謝紅梅

摘 要：壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，但是其具有較高的危險(xiǎn)性，對(duì)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)安全具有直接影響。本文主要從壓力容器設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題入手，重點(diǎn)對(duì)壓力容器設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的防范策略進(jìn)行了分析和闡述，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)；材料；熱處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.202

1 引言

壓力容器指的是用來(lái)盛裝氣體或者液體，并具有一定壓力的密閉性容器設(shè)備。隨著經(jīng)濟(jì)及科技的迅猛發(fā)展，壓力容器的種類日漸增多，依據(jù)承壓等級(jí)來(lái)劃分，壓力容器可以分為低壓、中壓、高壓和超高壓容器；依據(jù)盛裝介質(zhì)來(lái)劃分，壓力容器可以分為易燃有毒、非易燃無(wú)毒以及劇毒等；依據(jù)制造工藝來(lái)劃分，壓力容易可以分為換熱容器、反應(yīng)容器、貯運(yùn)容器和分離容等類型。

2 壓力容器設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題

2.1 忽略壓力容器常規(guī)的使用壽命

近年來(lái)，壓力容器的使用年限逐步成為國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)，應(yīng)盡量避免因壓力容器使用超限而造成安全問(wèn)題出現(xiàn)。《固容規(guī)》有著非常明確的規(guī)定：在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)單位必須對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限予以重點(diǎn)標(biāo)注。然而在實(shí)際操作過(guò)程中，大部分設(shè)計(jì)單位對(duì)這項(xiàng)規(guī)定并未嚴(yán)格執(zhí)行，忽略了對(duì)壓力容器使用年限的標(biāo)注，同時(shí)部分使用者雖然注意了壓力容器的設(shè)計(jì)使用年限，但在實(shí)際操作過(guò)程中憑借自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其使用年限進(jìn)行任意延長(zhǎng)。因此，在壓力容器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)影響容器使用壽命的各類因素予以充分考慮，并在設(shè)計(jì)圖中對(duì)設(shè)計(jì)使用壽命予以重點(diǎn)標(biāo)注。

2.2 設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤估計(jì)了材料的變化

材料的使用是壓力容器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。依據(jù)壓力容器使用工況、制作工藝及實(shí)際需求，其制造材料也不盡相同。加上，受力情況不同、腐蝕程度不同對(duì)材料造成的影響也不同。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，壓力容器的設(shè)計(jì)人員需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行綜合考慮，一旦選用材料出現(xiàn)變化，那么其受力情況及其他指標(biāo)也會(huì)相應(yīng)地出現(xiàn)變化，需要重新計(jì)算。部分設(shè)計(jì)人員誤認(rèn)為增加材料厚度就會(huì)提升容器的承壓能力，實(shí)際并非如此。材料厚度增加，殼體的受力就會(huì)從平面應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)變狀態(tài)，極易導(dǎo)致殼體變脆，甚至出現(xiàn)斷裂危險(xiǎn)。

2.3 設(shè)計(jì)過(guò)程中的熱處理問(wèn)題

多數(shù)情況下，鋼板冷成型受壓元件需要經(jīng)過(guò)一定的熱處理工藝。例如，所盛裝的液體具有較強(qiáng)的毒性和腐蝕性時(shí)，合成鋼在成型后會(huì)降低一定的厚度，要想成型變形率達(dá)到相關(guān)指標(biāo)的要求，就必須采用熱處理工藝，確保材料原本性能的恢復(fù)。然而在實(shí)際操作過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)對(duì)容器壁和封頭的熱處理進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，卻忽略了接管處的熱處理，導(dǎo)致材料變形的情況出現(xiàn)，無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 解決策略

3.1 關(guān)于壓力容器使用年限設(shè)計(jì)的防范策略

具體來(lái)說(shuō)，需要做到以下幾個(gè)方面：第一，在對(duì)壓力容器進(jìn)行使用年限設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)容器使用的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行充分考慮，盡可能降低安全隱患的發(fā)生頻率；第二，依據(jù)使用材料，對(duì)壓力容器的內(nèi)外部壓力以及耐腐性能力進(jìn)行測(cè)算，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)使用年限的合理計(jì)算；第三，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該在最惡劣環(huán)境下對(duì)壓力容器的使用壽命進(jìn)行模擬；第四，把操作不當(dāng)?shù)纫蛩乜紤]在內(nèi)，并在圖紙相應(yīng)位置予以警示。

3.2 關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)材料變更的防范策略

在選擇材料的過(guò)程中，工作人員要對(duì)材料的屬性能否滿足壓力容器的使用要求予以重點(diǎn)關(guān)注。一旦用戶對(duì)壓力容器提出了更為苛刻的要求，比如要求容器變薄等，設(shè)計(jì)人員則必須重新分析容器的受力情況，從而得出容器能夠承受的最大減薄程度；如果要求容器變厚，設(shè)計(jì)人員則需要對(duì)容器變厚之后的拉應(yīng)力予以重點(diǎn)控制，以防出現(xiàn)干裂情況?？偠灾?，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)材料變更予以高度重視，并采取合理措施解決問(wèn)題。

3.3 關(guān)于設(shè)計(jì)過(guò)程中熱處理問(wèn)題的防范策略

為降低成本，很多壓力容器設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)接管部分的過(guò)程中，使用了一些低合金鋼管或者碳鋼，雖然在理論上符合設(shè)計(jì)要求，但是卻忽略了熱處理問(wèn)題。這主要是由于合金鋼板或者碳鋼經(jīng)過(guò)冷卻卷制成型后，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱處理，極易導(dǎo)致鋼鐵內(nèi)部微小晶粒出現(xiàn)歪扭、破碎情況，鋼板的可塑性大大降低。這明顯與壓力容器安全生產(chǎn)的原則不符，所以過(guò)厚的鋼板經(jīng)過(guò)冷卻加工之后，必須進(jìn)行結(jié)晶退火等一系列熱處理工藝，科學(xué)提升鋼板的可塑性，為確保壓力容器的安全性和可靠性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，壓力容器是一項(xiàng)重要的特種設(shè)備，危險(xiǎn)性較高，因此設(shè)計(jì)人員必須謹(jǐn)遵“安全第一、預(yù)防為主”的原則，在對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定予以充分了解的基礎(chǔ)上，對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便有效提升容器使用的安全性和穩(wěn)定性，確保國(guó)家及企業(yè)財(cái)產(chǎn)免遭損失。

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