压力容器设计的常见问题与解决措施

2021-04-01张凯

工程建设与设计 2021年2期

张凯

（惠生工程（中国）有限公司北京分公司，北京100000）

1 引言

压力容器是应用较为广泛的特种设备之一，主要在石油、化工以及医药行业比较常见，且该设备的管理设计与容器的应用效率息息相关，对此需要根据实际情况提升不同产品的运行质量，完善压力容器的构造，减少安全事故的发生，解决该类容器的性能问题，提高压力容器设计的合理性。

2 压力容器设计基本情况

2.1 基本材料应用情况

在压力容器的设计过程中，材料应用存在的问题包括类型错误、材料缺陷以及经济特性缺失3 个方面。专业人员可依据对压力容器的介质特性和耐压强度需求选择合适的材料种类，若材料本身存在质量问题，难以保证压力容器的结构与强度，还会导致容器使用不顺畅。若材料缺乏经济性，会损害后期的生产工作与经济效益。

2.2 容器压力使用期限

在压力容器设计过程中，不同的产品有一定的使用期限，尤其是压力容器等设备。对于该类容器，需要定期进行维护，延长设备的使用期限，若期限过短，生产成本会增加，反之则生产成本会降低。在设计压力容器的过程中，应结合实际情况进行压力容器预测，考虑相关影响压力容器使用期间的因素，例如，与类似的材料相比，哪一种材料可以快速延长压力容器的使用时间或依据相关标准进行自主设计，哪种压力容器更加耐用？不同的设计应用方案会直接影响整个压力容器的最终质量，但其在设计领域中并没得到更多成员的重视。

2.3 压力容器设计不符标准

在压力容器设计过程中，设计工作者并没有遵循压力容器设计控制系统的规章制度，并且设计人员对压力容器的设计缺少了解，难以熟悉压力容器本身的安装、维护、操作以及质量管控等。另外，设计人员自身的业务水平过低，也会直接影响整个压力容器的最终质量，对此，需要对该情况进行自主整治，减少或消除压力容器设计控制系统设计不合规导致的其他不良现象。

2.4 性价比差

在压力容器的设计过程中，设计工作者要考虑压力容器的安全性与经济性。进行设备选择时，还要考虑设备的存储温度、材料焊接以及结构压力等不同介质的特征，以此考虑不同压力设备容器中的冷热加工所需要耗费的能量。一般来说，在压力容器的设计中，其设计成本会影响材料与容器的质量，设计人员会选择较标准化的压力容器材料，以便实现低经济成本，保证压力容器的最终质量。

3 压力容器设计举措

3.1 规范压力容器热处理流程

在压力容器的设计过程中，热处理是压力容器设计中比较常处理的问题，该过程必须规范且合规，需要专注于设计的方方面面，为提升热处理效果提供前提条件，且需要针对性地引进标准化工艺，结合不同施工细节进行工艺完善。相关实践表明，设计厚度为20mm、直径400mm 的低合金钢或碳素钢可作为无缝钢管材料[1]。即使低合金钢满足设计需求，还是会影响压力容器的不同功能以及应用效果，如果未及时对其进行处理，会导致结果出现较大的偏差。例如，钢板冷轧后的晶粒变形和破坏等情况。材料冷却之后，还需要提升钢的强度和硬度，改善材料的延展性，完善钢板材料的机械性能，为压力容器的安全性以及稳定性提供良好保证。

3.2 选择高质量的原材料

在压力容器的设计过程中，设计工作人员应选择耐热性和焊接功能较强的材料，以提高压力容器结构的封闭性以及强度为主要目标。若某种材料的指标都符合要求，在其投入使用时，还要优化容器的安全性指标，确保材料应用的稳定性。选择原材料时，需要与采购人员进行商讨，选择具备资质的供应商，对产品抽样调查，对样品进行评估，为后续选择供应商提供依据。除此之外，供应商的材料到货之后，还需要专业人员对其进行清查，对于无用的材料进行退换货处理，避免其出现在工程施工现场中，并限定供货人员将材料在规定的时间内替换成功。

3.3 保证压力容器的使用期限

在压力容器的设计过程中，首先，需要根据实际情况对压力容器进行维护。设计人员需要综合考虑工作环境的实际情况对压力容器的零配件进行加固，选用高质量的材料提升压力容器的可靠性。其次，在对材料进行全面检查的条件下，测量压力容器内外部的压降以及耐腐蚀性，计算整个压力容器设备的使用期限。为了提升测量结果的精准性，设计时，需要以最不利环境参数进行建模，从而对整体环境参数进行逐一调整。除此之外，设计人员还需要考虑用户在实际应用过程中的人为操作失误，改善压力容器的使用条件，做好承重组件以及壁厚参数计算，并制定压力容器应用使用政策[2]。

3.4 遵循设计人员管理体制

在压力容器的设计过程中，需要遵循压力容器控制系统的设计原则，提升设计人员的专业能力以及综合素养，做好设计内容评估。企业还可以聘请专业设计师进行培训，对质量控制以及技术实践知识进行深入了解，提升设计人员的设计水平，增强压力容器的设计质量。若工作人员自身存在较大的技术问题，要提高工程设计人员的技术水平，制订管理操作方案。

3.5 明确设计的基本细节

在压力容器的设计过程中，需要根据实际情况明确和注重设计人员对压力容器设计的基本细节。为了对压力容器进行热处理，要熟悉压力容器的运行原理，设计压力容器冷热成型元件。与此同时，设计人员还需要注重喷嘴和压力容器配件的热处理情况，避免压力容器结构短路，尽可能地保证设备的使用寿命，确保压力容器设备的安全与稳定应用。