥设计人员的创造性才能[2]。

2.2 设计人员对风险评估的经验欠缺，不能有效评估潜在风险

在我国风险评估的概念引进较晚，在2009版《固定式压力容器安全技术监察规程》一版中提出“对第Ⅲ类压力容器，设计时应当出具包括主要失效模式和风险控制等内容的风险评估报告”的相关内容。直至目前，由于设计人员设计风险管控意识的淡薄以及缺乏对失效模式确定的设计经验，导致对于风险管理的认识依旧停留在做风险评估报告这一表面，也致使大多数风险评估报告缺乏实际的指导意义。

对策及建议：

设计人员首先应该重视特定容器的风险控制管理，通过危害识别、风险评估和风险控制来完成风险管理在设计环节的工作。设计环节的风险评估应从以下几个方面考虑：

（1）依据风险管控的理论，评价风险水平，采取措施来控制风险水平。

（2）告知用户容器可能出现的破坏形式以及当发生破坏时应采取的措施，便于制定合适的应急预案。

（3）向用户提供足够的信息，保证容器使用安全。

2.3 关于材料代用的理解不够深，间接影响产品质量

在压力容器的设计和制造过程中，常常受到材料的采购和选择困难或者是受经济成本控制等影响而考虑材料代用，传统的以优代劣、以厚代薄一直影响着很多设计人员的设计思路，这种情况在实际生产过程中屡见不鲜。材料选择是设计过程中的重要组成部分，应作为设计风格的体现始终贯穿于压力容器建造过程，而材料代用更不能用传统设计思路随意代之。

对策及建议：

判断一种材料能否有效的替代另一种材料，应该根据压力容器的设计使用条件，对两种材料的化学成分，力学、焊接及其他冷热加工性能以及耐腐蚀性能等，进行全面综合分析比较。当我们说某种材料优于另一种材料时，实质上是说这种材料的某些性能优于另一种材料，并不意味着这种材料的所有性能都优于另一种材料。因此，在材料代用时，有必要详细论证材料代用的可行性，并且从代用材料对工作介质的相容性、代用材料是否改变焊接工艺、焊材以及改变热处理、无损检测及产品焊接试件等方面慎重考虑是否应该代用。

3 结语

目前，压力容器以其独有的专业特性已成为石油、化工、机械、海洋等行业广泛使用的核心设备之一；同时因其结构的特殊性、盛装介质的复杂性以及使用环境工况的多样性等特点，也使其具有极高的危险性，故而被列为特种设备之一，受国家法律、法规等强制管理，这也要求开展压力容器设计和制造过程中，必须严格遵守相关法律、法规和技术标准规定，进而确保产品的使用安全性能[3]。