压力容器设计存在的问题及解决措施

时间：2024-04-25

王洪山

山东宏达科技集团有限公司山东济南 250000

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。

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[1]。

2 压力容器设计问题分析

2.1 材料问题

常见问题主要表现在以下三方面：①类型错误。针对压力容器的不同质地与强度要求，应该选择相适应类型的材料，若选择错误，就会给后续工作带来不便。②材料缺陷。在具体设计中，若材料本身质量存在缺陷，那么就无法保障压力容器的结构性与强度，会给后续使用带来不良影响。③缺乏对材料经济属性的考虑。在选择过程中，还应该加强对材料经济属性的考虑，否则会严重影响后续生产制造工作。

2.2 寿命问题

在具体设计过程中，压力容器使用寿命属于重要内容，也极易产生各种问题，例如，在实际工作中，一些设计人员缺乏对使用寿命设计的重视，使得其并没有解释并标注容器具体使用年限，或者是凭借自身工作经验，对使用寿命进行估算，导致偏差的出现，从而严重影响压力容器的后续使用情况，甚至会出现安全问题。

2.3 热处理

热处理问题主要表现在两方面：一方面，缺乏严格标准。若没有严格制定压力容器热处理设计标准，那么就会使热处理操作过于粗糙，埋下较多隐患，并给后续生产工作带来不良影响。另一方面，完整性。在实际设计过程中，必须保证热处理完整性，只有这样，才能达到理想设计与生产状态的有效结合。若不重视其完整性，那么就会导致忽视容器接管热处理等问题的出现，并降低压力容器的安全性与可靠性[2]。

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]。

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，在设计压力容器过程中，设计人员需要秉持区别对待原则[4]。

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[5]。