浅析压力容器设计存在的问题及解决措施

杨龙 徐俊峰 朱珠凤（杭州汽轮辅机有限公司，浙江 杭州310000）

压力容器在许多的领域都得到了应用，压力容器设计的质量与行业生产的安全性有直接的联系，如果压力容器设计中存在不合理的情况，很有可能造成压力容器在使用的过程中发生爆炸，给企业带来严重的损失，严重的还有可能引发人员的伤亡，所以为了避免这种情况的发生，必须要提升压力容器设计的合理性，减少压力容器在使用过程中的风险。

1 压力容器设计中存在的问题

压力容器是一种非常重要的设备，在许多的领域都得到了相关的应用，在当前压力容器设计的过程中，还存在一些问题，严重的影响了压力容器的实用性和安全性，这些问题主要体现在以下几个方面：第一，在材料的选用上存在问题，压力容器在使用的过程中，经常要承受巨大的压力，这样的使用特点给压力容器的材料带来了更高的要求，如果压力容器材料的强度和其他的性能不能符合使用的标准，就非常容易产生爆炸的危险，但是在当前的压力容器设计过程中，设计人员对材料的选用上经常出现问题，对压力容器对材料的性能标准不能做到准确的把握，给压力容器的使用带来了很大的风险；第二，压力容器设计的过程中对腐蚀的情况没有考虑周全，影响了压力容器的使用寿命，而且还造成了压力容器的使用风险；第三，在法兰的选用上存在问题。法兰是压力容器设计中的重点，法兰的作用是连接压力容器中的各个构件，如果在压力容器设计的过程中，法兰的选择存在不合理的情况，会严重的影响压力容器的正常使用。

2 提升压力容器设计效果的建议

2.1 加强材料的选用

材料是压力容器的根本，所以在设计的过程中，一定要重视压力容器的材料问题。压力容器的常见材料有碳素钢和低合金钢，其中用于焊接的两种材料的碳含量要≤0.25%，硫的含量要≤0.035%，磷的含量与硫的含量相同，而用于压力容器本体的碳素钢和低合金钢中，各种元素的含量略有变化，磷含量要≤0.02%，硫的含量要≤0.03%；压力容器设计材料除了各种元素的含量必须要符合要求以外，也必须要符合国家相关部门提出的使用要求，根据国家的对压力容器的质量规定，在制作好的压力容器上印制相关的标志；在压力容器的材料选用上，材料的供应商必须要向压力容器的制造企业提供材料的合格证书，在合格证书中要注明材料的规格和其中添加的各种物质证书中还要有专门的钢印，这样才能保证压力容器制造材料的合格程度；压力容器设计材料还需要符合相应的力学性能要求，因为压力容器在使用的过程中，会受到巨大的压力，如果材料的力学性能不能达到要求，就可能发生吧爆炸的危险。

2.2 做好防腐蚀设计

压力容器通常都是有金属制成的，在使用的过程中，金属会受到不同程度的腐蚀，压力容器的腐蚀可以为分两种：特定部位的腐蚀和均匀腐蚀。其中均匀腐蚀大多发生在暴露在空气中的大面积金属面上，而特定部位的腐蚀发生的原因比较复杂，其中包含了应力造成的腐蚀，氢致腐蚀等等，金属材料的腐蚀对压力容器影响非常的大，会降低压力容器的使用寿命，特别是特定部位的腐蚀，除了会影响压力容器的正常使用以外，还容易产生一些危险，所以，在压力容器设计的过程中，必须要靠看腐蚀的问题。在压力容器设计的时候，要对腐蚀余量进行充分的分析，除此之外，还需要对其进行固定频率的检查工作。在进行压力容器设计的过程中，要保证压力容器的金属外表面尽量的光洁整齐，金属颗粒分布的要均匀，这样在使用的时候，可以使压力容器的受力均匀，防止其中局部应力过大而产生发的应力腐蚀；在压力容器的制作过程中，要对氯离子的含量进行把控，减少氯离子的含量，可以减少金属被腐蚀的程度；在压力容器的内壁可以适当的涂抹防腐蚀的涂层，这是一种最直接的金属防腐蚀方法，防腐蚀涂层可以把压力容器的金属层与压力容器内部的气体进行隔离，可以有效的防治压力容器腐蚀的发生，还可以在压力容器制作的过程中加入一些合金元素，提升制作材料的抗腐蚀能力，比如在金属中加入铬，就可以有效的提升金属的抗腐蚀能力，达到实际需求的抗腐蚀标准；在压力容器使用过程中，如果在压力容器的内部或者一些死角部位存在各种杂质，这些杂质与空气中的水分和氧气发生反应，可以产生电离现象，加速金属的腐蚀，所以在压力容器设计的过程中，可以使用复合钢板结构，减少压力容器中的死角，并且在压力容器使用完成以后，要对设备的出口处进行除垢处理，防止各种杂物的沉积造成了金属腐蚀。

2.3 合理的选用法兰

在压力容器中，法兰是其中的重要构件，根据使用功能的不同，在压力容器中，法兰的种类也有很多，其中常见的法兰有平焊法兰和对焊法兰，这两种法兰有存在不同的型号。其中甲型平焊法兰的形状为圆形，直径在300～2000mm，根据承受压力的不同可以分为以下几个压力等级：0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa 和1.6MPa，甲型平焊法兰的使用温度为-20℃～300℃；乙型平焊法兰的压力等级与甲型平焊法兰相同，两者的差异处就是乙型平焊法兰的直径在300～3000mm，使用温度在-20℃～350℃。甲乙两种平焊法兰相比较，乙型平焊法兰的性能明显占优，它的强度和刚度要大于甲型平焊法兰；在实际压力容器设计过程中，根据使用性能的需求，对焊法兰也是压力容器设计种常用的法兰形式，长颈对焊法兰的厚度要比其他的法兰种类更大，所以长颈对焊法兰具有更大的强度。长颈对焊法兰的压力等级为零点六到六点四兆帕，同其他的法兰一样，长颈对焊法兰同样是圆形的，其直径范围为300～2000mm，长颈对焊法兰对温度的适应性较强，在-20℃～450℃都可以正常使用；上述的几种法兰都有自己的标准号，其中甲型平焊法兰的标准号为JB4701，长颈对焊法兰的标准号为JB4703，而异性平焊法兰的保准号为JB4702。在进行压力容器设计的时候，重点要确定法兰公称的压力，这个压力的确定要对法兰在压力容器使用的过程中承受的最大应力、法兰的制作材料和压力容器使用的温度进行细致的分析，根据分析的结果来确定这个压力，从而确定法兰的大小和法兰的厚度，通常在确定法兰公称压力的时候，都是在二百摄氏度的环境下进行的，在二百摄氏度的时候，法兰可以承受的最大压力就是法兰的工程压力，在法兰的工程压力确定以后，根据相关的公式来确定法兰的种类和大小，完成压力容器设计工作。

3 结语

综上所述，压力容器是当前许多领域生产的过程中都必须要使用的设备，在当前的压力容器设计过程中，还存在许多的问题，严重的影响了压力容器的正常使用，还容易造成一些爆炸事故的发生，对企业的生产造成了严重的影响。在进行压力容器设计的过程中，一定要合理的选择材料，加强压力容器的防腐设计，提升压力容器设计的合理性，保证企业的安全生产。