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压力容器设计中的常见问题与防范策略浅述
【摘 要】近年来,压力容器随着社会的发展而在工业生产各行各业中普遍应用.由于压力容器的特殊性,所以稍有不慎就会导致爆炸等危险性事故,从而威胁到人们的生命安全.因此国家相关部门及企业对压力容器设计工作必须重视,从而使容器质量及性能提高.同时在长期实践过程中,必须要对压力容器设计中存在的各种问题不断总结,以使压力容器的设计工作完善.
【关键词】压力容器；设计；常见问题；防范策略
引文
在投入使用之前要经过设计、制造、安装、检测等过程,从而保证设备正常运行.其中对整个容器使用性能等各方面产生重要影响的就是压力容器设计合理与否.因此压力容器设计必须遵循原则与要求.由于各种主客观限制性因素影响,其设计工作仍然有不少问题存在.
一、压力容器
(一)压力容器的概念
工业上的压力容器,是指盛装液体或者气体的、并且需要承载一定压力的密封容器,属于特种设备.压力容器在工业上的应用有着诸多种分类,根据不同的角度来看,大致可分为以下几类：①按所承受压力的不同分为低压容器、中压容器和高压容器、超高压容器；②根据盛装介质可分为非易燃容器、无毒容器；易燃容器或有毒容器、剧毒容器；③在不同工艺过程中的不同作用又分为反应容器、换热容器、分离容器和贮运容器.反应容器应用于为介质提供物理、化等反应；换热容器应用于完成介质的热量交换；分离容器是将介质的质量进行交换,将气体净化,使固体、气体、液体进行分离的容器；贮运容器用于盛装液体或者气体物料,帮助贮运介质或者平衡、缓冲压力的容器.
(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
一旦压力容器发生安全隐患将会给企业和个人带来多种危害,因此我们应该时刻提高警惕,确保压力容器产品的质量、维护压力容器的日常运行和检修,将企业内部的生产做到更加规范、科学、合理.在设计压力系统的过程中常见的几类问题如下所示：
（一）压力容器的设计使用年限问题
压力容器在使用的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、介质等的影响,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的极端,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的筛选.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的测试,来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,但是在实际的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.
（四）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.储气罐作为压力容器中的重要组成部分,对其材料的设计也是极其重要的,不能盲目追求抗压能力,在设计时尽量将罐体长度和直径的比值控制在设计的要求内.
三、压力容器设计中问题的防范策略
为了控制上述设计压力容器中的常见问题,确保企业的运营安全,需要对以下几方面进行改善：
（一）关于压力容器的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的分析,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；最后要做的是在图纸上标注可能出现操作不当的地方并予以警示.
（二）关于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的测试,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）关于压力容器设计中的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,但是却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,更加科学合理的提升钢板的强度、硬度和可塑性,更好的确保压力容器的使用安全性.
（四）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.
四、结束语
经济迅猛发展的过程中,压力容器已经成为工业领域中的中流砥柱,占据着不可撼动的地位,被广泛应用于工业生产中.这就给设计人员提出了更加严格的要求,设计人员要时刻谨记“安全第一,预防为主”的设计原则,全面科学的考虑压力容器的安全性,将问题从源头上预防、解决,为人们的安全和国家的财产安全保驾护航.
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