压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究.doc

1、压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究摘 要压力容器作为一种工业特种设备，应用范围已经越来越广泛。因此，设计部门和设计人员必须对压力容器的安全性能进行全面考虑，尽量将所有问题都防患于未然，提高压力容器的安全性，进而保障人民的生命和国家的财产安全。本文探讨了压力容器设计过程中的常见问题及防范对策。 关键词压力容器；设计；问题；防范对策 中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0195-01 压力容器的技术设计规定都是为其质量和安全服务的， 因此设计人员定要较少技术问题，保证压力容器的质量，提高生产效益。 一、压力容器设计过程中的常见问题 1、关于压

2、力容器的设计使用年限 任何工业化产品都有着一定的使用寿命，一旦超过使用寿命，必然会导致产品的整体或者某些部件老化，涉及不到安全问题的产品超过使用年限之后，就可以根据具体的情况进行更换；而涉及到安全问题的产品一旦超出使用寿命，则难以保证其工作的安全性，就比如压力容器。因此，压力容器的设计必须明确其使用年限，在使用的过程中一旦即将达到使用期限，则必须提前进行更换。新版的固定式压力容器安全技术监察规程的发布，规定了设计单位必须在设计图纸中明确标注此压力容器的设计使用年限，而旧版就没有这项规定，由此标志着压力容器的使用年限问题已经得到了国家的重视。但是明确标注了使用年限的同时，也要明确标注此使用年限的

3、前提使用条件，因为很多企业人员在实际使用的过程中，虽然看到了年限，但是经常采用习惯性的操作方式，这就会使得压力容器的使用年限降低。因为设计的使用年限往往是在理想环境中的使用年限，而在实际应用中，温度、介质等等因素都会或多或少给产品部件造成一定的影响从而又影响到产品的整体使用年限。 2、 关于压力容器设计材料 工业机械产品的材质对于产品整体的性能起着核心的作用，材料的不同使得各个产品的属性也有所不同，对于压力容器亦是如此，材料的问题是压力容器设计过程中的关键问题。然而以当前的普遍现状来看，在压力容器的设计中，对于材料的选择和取舍都要受着来自诸多方面的影响，比如用户有着特殊的要求，或者压力容器需要

4、在极特殊的环境下运行，或者使用压力容器的人员不一致，又或者对容器的体形、大小和外观有着特殊的要求等等。对于压力容器来说，比其他工业机械产品对材料的要求要更高，因为压力容器的工作环境往往过于极端，而倘若材料对所处的环境不耐受，就会导致内部外部的压力或介质的腐蚀给容器材料造成巨大的损伤而导致安全事故的发生。因此，压力容器的设计要针对不同种类的材料进行相应的检测，包括耐力程度和抗腐蚀程度等。但是在实际的设计中又经常存在这样的问题，用户若提出要求将容器的材料进行降低厚度处理，设计人员则会按照要求重新对容易材料变薄之后的各项耐力指标进行计算以便重新设计，但是有相反的情况出现时，比如用户要求将材料加厚，这

5、时设计人员往往容易忽略容器材料加厚也可能造成脆性断裂的风险，而不重新考虑。 3、 关于压力容器设计中的热处理问题 在目前的压力容器设计中，存在很多这样的情况，设计人员都会对压力容器的壳体和封头进行热处理，却容易忽视接管设计中的热处理问题。有关资料曾经明确指出，钢板冷成形受压元件在很多的情况下都需要进行热处理。比如盛装具有极高毒性和腐蚀性介质的压力容器，或者有应力腐蚀性介质的容器，又或者碳钢及低合金钢，成形后的厚度下降10%等等情况，一旦出现冷成形变形率不符合规定的情况，则必须采用相应的热处理来使材料恢复其原有的性能。 4、关于压力容器设计中分气缸和储气罐的设计问题 在压力容器的分气缸设计中，其

6、出气口和进气口之间的有效距离经常容易被忽视。而在设计的过程中，根据相应的具体工艺参数使出气口和进气口的距离得以准确定位是非常重要的环节，另外控制好分气缸的开口和环焊缝之间的距离也有着重要作用，能够减小局部应力的影响以更好地保证分气缸的正常运作。 二、压力容器设计过程中常见问题的防范对策 1、合理设计年限及开孔，防止应力腐蚀 压力容器的设计使用年限问题应该严格遵循固定式压力容器安全技术监察规程中的要求，图纸中应该明确给出压力容器的使用年限。设计者在设计时要认真考虑设计容器各方面的影响因素，提高其可靠度，不断减少其安全隐患。设计者可根据压力容器材料的耐腐蚀能力、最大腐蚀速度及内外部受到的压力差等，

7、计算出此压力容器的最大腐蚀承受度及最大腐蚀速率后，可依据公式计算出容器的安全使用年限。其次，由于外部使用环境对于容器有较大的影响，设计者应模拟最恶劣的使用环境中推算其使用寿命。最后，设计者图纸设计时还应考虑到使用者对其寿命的影响，设计者应在图纸中标明使用条件，规范要求容器使用中的承压部件的状况、容器壁厚等参数。 压力容器属于厚壁接管，一般都需要进行补强设计。设计中可参照壳体材料的特点、性质、功能等进行优选和设计，要保证接管补强材料的材质同压力容器壳体材料性质一致，全面维护金属材质的融通性。在选择厚壁接管补强方法时，要确保接管材质强度等级同被开孔容器材质强度等级保持一致，然而，强度等级过高的接管

8、材料并不能发挥正面的补强功效，甚至会有负作用，这会在整体上影响容器结构的牢固度与稳定性。如果接管材料强度等级较低，则需对接管壁做增厚处理，保证其良好的补强效果，同时适度控制接管的有效流通面积，需要多重操作，不仅增加施工工序，也难以控制和确保开孔补强效果，有损容器功能与作用的发挥。设计时可采用无缝钢管技术，也可采用锻件加工技术，来优化厚壁连接补强技术，有效控制容器补强的误差，如果补强设计的压力很小，对于补强的质量与效果要求相对较小时，因此可以采用厚度适宜的无缝钢管，相反，则应该选择锻件加工技术。 2、针对压力容器材料替换引起的设计问题 前面提到了材料的改变对压力容器的影响，所以在各个部件的连接位

9、置，还有管道的弯折位置，无论是当材料变厚还是变薄都要进行相关的处理，比如当材料变厚的时候封头和各个地方链接的地方要削成平边角，当然还要考虑焊接对于材料的影响。 3、针对压力容器设计过程中热处理问题的对策 很多压力容器的设计人员为了降低制作成本，在设计压力容器的时候很多连接的部分都使用碳钢或者低合金钢，虽然这些材料可以利用无缝管制作，理论上可以满足设计要求，而且还减少成本，但是工作人员往往会忽略对这些材料进行热处理，因为碳钢或者低合金钢在成型之后不经过合适的热处理，就会使得材料发生微小的晶体破碎，使其硬度和强度虽然有所上升，但是可塑性却反而下降，这样压力容器在实际的应用过程中就会出现裂纹，从而造

10、成安全事故，所以应该对这些材料进行严格的符合国家标准的指标要求的热处理过程。 4、关于压力容器设计中分气缸和储气罐的设计问题 对于压力容器设计中分气缸的设计问题，主要应该控制好出气口和进气口之间的距离，在设计过程中应当根据容器的实际用途进行准确计算确定其距离。对于储气罐的设计也要把握好材料和尺寸，罐体的长度和直径的比值必须设定在合理的范围之内，才能确保整体容器的使用性能。 总之，作为压力容器的设计者，应当全面贯彻和理解国家现行的标准和规范，在工作中，应避免一些不应该出现的错误，你的一个小小的错误就可能会酿成一场灾难性的事故。 参考文献 1 柳秀梅，袁兴海.化工压力容器选材与补强设计分析J. 化工管理. 2015（03） 2 周新房.浅谈化工压力容器设计选材问题J. 科技视界. 2014（26） 3 陈学东，崔军，章小浒，关卫和，寿比南，谢铁军. 我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望J. 压力容器. 2012（12）