压力容器设计存在的问题及解决措施

2020-01-13赵子亮秦皇岛东燕节能技术有限公司河北秦皇岛066206

化工管理 2020年10期

赵子亮(秦皇岛东燕节能技术有限公司，河北秦皇岛 066206)

0 引言

在经济等方面不断发展的时代背景下，我国从之前各个产品引进转变为自行制造的方向，而面对当前激烈的市场竞争环境，为了能够确保企业保持稳定发展态势的同时，推动我国国际影响力有效提高，那么就必须对产品质量提出更高的要求。随着我国石油以及化工行业的持续发展，压力容器作为企业生产过程中关键的部分，如果企业还是不了解压力容器设计环节的重要性，那么就会导致易燃易爆的压力容器因为设计质量不达标，而造成严重的安全问题。对此，文章针对压力容器设计存在的问题及解决措施进行分析，具有重要的现实意义。

1 压力容器设计的要求

通过实际调查发现，为了能够做好压力容器的设计工作，相关工作人员可以围绕以下几点要求进行。第一，在进行压力容器设计过程当中，所有的工作人员必须严格按照行业设计规范，将具体的设计制度全面落实到档案内容之中。第二，设计人员所设计出来的压力容器，必须与企业实际生产标准相适应，只有控制好压力容器的设计参数，才能在企业生产应用过程中，使得压力容器的承压性能显著提升。第三，对于化工企业来说，其生产过程需要用到的材料大都具有一定的腐蚀性，再加上易燃易爆的特点，为了避免后期压力容器使用过程中安全事故的出现，设计工作就必须围绕压力容器的安全性能展开。第四，不管是企业生产当中所应用的何种形式的设备，经过一段时间的使用，必然会出现不同程度的磨损，而相对压力容器来说，因为生产过程所应用的腐蚀性的材料，一旦出现较为严重的腐蚀，当穿透压力容器时，就会对容器的使用寿命造成威胁。对此，设计人员在实际设计环节当中，就必须充分考虑压力容器使用寿命延长的重要性，希望能够发挥压力容器性能的同时，尽可能的提高企业的经济效益。

2 压力容器设计常见问题

2.1 经济性

为了保证企业在使用压力容器过程中具备较高的安全性，设计人员所选择的材料，就必须综合设备承受温度、压力等的能力以及材料焊接等环节，同时，在调整压力容器冷热加工性能时，更应该秉持经济性的原则进行设计。从某种程度上来说，只有选择高质量的材料，才能够提高压力容器整体性能的同时，管控好压力容器的造价。容器壳体方面的质量作为设备总质量中占据较大的比重，尤其是一些大型的压力容器，保证壳体的质量才是设备整体质量有所保证的关键。由此来看，基于压力容器基本性能的同时，设计人员所选择的材料，应该尽可能的投入较少的成本，而结构尺寸的选择秉持针对性理念的基础上，确保壳体质量有所提高，满足企业经济效益不断提高的同时，更能够促使压力容器设计工作顺利完成。

2.2 材料

在设计人员对应力跳挡要求较高的容器进行设计过程中，因为该种类型的设备往往有着较厚的封头，从本质上来讲，封头的形成存在减薄量。与此同时，在后期生产过程中，对压力容器进行一定的加热操作，也会有相对的减薄量出现。而身为压力容器的设计人员，因为忽视了封头以及筒体减薄量工作的重要性，基于制造视角下并没有较多的减薄量形成，进而导致材料的厚度明显增加的基础上，也对材料的应力情况造成了严重的影响，最终导致所设计出来的压力容器并不能满足企业实际的生产需求。

2.3 忽视设备使用寿命

在企业生产当中所应用的很多设备，自身往往都有着一定的使用周期，尤其是像压力容器这种重要的设备，一旦投入到实际生产环节，如果使用寿命明显缩短，那么不仅影响了企业的正常生产工作，也是企业经济效益持续下降的根源。在开始设计之初，设计人员通常忽视了压力容器使用寿命标记工作，同时针对已经投入应用的压力容器，更是没有做好使用年限的标记。基于该种现状下，因为未能充分考虑到压力容器的使用年限，在后期设计过程中，一旦压力容器的寿命提前缩减，那么一定会影响到接下来人员选择材料替换等设计工作。比较同一材质下，按照标准设计压力容器底部是否会更加坚固，计算公式为：容器底部受到的压强P=P1+P2=ρ液gh+mg/S。总之，为了能够有效提高压力容器的质量，设计人员就必须制定合理的设计计划[1]。

3 压力容器设计常见问题的解决措施

3.1 材料的选择

对于企业所应用的压力容器设备来说，因为其存在的特殊性，设计人员所选择的材料，除了满足高质量水平之外，还需要保证材料能够承受较大的温度范围。同时，为了能够顺利进行压力容器的焊接工作，设计环节所选择的压力容器材料，还应该保持良好的焊接性能。最后，如果企业的经济条件较好，那么为了能够加强压力容器应用过程的安全性，设计人员就必须严格按照要求，控制好设计的各项指标，尤其是结构性以及密封性的设计标准。

3.2 秉持区别对待的原则

在进行压力容器设计过程中，所谓的区别对待原则，简单来说，正因为不同应力的失效表现形式，尽管某些情况下，可能压力容器处在相同的应力当中，但是却因为不同的分布，自然会呈现不同的失效形式。对于压力容器的应用过程来说，一方面自身有着较大的重量，另一方面还需要承受外界环境等造成的压力，而且后期生产过程还会有明显的温度变化情况，这些现象的存在都或多或少给予了容器一定的压力。面对需要承担的较多载荷，行业人士将多样化的载荷情况划分为初次应力、二次应力以及峰值应力三方面。因为这几种类型的应力时而一起出现，有时却单独出现，所以我们说，再设计压力容器过程中，设计人员需要秉持区别对待原则[2]。

3.3 优化强度属性

面对需要承受较大压力的压力容器，如果其有着较大的体积以及相对较厚的结构层，那么设计人员此时的设计过程，不应该应用过去常见的Q245R 碳素钢类型材料，如果设计人员没有做到该点，那么就会导致压力容器壁的厚度无限度的增加，进而也不利于压力容器的质量。基于此种情况下，设计人员最好选择低合金钢类型的材料。但是，如果企业不需要压力容器承受较大的压力，在没有对壳体壁厚度有着明确标准的情况下，那么设计人员则可以选择碳素钢材料。

3.4 重视设计细节

对于压力容器设计细节部分，主要就是热处理环节的工作。在开始设计过程中，设计人员应该明确好整个设计的方向，加强对筒体工艺的重视。通过实际调查发现，大多数的设计人员，往往对接管和封头等的热处理工作未能进行妥善的编排操作，在忽视细节部分的同时，自然会导致设计方案存在较大的漏洞，最终促使压力容器的使用寿命明显降低。基于此，压力容器的设计人员加强对设计细节部分的重视极为关键[3]。