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压力容器设计中的常见问题及防范策略
作者：陶配龙
来源：《丝路视野》2018年第04期
【摘要】对于压力容器来讲，设计水平的高低，在很大程度上决定了其使用的可靠性和安全性。就当前压力容器实际设计情况来看，其中存在较多的问题有待解决，不利于其基本功能和应用价值的有效发挥，存在较高的危险性。为提高压力容器设计水平和设计质量，就需要针对设计中的常见问题采取必要的防范措施。
【关键词】压力容器；设计；常见问题；防范策略
压力容器是工业生产中一种不可或缺的重要设备，主要功能是在一定压力条件下，存储液体或者气体，压力容器质量及性能的良好性，会直接影响了工业生产的顺利、安全进行。所以，必须从设计阶段入手，加强对压力容器质量和性能的控制。当前工业生产中所用到的压力容器类型多种多样，不同种类压力容器的特性也存在明显差异，对设计标准要求也是不一样的。
一、压力容器 （一）压力容器的概念
压力容器是一种特种设备，通常应用于工业领域中，是放置气体或者液体、需要承载一定压力的密封容器。工业上的压力容器有着复杂的分类，可以按照承受压力、盛放介质、应用领域等不同方面进行划分。
（二）压力容器的设计要求和原则
压力容器的设计大都是为了满足不同用户的需求，在了解压力容器的使用环境、参数、结构、材质等内容后，就可以制定出最佳的设计标准，设计出让客户满意的压力容器，因此在设计压力容器的过程中应该注意以下几点设计要求和原则：（1）满足工艺上的要求。（2）确保容器的使用年限。（3）确保容器的使用安全。（4）确保容器有较强的灵活实用性。 二、压力容器设计中的常见问题 （一）压力容器的设计使用年限问题
压力容器在使用过程中有着一定的使用年限，一旦超过容器的使用年限，产品整体或者局部就会发生老化的问题，对于高安全要求的产品来说，一旦超过了使用年限而没有更换产品，很容易发生安全隐患。我国在发布的《固定式压力容器安全技术监察规程》中提到了更换超过年限产品的规定，但是在实际的使用操作中，企业人员往往是看到了产品的年限，但还是没有
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进行更换，这就使得压力容器的安全性降低。压力容器的使用年限大都是在理想的情况下限定的，但在企业的实际生产中压力容器容易受到温度、介质等影响，使用年限并没有达到理想情况下的使用时间。
（二）压力容器材料代用后的设计更改问题
产品的性能受到材质的限制，材质不同产品的属性也就不同，压力容器同样也适用于这个道理。压力容器在设计的过程中选取材料要受到多种因素的制约，譬如运行的环境、客户的需求、使用人员的不同、外观等诸多方面。压力容器应用的环境十分极端，需要耐腐蚀、抗压力等多种功能，因此在设计的过程中要对材料进行严格筛选。实际的设计中如果客户要求降低容器材料的厚度，那么设计人员就要对变薄的压力容器进行测试；相反情况下，如果客户要求增加容器的厚度，设计人员还要进行一系列测试，满足用户的不同需求。 （三）压力容器设计过程中的热处理问题
在设计压力容器的过程中，钢板冷成型的受压元件要进行热处理操作，使用热处理工艺可以恢复材料的原本性能，但是在实际操作中多数情况下，设计人员往往要对压力容器的壳体和封头进行热处理，忽略了对接管的热处理操作，很容易造成材料变形，不符合规定的情况。 三、压力容器设计中常见问题的防范策略 （一）压力容器使用年限的防范策略
首先要做的就是要求设计人员对压力容器的使用年限进行充分分析，从源头上降低发生安全隐患的概率；其次要做的就是根据压力容器的组成材料，测算压力容器的内外部压力、耐腐蚀能力等内容，合理计算压力容器的使用年限；然后进行虚拟模拟，测量最恶劣的环境下压力容器的使用期限。
（二）压力容器设计材料变更的防范策略
选择组成压力容器的材料时，对材料的属性要进行充分的测试，一旦出现客户要求变薄容器材料时，可以不用经过长时间测试，这就要求设计人员要做到充分的实验，明确容器能够承载多大的受力情况以及材料的最大减薄程度；假如用户要求加厚材料，设计人员要实验出满足压力容器的拉应力，避免出现干裂等情况。总之，在设计压力容器的过程中，设计人员要对自己所做的每一步都要高度重视，采取合理的措施解决可能遇到或者已经遇到的问题。 （三）压力容器设计中热处理问题的防范策略
企业在生产压力容器的过程中，为了节约成本获取利润，常常会使用直径φ377mm×20mm 碳钢或者低合金钢进行接管。尽管看似能够达到理论要求，但是没有注重热处理的工艺操作。碳钢或者合金钢板经过冷却后就能卷制成型，在没有经过热处理的操作后，钢铁内部的微小晶
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粒很容易出现歪扭、破碎、裂纹的情况，可塑性也会下降。因此对于厚度很大的钢板在冷却加工后还要进行结晶退火的热处理操作工艺，更加科学合理地提升钢板的强度、硬度和可塑性，更好地确保压力容器的使用安全性。 四、结语
做好压力容器设计工作，是提高压力容器制造质量和使用性能的必要措施，必须提高重视力度，从各个方面加强控制，提高设计水平。在实际设计过程中，首先应明确压力容器基本设计原则，并做到严格遵循，然后通过科学选用容器材料，确保使用寿命达标，准确计算法兰数值，规范热处理设计等对策，改善并解决压力容器设计中的常见问题，实现最优化设计，杜绝质量缺陷问题的出现，进而确保压力容器使用的安全性及可靠性，充分发挥其应用价值，更好地服务于、工业生产。 参考文献
[1]高广.压力容器设计中的常见问题及对策[J].中国高新技术企业，2015（35）. [2]刘亚明.压力容器设计过程中的常见问题及防范对策探究[J].科技风，2013（19）.